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物理全反射章節複習指導

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全反射

物理全反射章節複習指導

1.全反射現象:光照射到兩種介質介面上時,光線全部被反射回原介質的現象。

2.全反射條件:光線從光密介質射向光疏介質,且入射角大於或等於臨界角。

3.臨界角公式:光線從某種介質射向真空(或空氣)時的臨界角為C,則sinC=1/n=v/c

[例3]一個橫截面為半圓形的光學元件,其材料的折射率為n=■,一束平行光以45的入射角射向其上表面,如圖所示。求:在圖中標出入射光能從其半圓面上射出的範圍。

解析:如圖所示,設平行光射入該元件後的折射角為,根據折射定律定義:n=■,可得=30,由於所有入射光的入射角都相同,所以射入該元件後所有的折射光線仍然平行。這些光線中,從圓心O射入的光線到達半圓周上的C點時,入射角為00,因此一定有光線射出。從C點向左右兩邊移動,射到半圓周上的光線的入射角都將逐漸增大。當入射角增大到臨界角時,光線發生全反射,不再能夠從該元件射出。由sin0=■,不難求出臨界角為0=45。設光線射到C點左邊某一點A時剛好有入射角=0=45,從圖中可以看出AOD中=60,所以=75同理設光線射到C點右邊某一點B時剛好有入射角=0=45,從圖中可以看出BOE中的=15。只有以上得到的A、B兩點間的圓弧上,才有光線射出。AB弧的度數是90。

四、稜鏡與光的色散

1.全反射稜鏡

橫截面是等腰直角三角形的'稜鏡叫全反射稜鏡。選擇適當的入射點,可以使入射光線經過全反射稜鏡的作用在射出後偏轉90(右圖1)或180(右圖2)。要特別注意兩種用法中光線在哪個表面發生全反射。

[例5]如圖所示,自行車的尾燈採用了全反射稜鏡的原理。它雖然本身不發光,但在夜間騎行時,從後面開來的汽車發出的強光照到尾燈後,會有較強的光被反射回去,使汽車司機注意到前面有自行車。尾燈的原理如圖所示,下面說法中正確的是( )

A。汽車燈光應從左面射過來在尾燈的左表面發生全反射

B。汽車燈光應從左面射過來在尾燈的右表面發生全反射

C。汽車燈光應從右面射過來在尾燈的左表面發生全反射

D。汽車燈光應從右面射過來在尾燈的右表面發生全反射

解:利用全反射稜鏡使入射光線偏折180,光線應該從斜邊入射,在兩個直角邊上連續發生兩次全反射,所以選C。

3.玻璃磚

所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的稜柱。當光線從上表面入射,從下表面射出時,其特點是:

⑴射出光線和入射光線平行;

⑵各種色光在第一次入射後就發生色散;

⑶射出光線的側移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關;

⑷可利用玻璃磚測定玻璃的折射率。