1．（2011浙江义乌，第5题）从水面上看斜插入水中的筷子，水下部分向上弯折了。这是A．光的反射现象B．光的折射现象 C．光的直线传播D．平面镜成像 【答案】Ｂ ********** 2．（2011浙江台州，第19题）从岸边看水中的鱼，看到“鱼”的位置与实际位置不同。下列模型能解释此现象的是（） 【答案】D ********** 3．（2011山东省荷泽市，第2题）电视机等家用电器的开启、关闭及频道转换，可以通过遥控器实现，遥控电视机的光是（） A．红光B．红外线C．紫光D．紫外线 【答案】B ********** 4．（2011山东临沂，第I卷第6题）如图所示的现象中，由光的反射形成的是 【答案】C ********** 5．（2011年福建省福州第4题）空调遥控器能够控制空调的开机、关机、调温等，利用的是（） A．红外线B．紫外线C．X射线D．可见光 【答案】A ********** 6．(2011四川绵阳，第19题)以下现象，反映了光的色散现象的是 A．雨后天空，弧状光带B．岸边树木，水中倒立 C．水中铅笔，水面折断D．井底之蛙，所见甚小 【答案】 A ********** 7．(2011山东威海，第8题)下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是：
A 、图甲中，小孔成的是倒立的虚像 B 、图乙中，人配戴的凹透镜可以矫正远视眼 C 、图丙中，白光通过三棱镜要吧分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光 D 、图丁中，漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律 【答案】C ********** 8．（2011年广东省第4题）如图2所示的光路图中，能正确表示光从空气射入水中时发生的反射和折射现象的是 【答案】B ********** 9．（2011年广东省第5题）以下四个措施中：①马路旁的房子的窗户采用双层玻璃；②城市禁止机动车鸣喇叭；③马路两旁植树；④高架道路两侧设隔音板墙。对控制噪音污染有作用的是 A. ①② B. ②④ C. ①②④ D.①②③④ 【答案】D ********** 10．（2011山东泰安，第4题）下列哪一副图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路？ 【答案】C 11．(2011江苏盐城，第10题)如图所示，一束激光AO 由空气斜射入玻璃砖，折射后从另一侧面射出，其出射点可能是图中的 M N P Q 第10题图
第3讲 光的折射 全反射 光的色散 (对应学生用书第189页) 光 的 折 射 1. 图11－3－1 折射定律(如图11－3－1) (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：sin θ1 sin θ2 ＝n 12，式中n 12是比例常数． (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率 (1)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小． (2)定义式：n 12＝sin θ1 sin θ2 ，不能说n 12与sin θ1成正比、与sin θ2成反比．折射率由 介质本身的光学性质和光的频率决定． (3)计算公式：n ＝c v ，因为v ＜c ，所以任何介质的折射率总大于1. 错误! 【针对训练】 1．关于折射率，下列说法正确的是( ) A ．根据sin θ1 sin θ2＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B ．根据sin θ1 sin θ2 ＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C ．根据n ＝c v 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D ．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成正比 【解析】 介质的折射率n 由介质本身及光的频率决定，与入射角、折射角无关，A 、B 都错．光在不同介质中光速不同，这正是光发生折射的原因，n 与v 成反比，C 正确．光是一种电磁波，v ＝λf ，n ＝c v ＝ c λf ，即n 与λ成反比，D 错，故选C. 【答案】 C 1.(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1 n . (4)应用：①全反射棱镜． ②光导纤维，如图11－3－2. 图11－3－2 2．光的色散 (1)色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图11－3－3. 图11－3－3 (2)成因：由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小． 错误! 【针对训练】 2．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通信之父”．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图11－3－4所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是( )
一、填空题 1．(2014，马鞍山模拟)一个晴朗周末的午后，小明陪同妈妈在西溪河边散步，只见水中的鱼儿在“云”里欢畅的游动。实际上小明看到的鱼儿是光__折射__形成的虚像，而水中的“云”则是光__反射__形成的虚像。 2．(2014，盐城)如图所示，一束激光沿__直线传播__射到空水槽底部O点，形成一个光斑。向水槽中注入适量水后，水槽底部光斑移动到O点的__左__(选填“左”或“右”)侧，继续沿水槽壁缓慢注水，在此过程中，折射角__不变__(选填“增大”“不变”或“减小”)。 ,(第2题图)) ,(第3题图)) 3．(2014，扬州)为解决高楼灭火难题，军工转民用“导弹灭火”技术试验成功。如图，发射架上有三只眼：“可见光”“红外线”和“激光”，当高楼内有烟雾火源不明时，可用__红外线__(选填“可见光”“红外线”或“激光”)发现火源，可用__激光__(选填“可见光”“红外线”或“激光”)精确测量火源距离。 4．(2015，安徽预测)如图所示是济宁市2014年中考试卷答题卡中用来识别考生信息的条形码(样码)。当条形码扫描器照射它时，黑条纹将光__吸收__(选填“反射”或“吸收”)，白条纹将光__反射__(选填“反射”或“吸收”)，再通过电脑解码就可以获取考生相关信息。 二、选择题 5．(2014，重庆)如图所示的现象中，属于光的折射现象的是(C)
A．墙上的“手影” B．玻璃幕墙的光污染 C．鱼缸中的金鱼“变大” D．湖面上树的倒影 6．(2014，福州)如图所示，钢勺好像被水“折断”了，这种现象形成的原因是(B) A．光的色散 B．光的折射 C．光的反射 D．光的直线传播 7．(2014，池州模拟)去年暑假，小梦陪着爷爷到湖里去叉鱼。小梦将钢叉向看到鱼的方向投掷，总是叉不到鱼。如图所示的四幅光路图中，能正确说明叉不到鱼的原因的是(D) 8．(2014，北京)如图所示的现象中，属于光的色散现象的是(D) 9．(2014，云南)炎热的夏天开车行驶在公路上，常觉得公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影，但当车行驶至该处时，水却消失了，出现这种现象是因为光的(C) A．漫反射B．镜面反射
基于GPU的实时大气散射渲染优化算法研究与实现 大气散射是自然界中一个非常重要而又普遍存在的物理现象,它使得晴朗的天空在白天呈现蓝色,而在傍晚则显得昏黄;它使得近处 的场景显得清晰,而远处的场景则显得模糊。同时,大气散射也是体积光等光学现象的产生原理,对影响人们的视觉感官具有十分重要的作用。在计算机图形学中,传统绘制天空的方法主要是天空盒、天空贴图等,这种方法简单快速,但却无法模拟出随时间和气候实时变化的 动态光照效果。随着计算机硬件性能特别是GPU图形渲染能力的提升,在虚拟场景中模拟出基于真实物理的大气散射效果逐渐成为了可能。对此,人们已经总结出了一个完整的散射积分方程,可以十分准确的 计算出光线在空气中传输的辐射度变化。然而,由于该积分的计算十分复杂,而且需要对场景空间中的每一个点都进行积分计算,运算量 非常庞大,即使是在现代的GPU上依然很难做到流畅的实时渲染。在这样一种背景下,本文实现了一个基于GPU计算的实时大气散射渲染优化算法。通过对大气进行基于真实物理的建模,利用光线步进的思想计算散射积分,并使用预计算查找表来简化散射积分计算、通过极线采样来降低样本点的数量、利用一维最小/最大二叉树结构来加速可见因子的判断。算法在保证了真实的画面渲染效果的同时,显著的提升了渲染效率。本文首先阐述了算法所建立的空气物理模型,并详细的说明了散射积分的推导过程,然后,我们描述了算法是如何一步 步进行优化的,并展示了在GPU上的实现细节。最后,我们编写了一个测试程序用于展示渲染效果,并与传统的算法做出了对比,证明我们
的算法无论在渲染效果和渲染效率上,都能够得到很好的结果。
第20章 光 第71练 光的折射 全反射及色散 基础过关 一、单项选择题（每小题只有一个选项符合题意） 1．傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（ ） A．完全在地平线下方 B．完全在地平线上方 C．恰好落在地平线上 D．部分在地平线上方，部分在地平线下方 2．如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出.则以下说法可能的是（ ） A．OA为黄光的单色光，OB光紫光的单色光 B．OA为紫光的单色光，OB为黄光的单色光 C．OA为黄光的单色光，OB为复色光 D．OA为紫光的单色光，OB为复色光 3．用同种玻璃做成的立方体A和半球体B均放在同一水平面上，A的正下方中心处和B的正下方中心处各放一发光点S1、S2，分别在A、B正上方竖直向下观察S1、S2，如图所示，则下面的观察结果正确的是（ ） A．S1的像比S2的像高 B．S1的像比S2的像低 C．S1、S2的像一样高 D．以上说法均不对 4．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a，b.已知a光的频率小于b光的频率.下列哪个光路图可能是正确的？（ ） 5．“井底之蛙”这个成语常被用来讽剌没有见识的人，现有井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则（ ） A．枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大 B．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小 C．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大 D．两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大 6．如图所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维，光缆长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，光由它的一端射入经全反射后从另一端射出（已知sinθ=n2/n1，其中θ为全反射的临界角）则为（ ） A．n1＞n2 B．n1＜n2 C．光从它的一端射入到从另一端射出所需要的时间等于L/c D．光从它的一端射入到从另一端射出所需要的时间等于n1L/n2c 7．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面.若透光圆面的半径匀速增大，则光源正在（ ） A．加速上升B．加速下沉 C．匀速上升D．匀速下沉 8．把一面镜子斜着插入水盆中，放在阳光下，在天花板上就可以看到彩色光带，对这个现象，下列说法中正确的是（ ） A．这是光的全反射现象 B．这是光的色散现象，起到棱镜作用的是水 C．a是红光，d是紫光 D．在真空中a光束的传播速度大，d光束的传播速度小 二、多项选择题（每小题有多个选项符合题意） 9．已知媒质对某单色光的临界角为θ，则（ ） A．该媒质对此单色光的折射率等于 B．此单色光在该媒质中的传播速度等于csinθ（c是真空中的光速）
学生姓名 年级 八年级 授课时间 教师姓名 课时 2 课 题 同步学案：4.3光的折射和光的色散 教学目标 一、 知识与技能 1.知道光的折射规律； 2.知道一些常见的折射现象； 3.会根据要求作出有关于折射的光路图； 4.知道光的色散； 5.知道色光的三原色； 6.知道红外线以及紫外线的一些常见的应用 二、 过程与方法 1.通过操作、观察探究光折射时的特点的实验，逐步掌握分析、总结实验现象的一 般步骤 三、 情感、态度与价值观 1. 通过操作、观察探究光折射时的特点的实验，从中认识到一般的物理规律都是通过实验所得的 2. 通过学习光的折射以及光的色散，认识到很多的物理现象都是源于日常生活 重 点 1.光的折射规律；2.有关光折射的作图 难 点 1.光从空气中斜射入水中，与光从水中斜射入空气中的区别； 2.光通过三棱镜时的光路图 一、 光的折射 1.光的折射规律：光从空气中斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。 2.在折射现象中，光路是可逆的。 3.光的折射现象：①池水变浅、②水中的筷子会“折断”、③海市蜃楼等。 4.折射的光路图： 二、 光的色散 知识梳理 空气 O N 水 入射光线 折射光线 折射光线 水 空气 N O i r 入射角 折射角 水 r N O i 入射角 折射角 空气 入射光线
1. 太阳光通过棱镜后被分解成各种颜色的光的现象就是光的色散。 2. 白光通过棱镜能够分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这说明，白光由各种色光混合而成的。 3. 色光的三原色：把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合后，可以产生各种颜色的光，因此把红、绿、蓝叫做色光的三原色。 4. 看不见的光：在太阳的可见光谱当中，在红光之外是红外线，在紫光之外是紫外线，用人眼都看不见的。 5. 红外线的应用：①红外胶片、②红外线夜视仪、③电视机遥控器等；紫外线的应用：①验钞机、②紫外线灯（杀菌消毒）、③促进骨骼生长和身体健康等。 知识点一：折射现象 1.光的折射规律：光从空气中斜射入_______或__________时，_______光线向法线_______，折射角______入射角。当入射角增大时，折射角也______。当光从空气______射入水中或其他介质时，传播方向______。 2.在折射现象中，光路是_________。 3.光的折射现象：①_____________、②________________、③_____________等。 例题组1： 【例1】如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是（ ） 【例2】光线射到平行的厚玻璃板上，在它的上、下表面发生折射，在下图中正确的是（ ） A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 【例3】一盏探照灯装在东面看台上，灯光朝西斜向下投射到有水的游泳池底的中央，在将水逐渐灌满的过程中，池底的光斑将（ ） A ．向东移动后静止 B ．向西移动后静止 甲 乙 丁 丙
五种T M 影像大气校正模型在植被遥感中的应用 3 宋巍巍 管东生 33 (中山大学环境科学与工程学院,广州510275) 摘 要 基于2005年7月18日广州市东北部和惠州市北部的T M 影像,以表观反射率模型 为参照,从植被反射率光谱、地物反射率统计特征、规一化植被指数三方面对4种黑体减法模型和6S 模型在植被遥感中的应用进行了评价.结果表明:黑体减法模型DOS4获得了精度较高的植被反射率,其地物反射率与规一化植被指数的信息量最大,适用于研究区的植被遥感研究.对于不同区域的植被遥感研究需要进行具体的比较分析,才能选择到合适的大气校正模型. 关键词 大气校正 黑体减法模型 6S 模型 植被遥感文章编号 1001-9332(2008)04-0769-06 中图分类号 Q948;TP751 文献标识码 A Appli ca ti on of f i ve a t m ospher i c correcti on m odels for Lands a t T M da t a i n veget a ti on re m ote sen si n g .S ONGW ei 2wei,G UAN Dong 2sheng (School of Environm ental Science and Engineering,Sun Yat 2sen U niversity,Guangzhou 510275,China ).2Chin .J.A ppl .Ecol .,2008,19(4):769-774.Abstract:Based on the Landsat T M i m age of northeast Guangzhou City and north Huizhou City on July 18,2005,and compared with apparent reflectance model,five at m os pheric correcti on models including four dark object subtracti on models and 6S model were evaluated fr om the as pects of vege 2tati on reflectance,surface reflectance,and nor malized difference vegetati on index (NDV I ).The results showed that the dark object subtracti on model DOS4p r oduced the highest accurate vegetati on reflectance,and had the largest infor mati on l oads f or surface reflectance and NDV I,being the best for the at m os pheric correcti on in the study areas .It was necessary t o analyze and t o co mpare different models t o find out an app r op riate model f or at m os pheric correcti on in the study of other areas .Key words:at m os pheric correcti on;dark object subtracti on model;6S model;vegetati on re mote sensing . 3国家“985”工程科技创新平台资助项目(105203200400006).33通讯作者.E 2mail:eesgds@mail .sysu .edu .cn 2007201229收稿,2008201223接受. 卫星遥感在大面积的数据收集与生态环境变化 监测中起着重要作用[1-3] ,其在植被研究中的应用 越来越广泛[4-6] .太阳2地表2卫星传感器之间的辐射传输受到大气散射与吸收的影响,大气校正不仅对影像灰度值与地表反射率之间的转化具有重要意义,而且对不同时间、空间影像数据之间的反射率配准也极为重要.因此在利用遥感影像进行定量分析 时需进行大气校正[7] ,以获得真实的植被反射光谱信息. 大气校正模型主要分为相对校正模型和绝对辐 射校正模型两类[8] .前者缺乏明晰的物理意义,不适用于植被遥感研究,后者有明晰的物理意义,可分 为物理校正模型(如6S 模型[7] 等)和基于影像的校正模型[如表观反射率(apparent reflectance,AR )模 型[9] 、黑体减法(dark object subtracti on,DOS )模型 [10] 等],适用于植被遥感研究.不同的绝对辐射校 正模型获得的植被反射光谱不同 [11] ,因此,选用相 对合适的大气校正模型对植被遥感研究具有重要意义.目前,有关多种大气校正模型在植被遥感中的比较研究较少.Lu 等 [11] 利用2种T M 影像辐射标定方 法,研究了AR 、DOS 及COST 等大气校正模型在亚马逊热带雨林的应用[12] ,结果表明,基于影像获取 时间进行辐射标定 [13] 的COST 模型最适合于该区 植被遥感的研究.但他们使用的3种大气校正模型是基于影像的校正模型,缺少物理校正模型,且由于Landsat 25T M 的长期运行可导致传感器老化,而该 研究中的辐射标定方法不能用于2003年5月5日后获取的T M 影像.Chander 等 [14] 通过研究确定了 新的T M 影像辐射标定方法.本文在新的T M 影像辐射标定方法下,对比分析了4种DOS 模型和6S 应用生态学报 2008年4月 第19卷 第4期 Chinese Journal of App lied Ecol ogy,Ap r .2008,19(4):769-774
第十八章 光的折射色散专题 考纲要求： · 棱镜、光的色散…I 级． · 光的折射、折射定律、折射率、全反射、临界角…II 级． 知识达标： 1.某种介质的折射率，等于光在 的速度c 跟光在 的速度v 之比． 任何介质的折射率都 1． 2．光由光密介质射入光疏介质时 角大于 角，当入射角增大到某一角 度，使折射角达到900时 完全消失，只剩下 ，这种现象做 3．刚好能够发生全反射时的 ，叫做全反射的临界角，这时的 等于900 4．让白光通过棱镜在屏上形成一条彩色亮带，这个现象说明了两个问题：第一，白光实际上是 ；第二，不同的单色光通过棱镜时的 不同． 经典题型 1．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，如图所示，有一束光线从空气入射玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是： 2．在两种介质的界面处发生全反射，由此可判定： ①光由光密介质射向光疏介质 ②光由光疏介质射向光密介质 ③入射角等于或大于临界角 ④入射角小于临界角 A ．①③ B ．②④ C ．①④ D ．②③ 3．一束白光通过三棱镜折射后，在屏上形成了彩色光带，可知： A ．红光最先穿过棱镜 B ．偏折最大的是紫光 C ．在玻璃中速度最大的是紫光 D ．在玻璃中速度最大的是红光 4．一束光线从空气射入水中，入射角为400，在界面上光的一部分被反射，另一部分被 折射，则反射光线和折射光线之间的夹角θ是： A ．1000<θ<1400 B ．θ>140 0 C ．θ<1400 D ．500<θ<100 0 5．关于岸上的人和水中的鱼，下列说法中正确的是： A ．人看到的是鱼的实像，位置比实际位置浅些 B ．人看到的是鱼的虚像，位置比实际位置浅些 C ．鱼看到的是人的实像，位置偏低些 D ．鱼看到的是人的虚像，位置偏高些 6．某介质的折射率为3；，一束光由该介质射向空气，如下光路图中正确的是： A B A B C D
学生姓名 年级 八年级 授课时间 教师姓名 课时 2 课 题 同步学案：4.3光的折射和光的色散 教学目标 一、 知识与技能 1.知道光的折射规律； 2.知道一些常见的折射现象； 3.会根据要求作出有关于折射的光路图； 4.知道光的色散； 5.知道色光的三原色； 6.知道红外线以及紫外线的一些常见的应用 二、 过程与方法 1.通过操作、观察探究光折射时的特点的实验，逐步掌握分析、总结实验现象的一 般步骤 三、 情感、态度与价值观 1. 通过操作、观察探究光折射时的特点的实验，从中认识到一般的物理规律都是通过实验所得的 2. 通过学习光的折射以及光的色散，认识到很多的物理现象都是源于日常生活 重 点 1.光的折射规律；2.有关光折射的作图 难 点 1.光从空气中斜射入水中，与光从水中斜射入空气中的区别； 2.光通过三棱镜时的光路图 一、 光的折射 1.光的折射规律：光从空气中斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。 2.在折射现象中，光路是可逆的。 3.光的折射现象：①池水变浅、②水中的筷子会“折断”、③海市蜃楼等。 4.折射的光路图： 二、 光的色散 知识梳理 空气 O N 水 入射光线 折射光线 折射光线 水 空气 N O i r 入射角 折射角 入射光线 水 r N O i 入射角 折射角 空气 入射光线 折射光线
1. 太阳光通过棱镜后被分解成各种颜色的光的现象就是光的色散。 2. 白光通过棱镜能够分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这说明，白光由各种色光混合而成的。 3. 色光的三原色：把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合后，可以产生各种颜色的光，因此把红、绿、蓝叫做色光的三原色。 4. 看不见的光：在太阳的可见光谱当中，在红光之外是红外线，在紫光之外是紫外线，用人眼都看不见的。 5. 红外线的应用：①红外胶片、②红外线夜视仪、③电视机遥控器等；紫外线的应用：①验钞机、②紫外线灯（杀菌消毒）、③促进骨骼生长和身体健康等。 知识点一：折射现象 1.光的折射规律：光从空气中斜射入_______或__________时，_______光线向法线_______，折射角______入射角。当入射角增大时，折射角也______。当光从空气______射入水中或其他介质时，传播方向______。 2.在折射现象中，光路是_________。 3.光的折射现象：①_____________、②________________、③_____________等。 例题组1： 【例1】如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是（ ） 【例2】光线射到平行的厚玻璃板上，在它的上、下表面发生折射，在下图中正确的是（ ） A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 【例3】一盏探照灯装在东面看台上，灯光朝西斜向下投射到有水的游泳池底的中央，在将水逐渐灌满的过程中，池底的光斑将（ ） 甲 乙 丁 丙
散射原理 透射光强为l l h K e I e I I α-+-==0)(0 h ：散射系数 K ：吸收系数 α：衰减系数（实际测量中得到的） 散射是指电磁波通过某些介质时，入射波中一部分能量偏离原来传播方向而以一定规律向其他方向发射的过程。散射可以用电磁波理论和物质电子理论解释：入射的电场使粒子中的电荷产生振荡，振荡的电荷形成一个或多个电偶极子，它们辐射出次级的球面波，因为电荷的振荡与入射波同步，所以次级波与入射波有相同频率，且有固定的相位关系。在大气散射过程中，散射粒子的尺度范围很大，从气体分子（约10-4μm ）到气溶胶（约 1μm ）、小水滴（约 10μm ）、冰晶（约 100μm ），以及大雨滴和雹粒（约 1cm ）。通常以尺度数α = 2π/λ作为判别标准，其中r 为粒子半径，λ为波长。按α的大小可以将散射过程分为三类： (1) α << 1，即 r < λ 时的散射，称为 Rayleigh 散射或分子散射； (2) 1< α < 50，即 r ≈ λ 时的散射，称为 Mie 散射或大颗粒散射； (3) α > 50，即 r>> λ 时的散射，属于几何光学散射范畴。 对于大气中的粒子（假设是各向同性的），散射光分布型式相应于入射光方向 是三维空间对称的，依赖于尺度数 α，其典型情况如图 3.1 所示
图3.1 三种尺度粒子的散射强度的角分布型式 Rayleigh 散射和 Mie 散射的实质，都是大气分子或气溶胶粒子在入射电磁波作用下激发，而产生振动的电偶极子或多极子，并以粒子为中心向四周辐射出与入射波频率相同的散射波，都属于弹性散射。 瑞利散射 瑞利散射解释了大气中气态分子的光学特性，根据瑞利的观点，天空的蓝色是由于大气中圆形、各项同性的、密度大于周围介质、且大小远远小于波长的粒子的散射造成的。 瑞利散射理论的提出是基于以下几个假设条件 （1）粒子尺寸远远小于光的波长，一般 r ≤ 0.03λ时，就认为满足条件。注意这里不包括尘埃、阴霾、以及一些其他粒子，这类粒子的散射特性有其他的理论支撑，如米式散射； （2）粒子处于非电离状态，在大气层中除了电离层之外，大气层的大部分区域均满足这一条件； （3）粒子的折射系数和周围介质的折射系数之间的差异较小； （4）粒子满足各项同性是最简单的一种瑞利散射情况，但是大气中的 N2和 O2 基本不满足各项同性，这也是简单的瑞利散射理论和观测结果之间出现差异的原因之一； （5）光的频率不能引起粒子的共振，如果光的频率能够引起粒子的共振的话，那么散射光的强度会非常大。对于大气中的可见光和长波是不存在这一问题的，因为大部分粒子尺寸都不满足这一条件，但是对于某些稀有气体则会出现这一现象。 米氏散射特点： （1）散射光强与偏振特性随散射粒子尺寸变化 （2）散射光强随波长的变化规律是与波长 λ的较低幂次成反比，即n I λθ1)(∝，其中n 的具体取值取决于微粒尺寸。 （3）散射光的偏振度随λr 的增加而减小，r 为散射粒子的线度，λ是入射光波长。 （4）当散射粒子的线度与光波长靠近时，散射光强度对于光矢量振动平面的对称性被破坏，随悬浮微粒线度增大，沿入射光方向的散射光强将大于逆入射光方向的散射光强。当微粒线
入射光衰减模型：描述了光从场景点到 观测点之间的削弱衰减过程。 大气散射模型 大气光成像模型：描述了周围环境中的 各种光由于大气粒子的散射作用,对观 测点所接收到的光强的影响。 表现：室外视觉系统所捕获的场景图像其对比度、颜色和分辨率等特征衰减明显。 原因：光线在从场景点到接收点的传播过程中,遇到悬浮于大气中粒径较大的气溶胶粒子,与之发生,从而使光能的亮度、 颜色等特性发生改变。 其中散射是可见光波段导致雾天图像降质的主要因素, 而吸收和福射作用所造成的影响则相对较小。
瑞利散射(Rayleigh)（分子散射）：粒子尺度远小于入射 波长的散射现象。 散射 米氏(Mie)散射：粒子尺度与波长可比拟。 瑞利散射：使天空呈现蓝色,纯净的水面由于反射天空的光线,也呈现蓝色。 散射体中往往包含很多散射粒子,因此每个粒子的散射光都可能会被其他粒子再散射。根据入射光在传播过程中被大气粒子散射后是否再次发生散射,可以将散射分为单散射现象和多散射现象。 雾天散射：一方面部分物体表面的反射光因散射而损失,使得到达观测点的光强降低,并随着传播距离的增大而呈指数衰减; 另一方面,大气粒子的散射作用还来自附加在目标图像上的大气光,以使大气表现出光源的特性,且环境光的强度随着传播距离的增大而逐渐增加。 以上两方面的作用导致雾天捕获图像的对比度、颜色等特征衰减明显。
入射光衰减模型：大气散射引起观测点接收到的场景点福射光强随景深的增而呈指数衰减。 大气光成像模型：由于光路上粒径较大的大气微粒对周围环境中的入射光具有反射作用,因此会有部分光沿着观测路线射向观测点,这部分光照可以看作是由大气产生的光源,称为大气光。大气光的主要来源为直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等。
2010光的折射、光的色散、看不见的光中考试题汇编一、选择题 11．（2010．浙江绍兴）下列各图中，对现象或结论的叙述不正确的是( C ) (2010．广州)下列现象中属于白光色散的是( A ) A．太阳光经过棱镜后，分解成各种颜色的光 B．红、绿、蓝三种色条合成电视画面的颜色 C．红、绿、蓝三色光按一定比例混合成白光 D．红、蓝、黄三色颜料按一定比例混合成黑色 1.（2010．荆门）关于光现象，以下说法正确的是( A ) A.2009年7月我国长江流域出现的日食奇观，可以用光的直线传播理论解释 B.雨过天晴天空会出现彩虹，它是由光的反射形成的 C.若不注意用眼卫生很容易使眼“近视”，这时就需佩戴用凸透镜制成的眼镜矫正 D.你在岸边看到水中鱼的位置，其实就是鱼在水里的实际位置 1．(2010．襄樊)下列现象中属于光的折射现象的是（C） A．小孔成像B．岸边的树木在水中的倒影 C．海市蜃楼D．我们能从不同方向看到银幕上的像 6．（2010．鸡西）如图所示的四种现象或应用中，能用光的折射知识进行解释的是( A ) 2．(2010．咸宁)如图所示的四种情景中，属于光的折射现象的是（B）
二、填空题 21．（2010．宁波）今年5月17日中午，我市部分市民看到了太阳周围出现—个七彩“光环”，如图所示，这就是“日晕”.这种天象形成的重要原因是阳光通过无数小冰晶后发生了色散，其中各色光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序依次排列，说明了阳光是复色光(填“单色光”或“复色光”). (2010．烟台)如图甲所示，让一束太阳光通过棱镜射到白屏上，在光屏上就形成一条彩色光带，其颜色自上而下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(或七种)不同颜色的光．若在白屏上贴一张红纸(图乙)，则光屏上就出现红色． 2.（2010．金华）你在湖边漫步，你同时能看到水中的白云和鱼，前者是由于光的折射形成．（填“反射|”或“折射”） 3. （2010．重庆）同学们在中考考室力，能从不同方向考到监考老师在黑板上所写的“本堂考室科目：XX、考室时间：XX”等 提示语，这是因为光发生了漫反射的缘故．把一支铅笔斜插入盛水的玻璃杯里，看上去铅笔好像在水面上折断了， 如图所示，这种现象是由于光的折射现象引起的． 24．(2010．襄樊)枣阳市素有“中国桃之乡”之称．那漫山遍野的桃花，在三月和煦的阳光中，显得妩媚令人陶醉．我们看到 红色的桃花，是因为太阳光照射到桃花上反射红光的缘故． 三、作图题与实验题 19．（2010．山东潍坊）如图(b)所示，请画出光从空气射入玻璃再从玻璃到空气的光路图． 答案：
光的折射全反射光的色散 河北省鸡泽县第一中学（057350）吴社英 说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟. 第Ⅰ卷(选择题共40分) 一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分. 1.如图所示,在两束光的交点P前,放一块长方形的玻璃砖,则交点位置变化情况是( ) A.不变 B.向左 C.向右 D.可能向左、也可能向右,由光的颜色决定 解析两条光线在透过玻璃砖后,都向外侧平移了一小段距离,所以交点向右移动一段距离. 答案C 2.水中的空气泡、玻璃中的空气泡,看上去比较亮,对这一现象表述正确的是( ) A.空气泡对光线有会聚作用 B.空气泡对光线有发散作用 C.从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的 D.从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的 解析当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时,一部分光的入射角大于或等于临界角,发生了全反射现象,所以水中的空气泡和玻璃中的空气泡看起来比较亮. 答案D 3.根据下面的漫画,判断下列说法正确的是( ) A.人看到的是鱼的实像,位置变浅了 B.人看到的是鱼的虚像,位置变浅了 C.鱼看到的是人的实像,位置偏低些 D.鱼看到的是人的虚像,位置偏高些 解析本题考查折射成像. 水面下的鱼发出的光线,经水面发生折射后出射角变大,远离了法线,光线进入人眼后,人
眼逆着射来的光线寻找鱼,看到的是鱼的虚像,位置变浅了,光路图如左下图所示. 岸上的人发出的光线,经水面发生折射后水中的折射角变小,靠近了法线,光线进入鱼眼后,鱼眼逆着射来的光线寻找人,看到的是人的虚像,位置变高了,光路图如右上图所示.B 、D 正确. 答案BD 4.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是 （ ） 解析本题考查全反射.设临界角为C ,则 sin C =n 1=0.67 sin45°=2 2=0.707 入射角45°大于临界角C ,发生全反射. 故正确选项为A. 答案A 5.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则 （ ） A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大 B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小 C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确 D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确 解析本题考查测玻璃折射率的实验.由折射定律及光路可逆知,出射光线与入射光线一定不平行,但所测折射率n =2 1sin sin θθ仍然正确.故正确选项为C.
光的折射光的色散与看不见 目标认知： 学习目标 1、了解光的折射的现象； 2、了解光从空气射入水中或其他介质中时的折射规律； 3、了解光在发生折射时，光路的可逆性； 4、初步了解太阳光谱和看不见的光； 5、初步认识红外线及其作用； 6、初步认识紫外线及其作用。 学习重点 1、探究光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律； 2、了解光谱和红外线、紫外线的特点。 学习难点 利用光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律解决实际问题。 知识要点梳理： 1、光的折射 光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。 理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。 注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。 光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧。光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角（折射光线向法线偏折）；光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变。 理解：折射规律分三点： （1）三线一面 （2）两线分居 （3）两角关系分三种情况： ①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°； ②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角； ③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。 在光的折射现象中光路是可逆的。 现象：折射使池水“变浅”，筷子“弯折”，水中人看岸上树“变高”。 2、光的色散 色散：牛顿用三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象。（雨后彩虹是光的色散现象） 色光的三原色：红、绿、蓝。（三种色光按不同比例混合可以产生各种颜色的光）
物理总复习：光的折射、全反射、色散 编稿：李传安审稿：张金虎 【考纲要求】 1、知道折射率的概念，能运用折射定律进行相关计算； 2、知道光的色散现象，不同频率的光在同一介质中传播速度与频率的关系； 3、知道全反射现象及其条件，会进行相关计算，了解全反射的应用； 4、会测定玻璃砖的折射率。 【知识络】 【考点梳理】 考点一、折射及折射定律 要点诠释： 1、光的折射 光射到两种介质的界面处，一部分进入到另一种介质中，并且改变原来的传播方向的现象叫做光的折射。 2、折射定律 折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i的正弦跟 折射角r的正弦成正比，即sin sin i r =常数。 3、折射率 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做这种 介质的折射率，即 sin sin i n r =。 它还等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比，即 c n v =。 对折射定律的理解： （1）任何介质的折射率均大于1。 （2）相比较而言，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质，因此光疏介质或光密介质是相对的。 （3）介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同。 （4）光的折射现象中，光路是可逆的。 考点二、全反射和临界角 要点诠释： 1、全反射 光从光密介质射入光疏介质时，在界面处，一部分光被反射，另一部分光被折射到另一种介质中，随着入射角的增大，折射角增大，且折射光线能量减弱，反射光线能量增强，当入射角增大到某一角度时，使折射角等于90°，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。 2、临界角 在全反射中，当折射角等于90°时的入射角叫临界角。
物理总复习：光的折射、全反射、色散 【考纲要求】 1、知道折射率的概念，能运用折射定律进行相关计算； 2、知道光的色散现象，不同频率的光在同一介质中传播速度与频率的关系； 3、知道全反射现象及其条件，会进行相关计算，了解全反射的应用； 4、会测定玻璃砖的折射率。 【知识网络】 【考点梳理】 考点一、折射及折射定律 要点诠释： 1、光的折射 光射到两种介质的界面处，一部分进入到另一种介质中，并且改变原来的传播方向的现象叫做光的折射。 2、折射定律 折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，并且分别位于法线两侧，入射角i的正弦跟 折射角r的正弦成正比，即sin sin i r =常数。 3、折射率 光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比，叫做这种 介质的折射率，即 sin sin i n r =。 它还等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比，即 c n v =。 对折射定律的理解： （1）任何介质的折射率均大于1。 （2）相比较而言，折射率大的物质叫光密介质，折射率小的物质叫光疏介质，因此光疏介质或光密介质是相对的。 （3）介质的折射率表明了介质的折光能力，是由介质的属性决定的，不同的介质有不同的折射率，所以光在不同的介质中的速度不同。 （4）光的折射现象中，光路是可逆的。 考点二、全反射和临界角 要点诠释： 1、全反射 光从光密介质射入光疏介质时，在界面处，一部分光被反射，另一部分光被折射到另一种介质中，随着入射角的增大，折射角增大，且折射光线能量减弱，反射光线能量增强，当入射角增大到某一角度时，使折射角等于90°，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。 2、临界角 在全反射中，当折射角等于90°时的入射角叫临界角。
第七章 光的吸收、散射和色散 光通过物质，其传播情况发生变化，有两个方面： 一、光强随光深入物质而减弱：光能或被物质吸收，或向各个方向散射所造 成。 二、物质中光的传速度小于真空中的，且随频率变化，光的色散。 这都是光与物质相互作用引起的，实质上是光和原子中的电子相互作用引起的。 §1 电偶极辐射对反射、折射现象的解释 一、电偶极子模型（理想模型） 用一组简谐振子来代替实际物质的分子，每一振子可认为是一个电偶极子，由两个电量相等，符号相反的带电粒子组成，电偶极子之间有准弹性力作用，能作简谐振动。 两种振子： 原子内部电荷的运动（电子振子）：核假定不参加运动，准弹力的中心 分子或原子电荷的振动和整个分子的转动（分子振子）： 质量较大的一个粒子可认为不参加运动 经典解释模型 :P 电偶极子，向外辐射电磁波 t A Z eZ P cos :Z 离开原点的距离 电动力学证明，电偶极子辐射电磁波矢 )(cos sin 42 2 0c R t R e eA E
c E H 0 R ：观察点与偶极子的距离 2 01E c EH H E S 2 2 242202sin 321 CR A e E c I S o 由上面式子，光在半径为R 的球面上各点的位相相等（球面波）落后原点 C R 。但振幅则随 角度，即波的强度I （能流密度）在同一波面上。 分布不均匀，见图I ,2 最大（赤道面上）在两极即偶极子轴线方向上 0 ,0 I Q 。 二、电偶极辐射对反射和折射现象的初步解释 原子、分子：cm 810 光波长：cm 510 在固或液物中，可认为在一个光波长范围，分子的排列非常有规律，非常密集，或可以认为是连续的。 总说明：光通过物质，各分子将依次按入射光到达该分子时的位相作受迫振 动，在一分了的不同部分，入射光的位相差忽略不计。各分子受迫振动，依次发出电磁波，所有这些次波保持一定位相关系（同惠一原理中次波） 说明1：各向同性均匀物质中的直线传播 所有分子振子在各方向有相同的图有频率，分子受迫振动发出次级电
