一、光的反射和折射
（一）反射定律
反射光线和入射光线、界面的法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。
（二）光的折射
1、定义：光由一种媒质进入另一种媒质或在同一种不均匀媒质中传播时，方向发生偏折的现象叫做光的折射。
2、图示：如图所示，AO为入射光线，O为入射点，OB为反射光线，OC为折射光线。
（1）入射角：入射光线与法线间的夹角i叫做入射角。
（2）折射角：折射光线与法线间的夹角r叫做折射角。
3、折射定律：折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
这就是光的折射定律，也称斯涅尔定律（斯涅尔是荷兰数学家）。
4、折射率
（1）光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率。折射率用n表示。即。
（2）某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比。即：。
由于v＜c，所以任何介质的折射率都大于1。
5、光疏介质与光密介质
（1）概念
①光疏介质：两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质。
②光密介质：两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。
（2）理解
①光疏介质与光密介质是相对而言的。只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质。没有绝对的光密或光疏介质。
②光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的，与介质的其他属性（如密度等）无关。
③当光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角；当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。
其实水弹的折射率与水的折射率非常接近，此时光在水和水弹的分界面处基本不发生偏折，所以我们看到水弹在水中隐身了，是不是很有意思呢？
二、全反射和临界角
1、全反射：
当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度时，折射角等于90°，此时，折射光完全消失，入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射。2、临界角
（1）定义：光从光密介质射向光疏媒质时，折射角等于90°时的入射角，叫做临界角，用字母C表示。临界角是指光由光密介质射向光疏媒质时，发生全反射现象时的最小入射角，是发生全反射的临界状态，当光由光密媒质射入光疏媒质时：
若入射角i＜C，则不发生全反射，既有反射又有折射现象。
若入射角i≥C，则发生全反射现象。
（2）临界角的计算。
直观感受光的反射、全反射、折射、漫反射现像
3、全反射的应用：光导纤维——光纤通讯
光导纤维演示
三、棱镜和光的色散
1、棱镜
（1）定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。通常把横截面为三角形的棱镜叫三棱镜。
（2）作用：①改变光的传播方向；②分光。
2、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棱镜要改变光的传播方向，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。
（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。
3、全反射棱镜
（1）定义：横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。
（2）全反射棱镜对光路的控制如图所示：
（3）全反射棱镜的优点：
全反射棱镜和平面镜在改变光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱镜成像更清晰，光能损失更少。
本视频拍摄于锐光凯奇（镇江）光电科技有限公司，视频中利用全反射演示系统演示了光的反射、折射和全反射。
4、光的色散
（1）光的色散：把复色光分解为单色光的现象叫光的色散。
白光通过棱镜后，被分解为红、橙、*、绿、蓝、靛和紫七种颜色（如图）。
（2）正确理解光的色散：
①光的颜色由光的频率决定。组成白光的各种单色光中，红光频率最小，紫光频率最大。在不同介质中，光的频率不变。
②不同频率的色光在真空中传播速度相同。为c=3×m/s。但在其他介质中速度各不相同，同一种介质中，紫光速度最小，红光速度最大。
③同一介质对不同色光的折射率不同，通常情况下频率越高，在介质中的折射率也越大，所以白光进入某种介质发生折射时，紫光偏折得最厉害，红光偏折最小。
④由于色光在介质中传播时光速发生变化，则波长也发生变化。同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短；折射率小的光速大，波长长。不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短；频率小的折射率小，光速大，波长大。
例1、在折射率为n，厚度为d的玻璃板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角θ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在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离应是多少？
解析：设点光源S到玻璃板上表面的垂直距离为L，光线在玻璃中的折射角为r，则光线从S到玻璃板上表面的传播距离为，光线从S到玻璃板上表面的传播时间为；光线在玻璃中的传播距离为，光线在玻璃中的传播时间为，根据题意，得
①
由折射定律得。
因为，
所以，，代入①式得
。
例2、从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，则光束在桌面上形成的光斑半径为（）
A.rB.1.5rC.2rD.2.5r
解析：如图所示，光线射到A或B时，入射角大于临界角，发生全反射，而后由几何关系得到第二次到达界面的时候垂直打出。O点为?ABC的重心，设EC=x，则由几何关系得到：。解得光斑半径x=2r
答案：C
例3、如图所示，AB为一直光导纤维，AB之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率n。
解析：光信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角α恰好等于临界角。光在此介质中的速度为v，而沿水平方向的分速度为vsinα，沿水平方向传播的距离为s。
解：设介质的折射率为n，则有
，
由以上的三式解得，所以。
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