折射
波穿过不同的介质的时候传播方向会发生变化就是折射。
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折
1、光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射
理解:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。
注意:在两种介质的交界处,既发生折射,同时也发生反射
2、光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介抽中时,折射光线与入射光线、法线在同一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧;折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变,在折射中光路可逆。
理解:折射规律分三点:(1)三线一面 (2)两线分居(3)两角关系分三种情况:①入射光线垂直界面入射时,折射角等于入射角等于0°;②光从空气斜射入水等介质中时,折射角小于入射角;③光从水等介质斜射入空气中时,折射角大于入射角
3、 在光的折射中光路是可逆的
4、 透镜及分类
透镜:透明物质制成(一般是玻璃),至少有一个表面是球面的一部分,且透镜厚度远比其球面半径小的多。
分类:凸透镜:边缘薄,中央厚
凹透镜:边缘厚,中央薄
5、 主光轴,光心、焦点、焦距
主光轴:通过两个球心的直线
光心:主光轴上有个特殊的点,通过它的光线传播方向不变。(透镜中心可认为是光心)
焦点:凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这点叫透镜的焦点,用“F”表示
虚焦点:跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散,发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。
焦距:焦点到光心的距离叫焦距,用“f”表示。
每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。
6、 透镜对光的作用
凸透镜:对光起会聚作用(如图)
凹透镜:对光起发散作用(如图)
7、 凸透镜成像规律
物 距 成像大小
(u)
像的虚实 应 用
像物位置 像 距
( v )
u > 2f 缩小 实像 透镜两侧 f < v <2f 照相机
u = 2f 等大 实像 透镜两侧 v = 2f
f < u <2f 放大 实像 透镜两侧 v > 2f 幻灯机
u = f 不 成 像
u < f 放大 虚像 透镜同侧 v > u 放大镜
凸透镜成像规律:虚像物体同侧;实像物体异侧;物远实像小而近,物近实像大而远。
8、 为了使幕上的像“正立”(朝上),幻灯片要倒着插。
9、 照相机的镜头相当于一个凸透镜,暗箱中的胶片相当于光屏,我们调节调焦环,并非调焦距,而是调镜头到胶片的距离,物离镜头越远,胶片就应靠近镜头
全内反射
当光线由介质1以固定入射角i射入介质2并且到达两个不同介质的交界面时,一部份光线会以折射角r被折射到介质2,而馀下的部份光线则会以相等于入射角i的反射角i’反射回原来的介质。
光的折射系数n定义为光在真空中的传播速率c与光在某种介质中的传播速率v的比值,即n = c/v。折射系数愈大,代表光在这种介质中的传播速率愈慢。
当光线从具有较高折射系数n1的介质射入具有较低折射系数n2的介质时,如果入射角大于临界角θ,见图2,则光线不会发生折射,所有的光线都会被反射回原来的介质,这种现象称为全内反射现象
市蜃楼是甚麼?它是如何形成的? 图一 在温度随高度变化的空气中,光线因折射而走出弯曲的路径。 图二 光线由玻璃走到空气时所产生的折射现象。注意入射角 i 比折射角 r 小。 图三 当入射角 i 大於临界角度 c 时,便产生全内反射。 图四 海市蜃楼发生时,光线所走的路径。 在沙漠中,迷路的人缺水缺粮,忽然看见了绿洲,但走近了却发现原来只是海市蜃楼的幻像,空欢喜一场。这虽然是**常用的桥段,但海市蜃楼是真有其事的,是大自然跟我们在玩光线的魔法。它的成因是光线在空气中被折射,再加上全内反射的结果。 如果要明白海市蜃楼的成因,首先要明白为甚麼光线在空气中会被折射。原来,不同温度的空气有不同的折射率,就好像许多不同的介质一样。靠近地面的空气较热,折射率较低。我们可以把空气想像为许多层的介质,而每一层的折射率都不同,越接近地面,折射率越低。因此光线在空气中行走时,路线便如图一所示。 另一方面,我们也要知道甚麼是全内反射。如果光线微微倾斜地从玻璃射进空气,一部分的光线会被反射回去,另一部分就会被折射,从玻璃中走出来。由於玻璃的折射率较空气高,所以折射角总是大於入射角 (图二)。当入射角越来越大,被折射的光线便会越来贴近空气与玻璃的界面,直至入射角大於临界角度,光线便只会被反射,而不会折射出去。这个现像叫做全内反射 (图三)。 图四显示海市蜃楼发生时,光线所走的路径。假设有个绿洲,它在 A 点发出的光线被空气折射,走一条弯弯的路径。在 B 点,光线发生全内发射,使光线往上走。之后,光线再次被空气折射,最后光线会进入站在 C 点那观测者的眼睛,使他形成错觉,误以为绿洲很接近他呢!很久以前,人类便发现了全内反射,更把这个现象加以应用,例如光纤、单镜反光照相机和双筒望远镜都应用了全内反射的原理。
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光在光纤里传播时会射向外部,但因为入射角都很大,大于光纤的临界角,所以发生了全反射,也就是说,反射光几乎与入射光强度一样,折射光几乎为0了,也可以说没有发生折射
除了在界面发生全反射外,在其它地方是沿直线传播的
当一束光从光密介质进入光疏介质时,根据斯涅耳定律一部分光会发生折射,而一部分光会发生反射,当入射角度不断增大,折射角也会不断增大,当折射角刚好达到90度时,就发生了全反射现象。全反射发生后,折射光有一个临界状态沿着折射面传播,这部分光我们称之为隐失波,其能量在Z轴上呈现指数衰减。
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