1、第十四章 光的反射和折射,知识网络,一基本概念：1光源：点光源，面光源。发光体可以认为是由无数个发光点所组成，每一个发光点均可视为一个点光源从点光源发出的光是一同心光束（即由同一中心点发出的光束）点光源是一个理想化的物理模型2光线：表示光的传播传播方向的直线。3本影、半影：本影指完全没有光照的区域；半影指有部分光源的光照到的区域。4光速：光在真空中的转播速度为c=3.00108m/s。光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c。近年来（1999-2001年）科学家们在极低的压强（10-9Pa）和极低的温度（10-9K）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到1
2、7m/s，甚至停止运动。,5光的反射：光射到两种介质的界面上后返回原介质。法线、入射角、反射角；镜面反射、漫反射。6像：光源发出的光传播方向被改变后新的交点。光的实际会聚点称为实像点；若光的反向延长线交于一点，则该点称为虚像点实像点构成的集合称为实像，实像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接观察；虚像不能用光屏接收，只能用肉眼观察7光的折射：光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，传播方向发生改变的现象。,8折射率：光从真空射向介质时，入射角正弦和折射角正弦的比值叫这种介质的折射率， 光疏介质（n相对较小）、光密介质（n相对较大）。9全反射：当光从光密介质射向光疏介质，且入射角达到临
3、界角时，折射光线将消失，只剩下反射光线，这一现象叫做光的全反射现象。恰使光发生全反射的入射角叫临界角。10棱镜：一般所说的棱镜都是用光密介质制作的透明体。11色散：复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象。12光谱：各种色光按一定顺序排列的光带。,二基本规律：1光的直线传播：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的注意前提条件：在同一种介质中，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。,2反射定律：反射角等于入射角。光射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循反射定律反射定律的基本内容包含如下三个要点： 反射光线、法线
4、、入射光线共面； 反射光线与入射光线分居法线两侧； 反射角等于入射角，即,3平面镜成像规律：物体通过平面镜成正立、与物等大的虚像，物像关于镜面对称。光路图作法：根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补画光路图。在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。利用边缘光线作图确定范围。,4折射定律： 光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律折射定律的基本内容包含如下三个要点： 折射光线、法线、入射光线共面； 折射光线与入射光线分居法线两侧； 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数，即 光疏介质射入光密介质，i r；光密介质射入光疏介质，i r。,折射定律
5、的各种表达形式： (1为入、折射角中的较大者，C为全反射时的临界角。)注意：折射光路也是可逆的。5全反射： （1）现象：当光从光密介质射向光疏介质，且入射角达到临界角时，折射光线将消失，只剩下反射光线，这一现象叫做光的全反射现象,（2）条件： 必要条件：光从光密介质射向光疏介质； 充分条件：入射角达到临界角，即（3）临界角若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时，发生全反射的临界角C 可由如下公式求得：（4）应用：光导纤维全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大
6、于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。,6棱镜与色散：（1）棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。（若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。）由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。）,（2）各种色光性质比较 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫折射率n 小 大 速度v 大 小 频率 小 大 波长 大 小（3）全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o（右图1）或180o（右图2）。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。,三实验：1测定玻璃的折射率：玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：射出光线和入射光线平行；各种色光在第一次入射后就发生色散；射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。,
