3．如图1所示，关于日蚀，以下说法中正确的是

A．在A区域内可看到日全蚀

B．在B区域内可看到日环蚀

C．在C或D区域内可看到日偏蚀

D．发生日蚀时，地球上处于白天且天气晴好的任何地方都能看到

2．关于光的反射和折射以下说法中正确的是

A．光反射时，传播方向一定发生改变　　 B．光折射时，光的传播方向可能偏转90°

C．光发生折射时，一定伴随反射现象　　　 D．光发生反射时，一定伴随折射现象

1．下述说法中正确的是

A．光在同一介质中总是沿直线传播的　　 B．小孔成像是光沿直线传播形成的

C．反射定律只适用于平面镜反射　　　　　　 D．光在真空中的传播速度最大

2．光的衍射，如果光在传播过程中遇到了足够小的障碍物，如果光是一种波，也应可以绕过障碍物传播，即光也可发生衍射。

　 法国物理学家菲涅耳利用光的波动理论对光的衍射理论进行了分析，并建立了十分完整的数学理论。

　 1817年法国科学院决定将光的衍射理论作为1819年悬奖征文题目，并为此成立了五人评审委员会。五人中有三人是微粒说支持者，一人是波动说支持者即著名的科学家阿拉果。阿拉果极力鼓励菲涅耳应征。于是菲涅耳在1818年提交了自己的论文。微粒说支持者之一的评委泊松是数学家。他根据菲涅耳论文中的计算公式算出，如果光照在一个不透明的小圆盘上，在距圆盘一定距离处的光屏上，在圆盘影的中心将会出现一个小亮斑。微粒说的支持者以为以此可以批驳波动说了。但菲涅耳通过实验居然出现了这个不可思议的小亮斑。波动说理论获得了实验的支持，法国科学院因而决定将此奖授给菲涅耳。波动说取得了极大成功。19世纪中期，人们测量了光在水中的速度，正如波动说的假设那样：光在光密媒质中的传播速度较小。至此，波动说取得了决定性的胜利。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．波的衍射，当波在传播中遇到障碍物时，若障碍物的尺度与波长相近时，波会绕过障碍物传播，即波的衍射。

2．光的干涉：如果两个光源发出的光满足干涉条件，将也会观察到光的干涉现象。但如果随意用两个光源发出的光，则因它们不符合相干光源，则无法观察到稳定的干涉现象。

　 1801年英国物理学家托马斯·杨首先解决了这个问题。他把白光源发出的一束光分成了两束，再使这两束光干涉，从而完成了干涉现象的实验。即双缝干涉实验。托马斯·杨还通过干涉实验测量了各种颜色的光的波长。他的实验极大地加强了光的波动说的地位。

　 双缝干涉实验如果用白光做光源，得到的是彩色条纹，如果用单色光做光源，得到的是明暗相间的条纹，相邻条纹的间隔△x=。公式中的d为双缝间的距离，L为双缝与屏间距离，为所用单色光的波长。但实验室中常用此法，通过测量条纹间隔，从而测定光的波长。

　 光的干涉在日常生活中和生产中有广泛的应用。请同学回忆在儿童时代所做的吹肥皂泡的游戏。思考一下，为什么当肥皂泡越大时，肥皂泡的颜色越鲜艳？

1．波的干涉

　 两列波干涉的条件：频率相同，相差恒定，才可以产生稳定的干涉现象。

2．光的波动说。认为光是某种振动，以波动形式向周围传播。光的波动说可以圆满解释光射向媒质界面时，可以同时发生反射和折射。因为水波在遇到这类情况时，反射与折射可以同时发生。两列波相遇时，可以仍照原方向传播。用光的波动说还可以解释光从光疏媒质射向光密媒质的近法线折射，但是需假设光在光密媒质中的传播速度较小。但当时还没有开展光速测定，所以哪种说法更合理，还无法确定。另外，光的波动说在解释光的直线传播与影的形成等不如光的微粒说来得容易。

　 两种学说在解释光的一些现象时，既有成功的一面，又有不足的一面，都无法圆满解释所有的光学现象。但因微粒说的代表人物是牛顿，因牛顿的地位和影响，所以微粒说在其后的很长一段时间内，一直占主导地位。一直到19世纪初，光的干涉、衍射现象在实验中被相继观测到，特别是在光速的测定实验中，得到的是在光密媒质中的传播速度较小，波动说的地位逐渐得到承认。

　 光的本性问题很早就引起人们的注意，在对光的本性的探究中，逐渐形成了两种观点。

1．光的微粒说，认为光是从光源发出的高速运动的小颗粒。这种看法可以圆满地解释光的直线传播，影的形成。如果把小颗粒比喻成弹性小球，当小球碰在桌面上时，垂直于桌面的分速度，在与桌面碰撞时，原速反向弹回；平行与桌面的分速度不发生变化，则可以圆满地得出了反射定律。在解释折射定律时，如果假设垂直于媒质的分速度在光密媒体中的速度分量变大，则可以圆满地解释光从光疏媒质射向光密媒质的近法线折射。并能导出折射定律(即入射角正弦与折射角正弦之比为常数。)但这就要假设光在光密媒质中速度较大。

　 但光的微粒说同时也遇到困难，即光入射到两种不同媒质界面时，为什么一部分光被反射，一部分被折射？另外，当两束光交叉相遇时，为什么能够沿原方向传播？

(五)为什么会产生色散？

n_水=1.33=为平均值，实际n_紫>n_红，v_紫<v_红。

n=为决定式(不加说明时视为单色光不考虑色散)

近处投影未发散开，不能得到光谱。

在真空中，任何光的折射率和光速均相同，在其他介质中紫光的折射率大，光速小。

[例题分析]：

例1，光在某介质中的传播速度是2.122×10⁸m/s，当光线以30⁰入射角，由该介质射入空气时，折射角为______。

利用光路可逆，=n(1), n=(2).

答案：45⁰。

例2、已知：光线从空气射入甲媒质i=45⁰, r=30⁰,

　　　　　　 光线从空气射入乙媒质i'=60⁰, r'=30⁰。

求：v_甲：v_乙=_____。

解：∵ n=, ∴v=,

∴,

n_甲=，

n_乙=，

∴。

例3，一束宽度为10cm的平行光束，以60⁰的入射角从空气射入折射率为的媒质中，界面光滑平整，求反射光束和折射光束的宽度。

解：O₁D=10cm,

　　 O₁O₂=20cm,

d=10cm

d'=17.3m

例4、已知水的折射率是1.33, (), 某种玻璃的折射率是1.5, ()，则光在水中和在这种玻璃中传播的速度之比是______。

。

答案：9:8

例5，光线由空气射入某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直。已知入射角是53^o，则这种介质可能是______。

答案：水

例6，如图所示，三棱镜的顶角A为60⁰，入射光线与出射光线如图所示，求玻璃的折射率。

解：=n,

=n，则α=β, (90⁰-α)+ (180⁰-β)+60⁰=180⁰

n=,α=β=30⁰。

答案：。

例7，在折射率为n，厚度为d的玻璃平板上方的空气中，有一点光源S，从S发出的光线SA以角度θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示，若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃上表面的垂直距离h应是多少？

解：(1), n=(2),

=cosθ(3),　 =cosr(4),

=n(5),

解得h=.

例7，光线从空气射入n=的介质中，反射光线恰垂于折射光线，则入射角约是_______。

解：作图是解几何光学题目的重要方法。

由图可知，

i+r=90⁰,

=n,

=n,

tgi=, i=60⁰.

答案：60⁰。

例8，如图，光从某角度射入，改变入射光线的方向可使光斑落于角点，水槽装满水，宽为d，高为h，测得光线的入射角i，

则n_水=______。

sinr=.=n.

答案：n_水=

例9，玻璃等边三棱镜n=1.5(对周围来说指空气)有两条光线垂直入射。(如图)

画光路图。

很少的反射光线。

不画。

例10，画出与全反射棱镜底边平行的入射光线AO通过棱镜的光路图。n=。

出射光线平行于bc。

例11，白光平行光束。

例11，白光平行光束

　　 运用n=时，不考虑光的色散。

n_玻紫=，

n_紫>n_红，

v_紫<v_红。

若玻璃体为等边三棱镜，入射光线应为平行光线。

例12，光线通过棱镜时，偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关，在下图中光线对棱镜的侧面AB的入射角以及棱镜的顶角A的大小保持不变，试定性地讨论：棱镜材料的折射率越大，偏折角充也越大。

解：光线通过棱镜发生偏折的角度为θ，则θ=(i₁-r₂)+(r₁+i₂)它表示光线通过棱镜向底面偏折的角度等于光线分别在两个侧面发生的向底面偏折的角度之和，在AB侧面，折射率n越大，从空气进入棱镜的光线向法线方向的偏折越大，即偏折角i₁-r₂越大；在AC侧面，n越大从棱镜射入空气的光线远离法线方向的偏折越大，即r₂-i₂越大，因此当入射角i₁以及棱镜的顶角A保持不变时，折射率n越大，偏折角度也越大。

上图中A=r₁+i₂，θ=i₁+r₂-A,

又=n，=n，

sini₁=nsinr₁, sinr₂=nsini₂,

∴sinr₂=nsini₂=nsin(A-r₁)

　　 =n(sinAcosr₁-cosAsinr₁)

　　 =sinA-ncosAsinr₁

　　 =sinA-cosAsini₁

由此式可以明显看出，当入射角i₁和棱镜顶角A保持不变时，折射率n越大，r₂就越大，偏折角θ=i₁+r₂-A也越大。

例13，一束光线从空气射入某媒质，入射光线与反射光线夹角为90⁰，折射光线与入射光线延长线间夹角为15⁰，求：

(1)该媒质的折射率n(2)光在该媒质中传播的速度。

(3)当光从媒质射入空气时的临界角。

解：i=β=45⁰,

r=45⁰-15⁰=i-θ=30⁰,

∴(1)n==,

(2)n=, v==2.12×10⁸m/s,

(3)sinC=, C=45⁰.

例4，水面游泳者看见正下方水中物，再前进3m，突然看不见了，n_水=，求水深h=?.

解：sinC=,

C=48.7^o,

tgC=, h==?,

h===2.6m.

[本周巩固练习]：

1、如下左图所示，为光由玻璃射入空气中的光路图。入射光线与直线CD的夹角为α，折射光线与直线CD的夹角为β，α>β(α+β≠90⁰，∠DOB=90⁰)，该玻璃的折射率n等于

A、sinα/sinβ 　B、sinβ/sinα　

C、cosβ/cosα　 D、co sα/cosβ

2、在空气和某种介质的界面上，反射和折射现象同时存在，入射光线、反射光线和折射光线汇聚于O点，如上右图所示，则这种介质的折射率可能是

(A)sin60⁰/sin30⁰　 (B)sin60⁰/sin45⁰

(C)sin75⁰/sin45⁰　 (D)sin45⁰/sin30⁰

3、已知水的折射率是1.33，水晶的折射率是 1.55，玻璃的折射是1.90，下面说法正确的是(　　 )

A、光以相同入射角自空气射入上述三种媒质时，在水中的折射角最小，在玻璃中折射角最大

B、光以相同入射角从这三种媒质射入空气时，从水中射出的光线折射角最小

C、光在水、水晶、玻璃中的传播速度比为1.33:1.55:1.90

D、光从玻璃射入水晶时，其折射角一定大于入射角

4、一束平行光线在三种媒质界面上的反射与折射情况如图所示，若光线在甲、乙、丙种媒质中传播速度分别是v_甲、v_乙、v_丙，那么，(　　 )

A、v_甲>v_乙>v_丙　 B、v_甲<v_乙<v_丙

C、v_甲> v_丙>v_乙　 D、v_丙>v_甲>v_乙

5、一束光入射平行厚玻璃板，如图所示，其中光路图正确的是(　　 )

　　　 A　　　　 B　　　 C　　　 D

6、如下左图所示，有一光投射到放在空气中的平行玻璃砖的第I表面，下面说法中可能的是(　　 )

(A)如果在第I界面上入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖

(B)无论入射角多大，光都能从第I界面进入玻璃砖

(C)光进入第I界面后可能不从第II界面射出

(D)不论光从什么角度入射，都能从第II界面射出

7、如图表示的是光线经过半圆形的玻璃砖的路径示意图，指出哪些是可能的(　　 )

　　 A　　　　 B　　　　　　 C　　　　　 D

8、甲、乙两种单色光从玻璃进入空气的临界角分别是A_甲和A_乙，若已知A_甲>A_乙，则两种单色光在玻璃中传播速度v_甲与v_乙的大小关系下列答案中正确的是(　　 )

A、v_甲<v_乙　　 B、v_甲=v_乙

C、v_甲>v_乙　　 D、条件不足不能确定

9、用折射率为1.5的玻璃制成的三棱镜，截面为正三角形。一条光线从棱镜的一个侧面垂直入射，则从棱镜中射出的光线应是图中的(　　 )

A、光线a　 B、光线b

C、光线c　 D、光线d

　　 10、井口面积为S，井中有水和无水时如图井度的青蛙观天的面积分别为S₁和S₂，则三者关系正确的应是(　　 )

A、S₁>S₂=S　 B、S₁>S₂>S

C、S₁=S₂=S　 D、S₁<S₂=S

11、一束光线从空气中以入射角i射向玻璃(折射率n₁=)如图所示，其折射角为r，接着又由玻璃射向水(折射率n₂=)，现加大入射角I，则光束将(　　 )

A、可能在空气和玻璃的界面处发生全反射

B、可能在玻璃和水的界面处发生全反射

C、不可能发生全反射

D、无法确定

12、一束平行的单色光射向一块半圆形玻璃砖，光线的方向垂直于直径所在的平面如图所示，假若该玻璃的折射率为，那么透过玻璃砖的光线是()

A、所有光线均能通过

B、所有光线均不能通过

C、只有距圆心R/2范围以内的光线能通过

D、只有距圆心R/2范围以外范围的光线能透过