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光学基础知识光的折射和全反射的应用光学基础知识——光的折射和全反射的应用光学是研究光的传播和性质的学科，是物理学中的一个重要分支。
在光学中，光的折射和全反射是两个基本的现象和概念。
本文将对光的折射和全反射的原理及其应用进行介绍和探讨。
一、光的折射光的折射是指当光从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的光密度不同，光线的传播方向发生改变的现象。
根据斯奈尔定律，光线在两种介质相交的界面上发生折射时，折射角和入射角之间的关系为n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，式中n₁和n₂分别表示两种介质的折射率，θ₁和θ₂分别表示入射角和折射角。
光的折射是许多常见现象的基础，如水中的游泳池看上去比实际要浅，杯子中的吸管看上去弯曲等。
这些现象都可以通过折射原理来解释。
此外，光的折射还在光学设备中得到广泛应用，如透镜、棱镜、光纤等。
二、光的全反射光的全反射是指当光从光密度较大的介质传播到光密度较小的介质时，入射角超过一定临界值时，光将完全反射回原来的介质中的现象。
全反射发生的前提是入射光线从光密度较大的介质射向光密度较小的介质。
全反射除了是一种基本物理现象外，还广泛应用于光纤通信中。
光纤通信利用了光在光纤中的全反射特性，将信息以光的形式进行传输。
这种方式具有高速、高带宽、低损耗等优点，被广泛应用于现代通信系统中。
三、光的折射和全反射的应用光的折射和全反射在日常生活和科技领域中有许多实际应用。
下面我们分别介绍其在两个方面的应用。
1. 光学仪器光学仪器，如显微镜、望远镜、相机等，利用了光的折射原理来观察和记录远处的物体。
透镜作为光学仪器的核心部件，可以使光线经过折射和反射来聚焦和放大物体的影像。
2. 光纤通信光纤通信是一种基于光的折射和全反射原理的通信方式。
光纤内的光信号可以利用全反射的特性沿着光纤进行传输，从而实现快速、高质量的信息传递。
光纤通信已经成为现代通信领域最为重要的技术之一。
总结：光学基础知识中的光的折射和全反射是两个重要的现象，其应用涉及到各个领域，如光学仪器、光纤通信等。
光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用）60分钟光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的c cA．23,23【答案】A由于DE 为半径的一半，故a 光束的折射角sin sin a cv a b =解得：22a c v =同理，对于b 束，由几何知识可知，其入射角、折射角的大小分别为sin i c根据几何关系有：31tan 303DE AD R +=°=则有：()22313AE DE R==+31R +A ．33L 【答案】C【详解】由几何关系可知，光在得：30r =°A ．212x x D D B ．21x x D D 【答案】C【详解】根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，．肥皂膜上的条纹．劈尖上的条纹．泊松亮斑．牛顿环【答案】C【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的；选项形成的“泊松亮斑”。
A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，b光的频率大于a光B．图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样C．图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化A ．距离b 需满足的条件为33b a <光线在BC 上的入射点为M ，对称，可得：Q C l¢=由几何关系得：tan l a b a =--A ．“虹”对应光路图中1级光，色序表现为“内红外紫”B ．“霓”的产生和“虹”类似，但日光在水滴中反射两次，则对应光路图中表现为“内红外紫”，故B 正确；CD ．对同一束入射日光，产生光传播的路程为：4cos s R =A．水对a光的折射率比对b光的折射率要小B．在水中，b光的传播速度大于a光的传播速度C．A灯照亮水面的面积大于B灯照亮的面积D．将a和b光通过相同的双缝干涉装置、A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小A．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜B．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜C．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜A．P点有凹陷B．P点有凸起C．换用绿光照射，条纹间距变大D．抽去一张纸片，条纹间距变大A．图甲中3D眼镜利用光的偏振原理B．图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的衍射C．图丙救护车发出的声波产生多普勒效应，而电磁波不会产生多普勒效应D．图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离，计算光的波长结果会偏大【答案】AD【答案】（1）o 30；（2）【详解】设入射角为i ，由题意知，解得：o 30a q =，o 45b q =如图所示由几何关系得：90POB Ð=、b 两束光从棱镜中射出后二者的夹角（2）a 、b 两束光在棱镜中传播的速度分别为：由几何关系可知，a 、b 两束光在棱镜中传播的距离为2cos a a R q =，2cos b l R =(1)该棱镜的折射率n ；(2)该单色光在棱镜中传播的时间t （不考虑光在【答案】(1)3n =(2)52Lt c=根据几何关系可知，入射角做AC 界面法线交于BC 于D 点，光线在AB 界面交于PDC Ð可知PDQ V 为等边三角形，所以：30a =°因为最终出射光线与AC 平行，所以：60b =°根据几何关系可得：12211sin r C r h =+全反射临界角满足：11sin C n =甲灯泡发光区域的面积：211S r p =。
光的折射与全反射的实际应用光是一种电磁波，它在传播过程中会发生折射和全反射现象。
这些现象不仅有理论上的意义，还有许多实际应用。
本文将讨论光的折射和全反射的实际应用，并介绍相关技术在各个领域的应用。
一、Fiber光纤通信光纤通信是一种将光信号传输到很远距离的通信技术。
这种技术利用了光的全反射现象。
当光从光纤的核心传输到外部介质时，会发生全反射，使光信号完美地保留在光纤内传输。
光纤通信具有高带宽、低损耗和抗干扰等优势，因此在现代通信中得到广泛应用。
二、显微镜显微镜是一种通过物镜和目镜放大物体细节的仪器。
当光通过物体时，由于折射现象，光线的传播方向会改变。
这种现象使得显微镜能够提供更清晰、更详细的图像。
显微镜在生物学、医学和材料科学等领域中具有重要的应用价值。
它使科学家能够观察微小的生物组织、细胞结构和材料的微观特征，为研究和发现新知识提供了强大的工具。
三、光纤传感器光纤传感器是一种利用光的折射和全反射原理来实现检测和测量的装置。
这种传感器可以将待测的物理量转化为光信号的变化，通过测量光信号来获取有关物理量的信息。
光纤传感器具有高分辨率、快速响应和抗干扰性能优异的特点，广泛应用于环境监测、化学分析、医疗诊断和安全检测等领域。
四、激光技术激光技术是利用光的折射和全反射现象来实现荧光激发、切割、焊接、测量等工作的技术。
激光器通过光放大和外腔反射来产生强光束，然后利用透镜和反射镜来聚焦和控制光的路径。
激光技术在制造业、通信、医学和科学研究等领域都有广泛应用，如激光打标机、激光切割机和激光共聚焦显微镜等。
五、光导电传输光导电传输技术是利用光的折射和全反射现象将电信号传输到远距离的一种技术。
该技术利用电光调制器将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输光信号，再利用光电调制器将光信号转换为电信号。
光导电传输具有高速、低干扰、大带宽的特点，广泛应用于远程通信、数字化电视和互联网等领域。
总结：光的折射和全反射现象在许多实际应用中发挥着重要作用。
光的折射、全反射辅导讲义通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移应用测定玻璃的折射率全反射棱镜,改变光的传播方向改变光的传播方向光的色散及棱镜1。
光的色散(1)现象:一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。
(2)成因:棱镜材料对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小,对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大,从而产生色散现象、２、各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率ν低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小波长大→小通过棱镜的偏折角小→大临界角大→小双缝干涉时的条纹间距大→小特别提醒(１)不同颜色的光的频率不同(光的颜色由其频率决定),在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同;当它从一种介质进入另一介质时,其频率不变,颜色不变,光速改变波长改变。
(2)入射光为复色光,在出射光中,不同色光的偏折不同、红光的折射率最小,其偏折最小。
紫光的折射率最大,其临界角最小,最易出现全反射。
3。
通过棱镜的光线(1)棱镜对光线的偏折规律如图所示①通过棱镜的光线要向棱镜底面偏折;②棱镜改变光的传播方向,但不改变光束的性质、a、平行光束通过棱镜后仍为平行光束;b、发散光束通过棱镜后仍为发散光束;c。
会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。
③出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角(如图中θ)。
(２)棱镜成像(如图)隔着棱镜看物体的像是正立的虚像,像的位置向棱镜顶角方向偏移。
典型例题:(多选题)一束光从某种介质射入空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ２=６0°,折射光路如图所示,则下列说法正确的是( ＢＣ)A、此介质折射率为错误!未定义书签。
B、此介质折射率为错误!未定义书签。
C、此介质的折射率大于空气的折射率Ｄ、光在介质中的速度比空气中大变式训练:1、(多选题)假如光以同一入射角从真空射入不同介质,那么(BC )A。
折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越大Ｂ、折射角越大,表示这种介质对光线的偏折作用越小Ｃ、折射角越小,表示这种介质对光线的偏折作用越大Ｄ。
第七讲光的折射全反射综合应用【突破点一】求范围类（临界作图）1.如图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线。
已知该棱镜的折射率n=5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线（ B ）。
A: 不能从圆孤射出B: 只能从圆孤射出C: 能从圆孤射出D: 能从圆孤射出2.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个半径为r的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大．3.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示．有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为1．5，求光束在桌面上形成光斑的面积．4.如图,为某种透明材料做成的三棱镜横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上,结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．试求：（i）该材料对此平行光束的折射率；（ii）这些到达BC面的光线从BC面折射而出后,如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑,则当屏到BC面的距离d满足什么条件时,此光斑分为两块?5.如图所示,一束平行光垂直射到等腰三角形棱镜的底面上, 三角形棱镜底角为α,底边长为3 cm,在三棱镜下面距棱镜底面L=10 cm处有一光屏,在光屏中央形成宽为2d=2.4 cm的暗斑。
已知该棱镜对该光的折射率n= ,sin 15°=,cos 15°=,tan 15°=0.27。
（i）求棱镜的底角α。
（ii）光屏至少向上移动多长距离暗斑将消失?（结果保留两位有效数字）6. 用折射率为n 的透明物质做成内、外径分别为a 、b 的球壳，球壳的内表面涂有能完全吸收光的物质，如图所示，当一束平行光从左侧射向该球壳时，被吸收掉的光束在射进球壳左侧外表面前的横截面积有多大？7. 如图所示，一个半圆形玻璃砖的截面图，AB 与OC 垂直，半圆的半径为R ，一束平行单色光垂直于AOB 所在的截面射入玻璃体，其中距O 点距离为R/2的一条光线在玻璃体右侧折射出来，与直线OC 交于D 点，R OD 3=，求：（1）此玻璃砖的折射率是多少？（2）若在玻璃砖平面AOB 某区域贴上一层不透光的黑纸，平行光照射玻璃砖后，右侧没有折射光射出，黑纸在AB 方向的宽度至少是多少？8. 一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示，玻璃的折射率2=n ．【突破点二】穿出时间问题（临界）9. 如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与AB 成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示，如图丙所示是这种材料制成的器具，左侧是半径为R 的半圆，右侧是长为8R ，高为2R 的长方体，一束单色光从左侧A ′点沿半径方向与长边成︒37角射入器具．已知光在真空中的传播速度为c ，求：（0.6sin37=︒，0.8cos37=︒） （1）该透明材料的折射率；（2）光线至少要经过几次全反射才能穿过器具？并求出穿过器具所用的时间？（必须有必要的计算说明）10. 图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L ，折射率为n ，AB 代表端面．已知光在真空中的传播速度为c ．（1）为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB 上的入射角应满足的条件； （2）求光线从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面所需的最长时间．11. 如图所示，直角三角形ABC 是一玻璃砖的横截面，L AB =，90C，︒=∠60A ．一束单色光PD 从AB 边上的D 点射入玻璃砖，入射角为︒45，DB=L/4，折射光DE 恰好射到玻璃砖BC 边的中点E ，已知光在真空中的传播速度为c ．求： （1）玻璃砖的折射率；（2）该光束从AB 边上的D 点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间．12. 如图所示为一直角棱镜的截面图，︒=∠90ACB ，ο53=∠CAB ，AC 边长为L ．一平行细光束从AB 面上的O 点沿垂直于AB 面的方向射入棱镜，在AC 面的中点P 恰好发生全反射，在BC 面上的M 点发生反射和折射，（P 点和M 点图中未画出），反射光线从AB 面的/O 射出．已知光在真空中的传播速度为c ，（8.053sin =ο，6.053cos =ο）求： （1）该棱镜的折射率;（2）光在棱镜中传播时从O 点到/O 点所用的时间．13. 如图是一个扇形圆柱体棱镜的截面图,圆柱体的半径为R, .一束光PQ 垂直照射OB 面.恰好在弧面发生全反反射,已知该棱镜的折射率 ,光在真空中的速度为c. 求:① 画出这条光线的光路图（要注明角度）; ② ②这束光线在棱镜中的运动时间.14. 如图所示，三角形ABC 为某透明介质的横截面，O 为BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O 以角度i 入射，第一次到达AB 边恰好发生全反射。
已知θ = 15°，BC 边长为2L ，该介质的折射率为√2。
求：（i ）入射角i（ii ）从入射到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为c ，可能用到：或）。
【突破点三】光的色散问题15. 两种单色光a 、b 相互平行地射到凸透镜上，经凸透镜折射后又平行射出，则（ C ） A ．凸透镜对两种色光的折射率相等 B ．B ．两种色光在凸透镜中的波长相等C ．a 色光在凸透镜中的速度较大D ．D ．a 色光的频率大于b 色光的频率16. 如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC ，︒=∠30A ，AC 平行于光屏MN ，与光屏的距离为L ．棱镜对红光的折射率为1n ，对紫光的折射率为2n ．一束很细的白光由棱镜的侧面AB 垂直射入，直接到达AC 面并射出．画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离．对称性作图在其他题中的应用17. 如图，玻璃球冠的折射率为3，其底面镀银，底面半径是球半径的23倍，在过球心O 且垂直底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃冠上的M 点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A 点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．18. 单色细光束射到折射率2=n 的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角︒=45i ，经折射进入球内后又经内表面反射一次，再经球表面折射后射出的光线，如图所示（图上已画出入射光线和出射光线）． （1）在图上大致画出光线在球内的路径和方向； （2）求入射光线与出射光线之间的夹角α；（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小？19. 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB 镀银，O 表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M 点入射，经过AB 面反射后从N 点射出．已知光线在M 点的入射角为︒30，︒=∠60MOA ，︒=∠30NOB ．求：（1）光线在M 点的折射角；（2）透明物体的折射率．其他类20. 如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC ，︒=∠30A ，︒=∠60B ．一束平行于AC 边的光线自AB 边的P 点射入三棱镜，在AC 边发生反射后从BC 边的M 点射出，若光线在P 点的入射角和在M 点的折射角相等， （1）求三棱镜的折射率（2）在三棱镜的AC 边是否有光线透出，写出分析过程．（不考虑多次反射）21. 如图所示是安全门上的观察孔，其直径ab 为cm 4，门的厚度ac 为cm 32．为了扩大向外观察范围，将孔中完全嵌入折射率为3的玻璃，那么嵌入玻璃后向外观察视野的最大张角是多少？若要求将视野扩大到︒180，嵌入玻璃的折射率应为多少？随堂测试1．（多选）（20分）如图所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d ，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，当它们从玻璃砖的下表面射出时（ AC ）A ．若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB ．若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC ．若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD ．若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d2．（多选）（20分）如图所示，真空中有一个半径为R 、质量分布均匀的玻璃球．频率为γ的细光束在空中沿直线BC 传播，于C 点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D 点又经折射进入真空中，已知︒=∠120COD ，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是（ AD ）（设c 为真空中的光速） A ．激光束的入射角︒=60αB ．改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C ．光子在射入玻璃球后，光的频率变小D ．此激光束在玻璃中的波长为3c /(3)λγ=D ．从C 点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为23R /c1. 如图所示，空气中在一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为︒90、半径为R 的扇形OAB ，一束平行光平行于横截面，以︒45入射角照射到OA 上，OB 不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB 上的光，则圆弧AB 上有光透出部分的弧长为（ A ） A ．R π41 B ．R π61C ．R π31D ．R π1252. 如图所示，AOB 为透明扇形玻璃砖，圆心角︒=∠60AOB ，OM 为AOB ∠的角平分线，一束平行于OM 的单色光在空气中由OA 边射入玻璃砖，经OA 面折射后的光线恰平行于OB ．则下列说法正确的是（ D ） A ．该玻璃的折射率为2B ．经OA 面折射后的光线射到AMB 面都将发生全反射C ．该入射光在空气中的波长与玻璃中的波长相等D ．该入射光在空气中的频率与玻璃中的频率相等课后练习3. 如图所示，某平行玻璃砖的厚度为L ，现测得该玻璃砖的折射率为3=n ，若光线从上表面射入的入射角o 60=θ，求光线从下表面射出时相对于入射光线的侧移以及光在玻璃砖中传播的时间．4. 如图为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD 为半径为R 的四分之一的圆，圆心为O ，光线从AB 面上的某点入射，入射角︒=451θ，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC 面上的O 点并恰好发生全反射．（已知光的真空中传播速度s m c /100.38⨯=）．（1）画出光线由AB 面进入棱镜且从CD 弧面射出的光路图； （2）求光线在该棱镜中传播的速度大小v ．3．（20分）如图，半径为R 的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A 点．一细束单色光经球心O 从空气中射入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为︒45，出射光线射在桌面上B 点处．测得AB 之间的距离为2R．现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O 点的距离．不考虑光线在玻璃体内的多次反射．4．图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径cm R 20=，折射率为3，AB 是一条直径，今有一束平行光沿AB 方向射向圆柱体，试求： （1）光在圆柱体中的传播速度；（2）在AB 的上下两侧距离直线AB 多远的入射光线，折射后恰经过B 点．5．如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R ，AB 边竖直，一单色光束从玻璃砖的某一点水平射入，入射角︒=60θ，玻璃砖对该单色光的折射率3=n ．已知光在真空中的速度为c ，求光束经玻璃砖折射后第一次到AB 边所需要的时间．。
