1.全反射現象：光照射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，光線(xiàn)全部被反射回原介質(zhì)的現象。
2.全反射條件：光線(xiàn)從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角。
3.臨界角公式：光線(xiàn)從某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c
【例3】一個(gè)橫截面為半圓形的光學(xué)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范圍。
解析：如圖所示，設平行光射入該元件后的折射角為θ，根據折射定律定義：n=■，可得θ=30°，由于所有入射光的入射角都相同，所以射入該元件后所有的折射光線(xiàn)仍然平行。這些光線(xiàn)中，從圓心O射入的光線(xiàn)到達半圓周上的C點(diǎn)時(shí)，入射角為00，因此一定有光線(xiàn)射出。從C點(diǎn)向左右兩邊移動(dòng)，射到半圓周上的光線(xiàn)的入射角都將逐漸增大。當入射角增大到臨界角時(shí)，光線(xiàn)發(fā)生全反射，不再能夠從該元件射出。由sinθ0=■，不難求出臨界角為θ0=45°。設光線(xiàn)射到C點(diǎn)左邊某一點(diǎn)A時(shí)剛好有入射角α=θ0=45°，從圖中可以看出ΔAOD中β=60°，所以γ=75°；同理設光線(xiàn)射到C點(diǎn)右邊某一點(diǎn)B時(shí)剛好有入射角α=θ0=45°，從圖中可以看出ΔBOE中的δ=15°。只有以上得到的A、B兩點(diǎn)間的圓弧上，才有光線(xiàn)射出。AB弧的度數是90°。
四、棱鏡與光的色散
1.棱鏡對光的偏折作用
一般所說(shuō)的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。入射光線(xiàn)經(jīng)三棱鏡兩次折射后，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折。
由于各種色光的折射率不同，因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現象，在光屏上形成七色光帶(稱(chēng)光譜)(紅光偏折最小，紫光偏折最大。)在同一介質(zhì)中，七色光與下面幾個(gè)物理量的對應關(guān)系如表所示：
■
【例4】如圖所示，一細束紅光和一細束藍光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn)M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍光的折射率，下列說(shuō)法中正確的是( )
A.n1
B.n1
C.n1>n2，a為紅光，b為藍光
D.n1>n2，a為藍光，b為紅光
解：由圖可知，b光線(xiàn)經(jīng)過(guò)三棱鏡后的偏折較小，因此折射率較小，是紅光。
2.全反射棱鏡
橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當的入射點(diǎn)，可以使入射光線(xiàn)經(jīng)過(guò)全反射棱鏡的作用在射出后偏轉90°(右圖1)或180°(右圖2)。要特別注意兩種用法中光線(xiàn)在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。
【例5】如圖所示，自行車(chē)的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時(shí)，從后面開(kāi)來(lái)的汽車(chē)發(fā)出的強光照到尾燈后，會(huì )有較強的光被反射回去，使汽車(chē)司機注意到前面有自行車(chē)。尾燈的原理如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是( )
A。汽車(chē)燈光應從左面射過(guò)來(lái)在尾燈的左表面發(fā)生全反射
B。汽車(chē)燈光應從左面射過(guò)來(lái)在尾燈的右表面發(fā)生全反射
C。汽車(chē)燈光應從右面射過(guò)來(lái)在尾燈的左表面發(fā)生全反射
D。汽車(chē)燈光應從右面射過(guò)來(lái)在尾燈的右表面發(fā)生全反射
解：利用全反射棱鏡使入射光線(xiàn)偏折180°，光線(xiàn)應該從斜邊入射，在兩個(gè)直角邊上連續發(fā)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棱柱。當光線(xiàn)從上表面入射，從下表面射出時(shí)，其特點(diǎn)是：
?、派涑龉饩€(xiàn)和入射光線(xiàn)平行；
?、聘鞣N色光在第一次入射后就發(fā)生色散；
?、巧涑龉饩€(xiàn)的側移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān)；
?、瓤衫貌ＡТu測定玻璃的折射率。
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