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1、光的全反射光的全反射（一）光疏介质与光密介质（一）光疏介质与光密介质1 1、定义、定义: : 两种介质中折射率较小的介质叫做两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质光疏介质. .两种介质中折射率较大的介质叫做两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质光密介质. .对光疏介质对光疏介质 n n较小较小 同一频率的光在其中同一频率的光在其中传播的传播的V V较大；较大；对光密介质对光密介质 n n较大较大 同一频率的光在其中同一频率的光在其中传播的传播的V V较小。较小。N NNNA AO OB B光疏介质光疏介质光密介质光密介质i ir r光从光疏介质进入光密光从光疏介质进入光密介质介质r ri i光
2、从光密介质进入光疏光从光密介质进入光疏介质介质 r r i ii iN NNNA AO OB B光疏介质光疏介质光密介质光密介质r r 光进入疏、密不同介质时的角度大小关系光进入疏、密不同介质时的角度大小关系？1)1)、光疏介质与光密介质是、光疏介质与光密介质是相对而言相对而言的。没有的。没有绝对的光密介质绝对的光密介质. .例如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，例如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n n水水1.33 n1.33 n玻璃玻璃1.51.51.9 n1.9 n金刚石金刚石2.422.42。 对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。
3、石而言，玻璃则是光疏介质。 2)2)、光疏介质与光密介质的界定是以折射率为、光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的依据的, ,与介质的其它属性与介质的其它属性( (如密度等如密度等) )无关无关. . 例如：水和酒精，例如：水和酒精，n n水水1.331.33n n酒精酒精1.361.36， 酒精相对于水是光密介质，但酒精相对于水是光密介质，但水水酒精酒精。2 2、注意点、注意点: :折射角折射角2 2 为为9090时，会发生什么情况？时，会发生什么情况？ 光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，入射角， 由此可以预料，当入射角增大到一定程度由此
4、可以预料，当入射角增大到一定程度时，时，折射角就会增大到折射角就会增大到909012介质NNAOB空气12介质NNAOB空气如入射角变大如入射角变大, ,折射角也变大折射角也变大. .光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，和折射，折射角大于入射角折射角大于入射角. . 入射角增大，入射角增大，折射角折射角随着增大随着增大. .反射光线越来越反射光线越来越强，折射光线越来越弱强，折射光线越来越弱. . 当折射角增大到当折射角增大到9090时，折射光线完全消失，时，折射光线完全消失，只剩下反射光线只剩下反射光线. . 这种现象叫做全反射这种现象叫做
5、全反射13光密介质NNAOC光疏介质在全反射现象中，刚好发生全反射时，即折射角刚在全反射现象中，刚好发生全反射时，即折射角刚好等于好等于9090时的入射角，叫做时的入射角，叫做临界角临界角临界角用临界角用C C 表示表示当光线从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就发生全反射现象1 1 临界角临界角发生全反射现象发生全反射现象 光光从从折折射射率率为为n n的的某某种种介介质质射射到到空空气气( (或或真真空空) )时时的的临临界界角角C C 就就是是折折射射角角等等于于9090时时的的入入射射角角，依依据据光光路路可可逆逆, ,根根据据折折射射定律可得：定律可得：因而因而 ：
6、C介质介质空气空气发生全反射的条件发生全反射的条件 光从光密介质进入光疏介质；光从光密介质进入光疏介质； 入射角等于或大于临界角入射角等于或大于临界角 1 1、一束光从空气射向折射率为、一束光从空气射向折射率为n= n= 的某种玻璃的表面，如图所示，的某种玻璃的表面，如图所示，i i代表入射代表入射角，则角，则( )( )BCDBCDA.A.当当i i4545时会发生全反射现象时会发生全反射现象B.B.无论入射角是多大，折射角都不会超无论入射角是多大，折射角都不会超4545C.C.欲使折射角欲使折射角 =30=30应以应以i i=45=45的角度入射的角度入射D.D.当入射角的正切值为当入射角
7、的正切值为 时，反射光线跟时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直折射光线恰好互相垂直2 2、光在某种介质中的传播速度为、光在某种介质中的传播速度为1.5101.5108 8m/sm/s，若，若要使光在此介质射向真空时发生全反射，则入射要使光在此介质射向真空时发生全反射，则入射角不可能的值是（角不可能的值是（ ）A A、25250 0 B B、35350 0 C C、45450 0 D D、60600 0A3 3、一束光从折射率为、一束光从折射率为 的透明介质射入真空的透明介质射入真空( ( ) )A.A.入射角是入射角是20200 0和和30300 0时时, ,折射光线一样强折射光线一样强B.B.
8、入射角是入射角是50500 0和和60600 0时时, ,反射光线一样强反射光线一样强C.C.入射角是入射角是20200 0和和30300 0时时, ,反射光线一样强反射光线一样强D.D.入射角是入射角是30300 0时比入射角是时比入射角是20200 0时的反射光线强时的反射光线强E.E.入射角是入射角是0 00 0时时, ,折射光线最强折射光线最强BDE4、两井口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口、两井口大小和深度相同的井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则（蛙，则（ ）A、枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到
9、井外、枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大的范围比较大B、枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外、枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小的范围比较小C、枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外、枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大的范围比较大D、两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外、两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较的范围比较 c5、为从军事工事内部观察外面的目标，如图所示，、为从军事工事内部观察外面的目标，如图所示，在工事壁上开一长方形在工事壁上开一长方形孔设工事壁厚孔设工事壁厚d=34.64cm，孔的宽度，孔
10、的宽度L=20cm ，孔内嵌入折射率孔内嵌入折射率n= 的玻璃砖的玻璃砖 (1).嵌入玻璃砖后，工事内部人嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角员观察到外界的视野的最大张角为多少为多少?(2).要想使外界要想使外界180范围内景物全范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖玻璃砖?（ 2 ）6、两束平行的细激光束、两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上射到半圆柱玻璃上,如图所示如图所示.已知其中一条光线沿已知其中一条光线沿直线穿过玻璃直线穿过玻璃,它的入射点是它的入射点是O;另一条光线的入射另一条光线的入射
11、点为点为A,穿过玻璃后两条光线交于穿过玻璃后两条光线交于P点点.已知玻璃截面已知玻璃截面的圆半径为的圆半径为R,OA=R/2,OP=(3)1/2R.求玻璃材料的折求玻璃材料的折射率射率.光的干涉光的干涉S1S2S*杨氏双缝实验杨氏双缝实验杨氏双氏双缝干涉干涉像像屏屏双双缝缝屏屏将同一光源发出将同一光源发出的光的光(频率相同频率相同)通过一个狭缝通过一个狭缝（振动方向一致）（振动方向一致）再通过一与单缝再通过一与单缝平行的双缝（相平行的双缝（相干光源）干光源）光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉激激光光束束双双缝缝屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹结论结论:光是一种波光是一种波ld如何
12、判断亮暗条纹如何判断亮暗条纹光程差等于波长的整数倍，则出现亮条纹光程差等于波长的整数倍，则出现亮条纹光程差等于半个波长的奇数倍，则出现暗条纹光程差等于半个波长的奇数倍，则出现暗条纹 k=0：0级亮条纹级亮条纹（中央亮条纹）（中央亮条纹）k=1：1级亮条纹级亮条纹 k=2：2级亮条纹级亮条纹k=0：1级暗条纹级暗条纹k=1：2级暗条纹级暗条纹k=2：3级暗条纹级暗条纹单单色色激激光光束束屏屏等间距等间距双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝双缝明暗相间明暗相间
13、相邻两个亮条纹或相邻两个亮条纹或暗条纹之间的间距暗条纹之间的间距例例:在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光用只彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光用只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时光），这时 ( )A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失涉条纹消失B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在纹仍然存在C
14、、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光D、屏上无任何亮光、屏上无任何亮光C1.在单色光的双缝干涉实验中在单色光的双缝干涉实验中 （ ）A.两列光波波谷和波谷重叠处出现暗条纹两列光波波谷和波谷重叠处出现暗条纹B.两列光波波峰和波峰重叠处出现亮条纹两列光波波峰和波峰重叠处出现亮条纹C.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时,出出现亮条纹现亮条纹D.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的奇数倍时从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的奇数倍时,出出现暗条纹现暗条纹BC 在杨氏双缝实验中在杨氏双缝实验中在杨氏双缝实验
15、中在杨氏双缝实验中, ,双缝间距双缝间距双缝间距双缝间距d=0.20mmd=0.20mm，缝屏间距，缝屏间距，缝屏间距，缝屏间距D=1.0mD=1.0m，试求：，试求：，试求：，试求：(1) (1) 若第二级明条纹离屏中心的距离为若第二级明条纹离屏中心的距离为若第二级明条纹离屏中心的距离为若第二级明条纹离屏中心的距离为6.0mm6.0mm，计算此单色光的波长；，计算此单色光的波长；，计算此单色光的波长；，计算此单色光的波长； (2)(2)相邻两明条纹间的相邻两明条纹间的相邻两明条纹间的相邻两明条纹间的距离距离距离距离例例解解: Dd(1)(1)明条纹离屏中心的距离明条纹离屏中心的距离明条纹离屏
16、中心的距离明条纹离屏中心的距离(2)(2)相邻明条纹间距离相邻明条纹间距离相邻明条纹间距离相邻明条纹间距离 洛埃镜干涉装置如图所示洛埃镜干涉装置如图所示洛埃镜干涉装置如图所示洛埃镜干涉装置如图所示, ,镜长镜长镜长镜长30cm30cm，狭缝光源，狭缝光源，狭缝光源，狭缝光源S S在在在在离镜左边离镜左边离镜左边离镜左边20cm20cm的平面内的平面内的平面内的平面内, ,与镜面垂直距离为与镜面垂直距离为与镜面垂直距离为与镜面垂直距离为2mm,2mm,光源波光源波光源波光源波长为长为长为长为720.0nm720.0nm，试求位于镜右边缘的屏幕上第一条亮纹到，试求位于镜右边缘的屏幕上第一条亮纹到，
17、试求位于镜右边缘的屏幕上第一条亮纹到，试求位于镜右边缘的屏幕上第一条亮纹到镜边缘的距离。镜边缘的距离。镜边缘的距离。镜边缘的距离。例例例例解解解解: : 2mm2mm20cm20cm30cm30cmS SE ES SS S E Ed=4mmd=4mmD=50cmD=50cm等效图可用双缝干涉规律来描述。等效图可用双缝干涉规律来描述。等效图可用双缝干涉规律来描述。等效图可用双缝干涉规律来描述。P Px x薄膜干涉薄膜干涉 思考：思考：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些现水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是这样
18、形成的？象是这样形成的？1 1）现象：）现象：水平水平明暗相间条纹明暗相间条纹）相干光的来源：相干光的来源：肥皂薄膜前肥皂薄膜前表面反射光波表面反射光波 与与后表面反射后表面反射 光波光波相互相互叠加产生干涉叠加产生干涉例例1、如图、如图4-4所示，竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受所示，竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是法正确的是()A.在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的两个表面反射的两列波迭加生成的B.在右
19、侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜右测在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜右测表面反射光和原入射光波迭加生成的表面反射光和原入射光波迭加生成的C.观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相间的观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相间的D.观察到的条纹可能是水平的观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的也可能是竖直的A 在镜头表面涂有一层在镜头表面涂有一层在镜头表面涂有一层在镜头表面涂有一层MgFMgF2 2增透膜，如果此膜适用增透膜，如果此膜适用增透膜，如果此膜适用增透膜，如果此膜适用于波长于波长于波长于波长 =440.0nm =440.0nm 的光，问膜的厚度应取何值的光，问膜的厚度应取何值的光，问膜的厚度应取何值的光，问膜的厚度应取何值? ?例例例例薄膜越薄越好薄膜越薄越好所以所以k=0薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用a.a.干涉法检查平面干涉法检查平面 原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔形的空气薄层当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、形的空气薄层当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹
