光的折射和折射率
1.折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。
2.折射定律
图12-3-1
(1)内容:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
(2)表达式:n12=,式中n12是比例常数。
(3)在光的折射现象中,光路是可逆的。
3.折射率
(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率。用符号n表示。
(2)表示式:n=。
(3)物理意义:折射率是表示光线从一种介质进入另一种介质时,发生偏折程度的物理量,与入射角θ1及折射角θ2大小无关。
(4)折射率和光速的关系:折射率和光在介质中传播的速度有关,当c为真空中光速,v为介质中光速时,n=。
式中c=3×108 m/s,n为介质的折射率,总大于1,故光在介质中的传播速度必小于真空中的光速。
4.光密介质和光疏介质
(1)两种介质相比较,折射率较大的介质叫做光密介质,折射率较小的介质叫做光疏介质。
(2)光密介质和光疏介质是相对的,同种介质相对不同的介质可能是光密介质,也可能是光疏介质。
对折射率的理解
(1)公式n=中,不论是光从真空射入介质,还是由介质射入真空,θ1总是真空中的光线与法线间的夹角,θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。
(2)折射率由介质本身的性质决定,与入射角的大小无关。
(3)折射率与介质的密度没关系,光密介质不是指密度大的介质。
(4)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关,同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。
1. (2012·泉州测试)如图12-3-2所示,MN是一条通过透明球体球心的直线。一单色细光束AB平行于MN射向球体,B为入射点,若出射光线CD与MN的交点P到球心O的距离是球半径的 倍,且与MN所成的角α=30°。求:透明球体的折射率。
图12-3-2
解析:连接OB、BC、OC,如图所示。在B点光线的入射角、折射角分别标为i、r,
△OCP中:有=
解得:∠OCP=120°(60°舍去)
进而可得:∠COP=30°,i=60 °
又∠BOC=180°-i-∠COP=90°
故r=45°
因此,透明球体的折射率n===。
答案:
全反射和光的色散
1.全反射
(1)发生条件:①光从光密介质射入光疏介质;
②入射角大于或等于临界角。
(2)现象:折射光完全消失,只剩下反射光。
(3)临界角:折射角等于90°时的入射角,用C表示,sin C=。
(4)应用:①全反射棱镜;②光导纤维,如图12-3-3所示。
图12-3-3
2.光的色散
图12-3-4
(1)光的色散现象:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。
(2)成因:由于n红
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