3、全反射
1、全反射现象:当光照射到介质的界面时,所有的光都反射回原来的介质。
2、全反射的前提条件:光从光密介质发射到光稀疏介质,且入射角大于或等于临界角。
3、临界角公式:光从氖物质射向真空(或空气)时的临界角为C,则sinC=1/n=v/c
[实施例3] 截面为半圆形的光学元件。 其材料的折射率为n=■。 一束平行光以45°的入射角入射到光学元件上,如图所示。 发现:图中标出了从其半圆表面发出的入射光能量的典型范围。
分析:如图所示,假设平行光进入元件后的折射角为,根据折射定律定义:n=■,可得=30。 由于所有入射光的入射角不同,因此元件后面的所有折射光线保持平行。 这些光线中,当从中心O入射的光线到达半圆上的C点时,入射角为0°,因此必然有光线发射。 从C点向左右两侧移动,光线射到半圆上的入射角会逐渐增大。 当入射角增加超过临界角时,光会发生全反射,无法再从元件中逸出。 由sin0=■,不难求出临界角为0=45。 假设当光线射到C点左侧的A点时,入射角为0=45°。从图中我们可以看出AOD=60,所以=75°。同样,假设光线射到B点位于 C 点右侧并具有入射角。 角度=0=45,从图中可以看出BOE=15。 只有在上面得到的A、B两点之间的弧线上才能发光。 弧AB的度数为90。
4、棱镜与光色散
1、三棱镜对光的折射作用
一般来说,棱镜是由光密介质制成的。 入射光经棱镜两次折射后,出射方向与入射方向比较,向底部偏转。
由于各种色光的折射率不同,一束白光经三棱镜折射后会分散,在光幕上形成七色光带(称为光谱)(红光偏转最小) ,紫光的偏转最大。)在统一介质中,七色光与下列物理量的对应关系如下表所示:
■
[实施例4] 如图所示,一束细红光和一束细蓝光平行入射到同一个三棱镜上。 折射后,它们相交于光屏上的同一点M。 若分别用n1和n2表示三棱柱。 关于红光和蓝光的折射率,下列说法正确的是( )
A.n1
B.n1
C.n1n2,a为红光,b为蓝光
D.n1n2,a为蓝光,b为红光
解:从图中可以看出初中物理光的折射,光线b经过棱镜后的偏转较小,因此折射率较小,为红光。
2、全反射棱镜
截面为等腰直角三角形的棱镜称为全反射棱镜。 通过选择合适的入射点,入射光经全反射棱镜射出后可偏转90度(右图1)或180度(右图2)。 两次使用时要特别注意光发生全反射的表面。
【实施例5】如图所示,自行车尾灯采用全反射棱镜。 虽然它没有两盏灯,但在夜间骑行时,从后面来的汽车发出的强光会经过尾灯反射回来,使汽车驾驶员注意到前面有一辆自行车。 尾灯的原理如图所示。 下列说法正确的是()
A.车灯应来自左侧,并在尾灯的左表面产生全反射。
B.车灯应来自左侧,并在尾灯右侧表面产生全反射。
C.车灯应来自右侧,并在尾灯的左侧表面产生全反射。
D.车灯应来自右侧初中物理光的折射,并在尾灯右表面产生全反射。
解决方法:操作全反射棱镜,使入射光偏转180度。 光线应从斜边入射,在两个直角边上会连续发生两次全反射,故选C。
3、玻璃砖
所谓玻璃砖一般是指截面为矩形的棱柱体。 当光从上表面入射,从下表面出射时,其特性为:
⑴出射光线与入射光线平行;
⑵ 各种颜色的光第一次射入后就会消散;
⑶出射光的侧移与玻璃砖的折射率、入射角、厚度有关;
⑷ 玻璃砖可用于测量玻璃的折射率。
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