发生全反射的条件是:从光密介质到光疏介质,入射角大于或等于临界角;
欲使光在n1和n2的界面上发生全反射,需有n1>n2;
光在介质n1中的传播最长路程为:x=
l
sinθ ;
传播速度为:v=
c
n1 ;
故最长时间:t=
x
v =
n 1l
c?sinθ ;
故答案为:>,
n 1l
c?sinθ .
(一)光的传播
1.光在同种均匀介质中沿直线传播.
2.真空中光速:c=3.00×108米/秒.
3.表现:
(1)小孔成像:
(2)影的产生(本影、伪本影、半影),如图6-1所示.
(3)同种介质中,两眼可确定光源位置.
光的传播规律是物体成像作图的基础,也是整个几何光学的理论基础.
(二)光的反射现象
1.反射定律:反射光线跟入射光线和法线在同一平面上,反射光线和入射光线分别位于法线两则,反射角等于入射角.
2.反射现象中光路可逆.
3.应用:
(1)平面镜成像.
1)成像光路图,如图6-2所示;
2)成像特点:像和物与镜面对称,成等大、正立、虚像.
(为作图准确,可先根据对称性确定像的位置,再画反射光线)
注意
(i)平面镜不改变光束性质.
(ii)入射光线不变,当镜面转过α角,则反射光线转过2α角.
(2)球面镜对光线的作用及成像.
1)凸面镜成缩小、正立虚像;
2)凹面镜成像规律(不做要求).
特点 凸面镜使光束发散,四面镜使光束会聚.
(三)光的折射
1.折射定律
折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居法线两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦值成正比,即
i是入射角,r是折射角.
2.折射率
i为真空(或空气)中光线的入射角,r为介质中光线的折射角,n为该介质的折射率.
(1)其物理意义为反射光线在两介质界面上发生偏折程度的物理量(n越大、折射线偏离原来方向越厉害).
(2)两种介质比较:n大,光密介质;n小,光疏介质.
(3)折射率(n)和光的频率(f)有关(在介质中f大则n大).
注意,光线在界面上同时发生反射、折射时,反射光线能量随入射角增大而增大,折射光线能量随入射角增大而减小.
3.全反射
(1)条件:
1)光从光密介质射向光疏介质;
(2)发生全反射时,光线遵守反射定律.
4.应用
(1)平行玻璃板.
光线在两个界面上发生两次折射,出射光线发生了侧移,光束性质不变.
(2)棱镜.
作用:
1)色散,即一束白光通过三棱镜后,形成彩色光带的现象(色散后,红光偏折小、紫光偏折大).
2)偏折:光线通过三棱镜后发生偏折.
(3)全反射棱镜:用临界角小于45°的介质制成直角三棱镜,可使光线发生全反射,可以控制光路.
(四)透镜成像
透镜是利用光的折射现象控制光路和成像的光学器件,透镜有凸透镜、凹透镜两种.凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜使光线发散,且透镜光路可逆.
1.透镜成像作图
三条典型光线是透镜成像作图的基础:
(1)凸透镜成像光路图(图6-5);
(2)凹透镜成像光路图(图6-6).
注意
1)入射、反射、折射光线用带箭头实线表示,反向延长线用虚线.
2)实像用实线,虚像用虚线,箭头表示像的倒正.
(3)成像规律和特点如下:
(4)成像作图类型.
1)已知物、透镜,确定像;
2)已知像、透镜,确定物;
3)已知物、像,确定透镜.
(5)透镜的遮挡与拆合.
1)遮挡:凸透镜部分被遮挡,仍然成完整像,但像变暗;
2)拆开:凸透镜切成两部分,相当于两个透镜分别成像.
2.透镜成像公式.
(1)公式
(2)符号:
注意,当凸透镜成实像时:
2)v≥2f,物距和像距之和随v增大而增大,即物越靠近焦点,物和像的距离越大.
(3)放大率:
l为物长,l'为像长.