§12.1光的折射§12.2全反射§12.3透鏡成像一、折射定律一般來(lái)說(shuō)，光從介質(zhì)1射到它與介質(zhì)2的分界面時(shí)，一部分光會(huì)返回介質(zhì)1，這種現(xiàn)象叫作光的反射；另一部分光則會(huì)進(jìn)入介質(zhì)2，這種現(xiàn)象叫作光的折射。§12.1光的折射當(dāng)發(fā)生反射現(xiàn)象時(shí)，反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。這就是光的反射定律。入射光線與法線間的夾角θ1叫作入射角，折射光線與法線間的夾角θ2叫作折射角。折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。這就是折射定律。用公式表示為式中，n12為比例常數(shù)，它的大小與入射角、折射角的大小無(wú)關(guān)，只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。二、折射率當(dāng)光線從真空射入某種介質(zhì)時(shí)（設(shè)入射角為θ1，折射角為θ2），這種介質(zhì)的性質(zhì)直接決定了比例常數(shù)n12的大小，此時(shí)可以把n12簡(jiǎn)單地記為n，叫作這種介質(zhì)的折射率，式（1）則變?yōu)閷?duì)于不同的介質(zhì)，折射率n是不同的。幾種介質(zhì)的折射率§12.2全反射一、全反射與臨界角不同介質(zhì)的折射率不同，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，把折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)。光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的，例如水、水晶和金剛石三種物質(zhì)相比較，水晶相對(duì)于水來(lái)說(shuō)是光密介質(zhì)，相對(duì)于金剛石來(lái)說(shuō)則是光疏介質(zhì)。光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生折射和反射。當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射光線完全消失，只有反射光線，這一現(xiàn)象叫作全反射。光線剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角叫作臨界角。光從某介質(zhì)射入空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C與該介質(zhì)折射率n的關(guān)系是二、全反射的實(shí)際應(yīng)用全反射棱鏡如圖所示，棱鏡的橫截面是等腰直角三角形。當(dāng)光線垂直射入玻璃時(shí)，在玻璃與空氣的某些交界面上發(fā)生的全反射，改變了光的傳播方向。與平面鏡相比，棱鏡的反射率高，幾乎可達(dá)100%，且反射面無(wú)須涂敷任何反光物質(zhì)，所以反射失真小。這種棱鏡在照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等光學(xué)儀器中獲得了廣泛的應(yīng)用。光導(dǎo)纖維我們常常聽說(shuō)的“光纖通信”就是利用了全反射的原理。這里所說(shuō)的光纖，就是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱。實(shí)際應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到100微米，主要由纖芯、包層和涂覆層組成。光纖導(dǎo)光的原理是：光在光纖中傳播時(shí)，通過(guò)纖芯、包層界面發(fā)生的光的全反射，使得光在光纖內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。當(dāng)載有信息的激光從光纖的一端輸入后，通過(guò)光纖，可以將這些信息傳至遙遠(yuǎn)的另一端，從而實(shí)現(xiàn)光纖通信?！?2.3透鏡成像一、透鏡中央厚、邊緣薄，我們把它們稱為凸透鏡，中央薄、邊緣厚，我們把它們稱為凹透鏡。凸透鏡對(duì)光線起會(huì)聚作用，因此我們把凸透鏡叫作會(huì)聚透鏡；而凹透鏡對(duì)光線起發(fā)散作用，因此我們把凹透鏡叫作發(fā)散透鏡。二、光軸光心焦點(diǎn)焦距我們把通過(guò)透鏡兩球面球心C1、C2的直線叫作透鏡的主光軸，把主光軸與透鏡的交點(diǎn)（透鏡的中心）叫作光心。如圖所示，平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫作焦點(diǎn)，用F表示。因?yàn)檫@是光線實(shí)際會(huì)聚的點(diǎn)，一般稱之為實(shí)焦點(diǎn)。如圖所示，平行于主光軸的光線，經(jīng)凹透鏡后被發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線也交于主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)也是焦點(diǎn)。因?yàn)樗皇枪饩€實(shí)際會(huì)聚的點(diǎn)，一般稱之為虛焦點(diǎn)。透鏡焦點(diǎn)與光心之間的距離叫作焦距，用f表示。三、透鏡成像作圖法一個(gè)發(fā)光點(diǎn)向透鏡發(fā)出無(wú)數(shù)條光線，經(jīng)過(guò)透鏡后的會(huì)聚點(diǎn)就是發(fā)光點(diǎn)的像。用幾何法作圖求發(fā)光點(diǎn)的像，一般可利用下面三條特殊光線。（1）經(jīng)過(guò)光心的光線，通過(guò)透鏡后不改變方向。（2）平行于主光軸的光線，通過(guò)透鏡折射后經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)。（3）經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)的光線，通過(guò)凸透鏡折射后平行于主光軸。一般情況下，只要找出物體上下兩個(gè)端點(diǎn)的像，就可以確定整個(gè)物體的像，因?yàn)槲矬w上其他各點(diǎn)的像都在這兩個(gè)像點(diǎn)之間。我們把物體到光心的距離叫作物距，用u表示。把像到光心的距離叫作像距，用v表示。物體在不同位置時(shí)，經(jīng)凸透鏡所成像的大小、性質(zhì)是不同的。如圖所示為物體位于不同區(qū)域時(shí)凸透鏡所成像的情況。由作圖可知凸透鏡成像的特點(diǎn)：實(shí)像總是與物體分居于透鏡的兩側(cè)，且是倒立的；虛像總是與物體位于透鏡的同側(cè)，且是正立的。用于凸透鏡成像作圖的三條特殊光線，同樣也適用于凹透鏡成像。不論物體AB放在凹透鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)還是焦