ch5-光的折射

ch5-光的折射内容摘要：

為 1. 色散現象： 白色光經稜鏡折射後分散成各種色光的現象， 於 1666年牛頓所發現。 3. 色散原因： 色散的形成乃因 稜鏡對各色光的折射率不同 所致。 即物質的折射率為波 長或頻率的函數。 n n n n n n    紫 藍 綠 黃 橙 紅2) 同一物質中各色光的折射率： v v v v v v    紅 橙 黃 綠 藍 紫3) 同一物質中各色光的速率： 4. 結論：           紫 藍 綠 黃 橙 紅1) 白 光經稜鏡折射後，各色光的偏向角依序為 4) 單色光由同一介質射向空氣時，臨界角依序為 c c c( ) ( ) ( )     紅 橙 紫5) 自空氣中府視水中同一深度之各單色點光源，是深依序為 h h h    紅 橙 紫例題： 在水中同一深度處排列五種色球。 由水面上方鉛直俯視下去，覺得置於最淺者為 (A)綠 (B)紫 (C)藍 (D)黃 (E)紅。 [ ] 答案： B 例題： 色散產生的原因是，光由甲介質進入乙介質時， (A)其相對折射率為光波波長的函數 (B)光在其中一介質的 速率為波長的函數 (C)光的頻率發生變化 (D)其波長與頻率 的比值不變 (E)其速率與頻率的比值不變。 [ ] 答案： AB 虹與霓 1) 虹： • 陽光從水滴的上方射入，經兩次折射和一次內反射所生的色散現象。 • 紅光與陽光入射方向夾 42o 角，紫光則為 40o 角。 • 故紅光在外，紫光在內。 紫 紅 2) 霓： • 陽光從水滴的下方射入，經兩次折射和兩次內反射所生的色散現象。 • 紅光與陽光入射方向夾 51o 角，紫光則為 54o 角。 • 故紅光在下，紫光在上。 註： (1)虹與霓的光線在水珠內的反射均非全反射 (2)霓的光線多經一次反射，故看起來較暗。 (3)霓在上虹在下。 例題： 太陽光照在水滴上產生彩虹是由於光在水滴中的(A)反射 (B)反射及折射 (C)反射及干涉 (D)反射及繞射(E)全反射及折射。 [ ] 答案： B 例題： 雨過天睛，在與太陽位置相對的天空處，有時會出現虹及霓。 下列有關虹及霓的敘述何者正確。 (A)虹及霓都是日光經過水珠所產生的色散現象 (B)霓的光度較弱，因為霓的形成過程中，光在水珠內多經歷一次折射及一次反射 (C)虹的色彩中，紅色的仰角比紫色的仰角大 (D)霓的色彩中，紫色的仰角比紅色的仰角小 (E)水珠對紫光的折射率比對紅光的折射率大。 [ ] 答案： ACE 167。 54 薄透鏡 ： 1) 凸透鏡： 中央部分較邊緣厚的透鏡，稱為 凸透鏡。 在空氣中具有會聚光線的作用，所以又稱為 會聚透鏡。 依其截面形狀可分為雙凸、平凸、凹凸透鏡。 雙凸 平凸 凹凸 2) 凹透鏡： 中央部分較邊緣薄的透鏡，稱為 凹透鏡。 在空氣中具有發散光線的作用，所以又稱為 發散透鏡。 依其截面形狀可分為雙凹、平凹、凸凹透鏡。 雙凹 平凹 凸凹 o • 鏡頂： 鏡面的中心點，如圖中的 O 點，又稱鏡心。 • 球心： 鏡面的曲率中心，如圖中的 C1 和和 C2 點。 • 曲率半徑： 球心到鏡頂的距離。 • 主軸： 通過兩球心的直線，如圖中的直線 C1C2。 • 焦點： 靠近主軸的平行光經凸透鏡折射後，大致會聚 於一點，如圖中的 F 點。 • 焦距： 焦點至鏡頂的距離，以 f 表示。 • 孔徑： 透鏡面之直徑，如圖中的直線 AB 凸透鏡使平行於主軸的入射光線會聚於焦點 F，透鏡的左右兩邊的主軸上各有一個焦點，兩邊的焦距相等。 凹透鏡使平行於主軸的入射光線發散，但這些射出光線的延長線相交於同一點 F，稱為虛焦點。 透鏡的焦點 121 n 1 1( 1 ) ( )f n R R   R2 R1 R R2：透鏡兩邊的曲率半徑（凸取正，凹取負） n：透鏡材質的折射率 nˊ：透鏡周圍介質的折射率 f：透鏡焦距 註：此公式只適用於小孔徑的薄透鏡。 造鏡者公式（補充教材） 例題： 凹凸透鏡兩邊曲率半徑為 10cm、 15cm，折射率為 ，求其置於空氣中的焦距。 答案： 60 cm 例題： 一透鏡（折射率為 3∕2）在空氣中之焦距為 20公分。 若將此透鏡浸在水（折射率為 4∕3）中，其焦距變為__________公分。 [ ] 答案： 80 cm 色像差 透鏡中央的部分近似於一塊平行玻璃板，在薄透鏡的情況下，指向透鏡中心的光線，直接通過透鏡射出，不發生偏移。 不同色光的折射率互異，因此經透鏡折射後所產生的偏向角也不相同，因此在主軸上形成不同的焦點，這稱為色像差。 薄透鏡 2) 作圖法則： 平行於主軸的入射光線，折射後通過鏡後的焦點。 通過焦點的入射光線，折射後平行於主軸。 通過鏡心的入射光線，直接通過透鏡，沒有偏移。 2) 凸透鏡的各種成像情形： 物 體置於無窮遠處，成像於鏡後焦點處。 物體位於凸透鏡前兩倍焦距以外，成像於鏡後焦點和 兩倍焦距位置之間，為縮小的倒立實像。 物體剛好位在鏡前兩倍焦距處，成像於鏡後兩倍焦距的位置，為一同大的倒立實像。 物體位於鏡前焦點和兩倍焦距位置之間，成像於鏡後兩倍焦距以外，為一放大的倒立實像。 物體置於焦點上，成像於無窮遠處。 物體位於鏡前焦點和透鏡之間，在鏡前形成一放大的正立虛像。 1) 作圖法則： 平行於凹透鏡主軸的入射光線，則折射後射出光線的反方向延長線通過鏡前的焦點。 指向凹透鏡後焦點的入射光線，其折射後的射出光線平行於主軸。 通過鏡心的入射光線，直接通過透鏡，沒有偏移。 2) 凹透鏡的成像情形： 物體位於鏡前焦點和透鏡之間，在鏡前形成一縮小的正立虛像，如左圖。 物體的位置愈靠近透鏡，所成的虛像愈大（仍較原物體為小）且愈接近透鏡，如右圖。 凸透鏡。