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光的折射(第4节).ppt

光的折射(第4节)

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2019-06-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《光的折射(第4节)ppt》,可适用于综合领域

光的干涉本章内容光的反射有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度,看上去池水的视深约为h′。已知水的折射率n=那么水的实际深度约为。视深=实深折射率像距=物距×像方折射率物方折射率利用光的全反射可制成光导纤维。光从光导纤维一端射入后在传播过程中经过多次全反射最终从另一端射出。由于发生的是全反射因此传播过程中的能量损耗非常小。用光导纤维传输信息既经济又快捷。光导纤维折射的特性光密介质折射率大的介质光疏介质折射率小的介质一个长l折射率为n的透明长方体AB放在空气中若从A端以某一入射角入射的光恰能在长方体的上、下两侧面发生多次全反射后从B端射出则光通过长方体的时间是多少?光在上、下侧面恰能发生全反射入射角等于临界角由折射率n即可算出临界角及光速根据光在其中的实际路程即可算出通过透明体的时间每反射一次光在透明体内走过的距离s和经历的时间Δt分别为d设光从一端至另一端发生N次全反射即l=Nd经历的总时间tdicABC由反射光线的对称性(如图所示):光线沿轴线方向的速度不变(如图所示):虹和霓是色散形成的自然现象雨后,天空中悬浮着许多小水珠虹的产生是由于阳光射入水珠,发生两次折射和一次反射的结果虹的红色在外侧,紫色在内侧的弧形彩带霓是由于阳光在水珠里经过两次反射和两次折射后再射入人们的眼中形成的,由于多了一次反射,能量损失较多,霓比虹暗一些,有时雨后的天空中可以同时看到虹和霓虹和霓是色散形成的自然现象雨后,天空中悬浮着许多小水珠虹的产生是由于阳光射入水珠,发生两次折射和一次反射的结果虹的红色在外侧,紫色在内侧的弧形彩带霓是由于阳光在水珠里经过两次反射和两次折射后再射入人们的眼中形成的,由于多了一次反射,能量损失较多,霓比虹暗一些,有时雨后的天空中可以同时看到虹和霓红紫太阳光红紫太阳光ooooxyzoooo雨过天晴人们常看到天空中出现彩虹它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象。在说明这个现象时需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠水珠可视为一个半径为R的球球心O到入射光线的垂直距离为d水的折射率为n。()在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图()求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。()光路图见图.()以i、r表示入射光的入射角和折射角.由折射定律有sini=nsinr以δ、δ、δ表示每一次偏转的角度如图所示由反射定律、折射定律和几何关系有sini=dRδ=irδ=πrδ=ir一细束光线射入水珠水珠可视为一个半径为R的球球心O到入射光线的垂直距离为d水的折射率为n。()在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图()求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。分析及解答:在下表面要考虑可能存在的全反射o上表面的折射角:oaABCObAjA下表面的入射角b随入射点变化而变化DE如图所示平行单色光以º的入射角射到半圆形玻璃砖的上表面AB上。玻璃砖的半径为R折射率为。试判断半圆弧AB上有光线射出的区域的长度。如图所示平行单色光以º的入射角射到半圆形玻璃砖的上表面AB上。玻璃砖的半径为R折射率为。试判断半圆弧AB上有光线射出的区域的长度。参考解答:由折射定律得光线从AB入射后的折射角是º但到达半圆弧AB上各点时的入射角θ是各不相同的当θ大于临界角º时将发生全反射而不能射出。求得α=ºβ=º由计算可得:有光线射出的区域长πR。例题:有一根玻璃管内外半径分别为r和R充满发光液在x射线的照射下会发出绿光。对于绿光玻璃和液体的折射率分别为n和n。如果从外表面观察玻璃管壁的厚度似乎为请问比值rR必须满足什么条件?ARrO分析及解析:分析玻璃管壁的厚度似乎为说明在眼睛的观察方向上至少有一条来自玻璃管A点沿切线方向射出的光线A点沿切线方向射出的光线是从液体内的光线在内壁上某点B处折射到A点再折射出来的。nnARBrOibnnA点出射光线沿切向时临界入射角ic:因此由题意A点至少有入射光线其入射角i≥icARBrOibnn前面推导出:和例题:一半径为R的不透明黑球外面包着一半径为R的同心透明介质层RR=球层介质的折射率n=。球层外表面的右半部分(图中的ABC半球)为磨砂面。现用平行光从左向右沿图中的所示的方向照在球层上。()试求ABC球面被照到的范围是什么图形?()如果介质球层的折射率依次取从n=逐渐增大到n>的各值定性说出ABC球面上被照到的范围是如何变化的。RRABC分析只有P、Q间的平行光线能到达右半球能到达右半球的光线都落在P′、Q′之间D根据对称性在右半球形成的照射区是一个以DB为对称轴的圆环型带或圆盘。OnRRABCPP′DO()nRR=n=i’AiARRABCPP′QQ′MDOnRR=n=iMi′Mi′AiA前面已知:同心圆环带RRABCPQQ′MDOniMi′Mi′AiA()如果介质球层的折射率依次取从n=逐渐增大到n>的各值定性说出ABC球面上被照到的范围是如何变化的。解:P′n≥时只有两端面有光线射入,形成稳定的环M点不断移动至A处例题:有一半导体发光管发光区为半径为r的圆盘发光面上覆盖一折射率为n、半径为R的半球形介质如图所示。问:要使发光区发出的全部光线在球面上不发生全反射介质半球的半径R至少应多大?根据题意找到发光区上发出的光线在球面上的最大入射角使之小于临界角得解考察任意一点A发出的光线在球面上任意一点P反射后的光线P点的法线沿PO方向反射线、折射线、法线三者共面A点发出的其它光线反射后都与AO所在的直径相交数学推导EFPEO区内E点光线的入射角iE最大同样FO区内F点的光线的入射角iF最大求F点光线的最大入射角用光线来处理光的传播λ→几何光学三定律光的直线传播定律光在均匀媒质中沿直线传播或者说几何光学是波动光学的近似理论反过来说光在非均匀介质中的传播路径是曲线◆光路的可逆性:当光线沿反射光线方向入射时反射光线一定沿入射光线方向反射◆反射面可以是任意形状光滑或粗糙但每一条光线都遵从反射定律反射无色散◆反射角只决定于入射角与波长及介质无关本次辅导课结束同学们再见!年月日晚上:~:

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