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人教版（2019）高中物理选择性必修第一册
第四章 光
4.2 全反射
授课人：扬帆起航
CONTENTS
01
02
全反射棱镜
03
光导纤维
04
目录
典型例题
典型例题
全反射
空气
水
知识回顾：
1.光线由一种介质射向另一种介质时，在两种介质的界面要发生反射和折射，其传播方向遵从反射定律和折射定律。
2.当光线由真空(或空气)射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫该介质的折射率。
思考：为什么水滴晶莹剔透呢？
课堂引入
01
全反射
光
光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.
光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.
注意:“光密介质”和“光疏介质” 是相对而言的，对其界定是以折射率为依据的。
介质 水 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.5-1.9 n＝2.42
一、全反射
光疏介质(n小) 速度大，角度大；
光密介质(n大) 速度小，角度小。
空气
水
光由光疏介质斜射入光密介质时，折射角小于入射角；
光由光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角。
（1）折射角逐渐 ；
（2）折射光线亮度逐渐 ；
（3）反射角逐渐 ；
（4）反射光线亮度逐渐 ；
（5）当入射角增大到某一角度时，折射
光线 ，所有光线全部反射。
观察实验现象后回答，随着入射角的逐渐增大的过程中：
增大
减弱
增大
增强
消失
全反射
1.定义：当光从光密介质射入光疏介质时，入射角逐渐增大到某一角度，光线全部被反射回原光密介质的现象。 这时的入射角叫临界角，一般用字母C 表示。
临界角 折射角等于900时的入射角
刚刚(刚好)发生全反射时的入射角
2.发生全反射的条件：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
3.折射率与临界角的关系：（光由介质射入真空中）
注意：(1)只有光从介质射入真空（空气）的交界面时，才能这样求临界角。
(2)n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。
界面
真空
介质
C
1.000 28
空气
1.54
水晶
1.33
水
1.5~1.9
玻璃
1.36
酒精
1.63
二硫化碳
1.55
岩盐
2.42
金刚石
几种介质的折射率
几种介质对空气的临界角
48.6°
水
30°~42°
玻璃
47.3°
酒精
38.1°
二硫化碳
42.9°
甘油
24.4°
金刚石
临界角
物质（液体）
临界角
物质（固体）
4.现象解释
水中和玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射。
例1．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是（　　）
D
D
例2.某介质的折射率为 ，一束光从介质射向空气，入射角为60°， 图中哪个光路图是正确的？
例3．一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（　　）
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C．频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
C
02
全反射棱镜
光
(1)截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜
(2)原理：利用全反射原理
(3)特点：(玻璃的临界角为32°—42°)
①当光垂直于它的任意一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高
②反射面不必涂敷任何反光物质
(4)作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180°
45
45
45
45
45
45
二、全反射棱镜
全反射棱镜实验：
改变光的方向
常见物质的临界角：
水：48.80 玻璃：320-420 金刚石：24.40
例4.空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是(　　)
甲
乙
B
解析 四个选项产生的光路效果如图所示。
则可知选项B正确。
答案 B
03
光导纤维
光
(1)原理：利用全反射原理
(2)构造：由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成，因为内芯的折射率比外套的大，所以，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
(3)优点：容量大、衰减小、抗干扰性强
三、光导纤维
光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部实际的内窥镜装有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行照明，另一组把体内的图像传出供医生观察。
内窥镜的结构
光导纤维在医学上的应用
光导纤维在医学上的应用
光导纤维在通信上的应用
光纤通信的主要优点是：容量大、衰减小、抗干扰性强．
光纤装饰照明
上现蜃景
解释：
海面上下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射会地面，观察者感觉这光线来自空中。
1、上现蜃景，海市蜃楼
解释：
贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温度低，密度大 ，折射率大 。远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。
倒立虚象
2、下现蜃景，沙漠蜃景
04
典型例题
光
1．关于全反射，下列说法中正确的是（　　）
A．发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线
B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射现象
D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射
AD
2．下列说法正确的是（　　）
A．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体所处的实际位置高
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮，是由于光的全反射
D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大
ABC
3、(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的界面,分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则(　　)
A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
CD
【答案】：C、D
【解析】：在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不可能发生全反射现象,选项A错误,C正确。在界面Ⅱ光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,故界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角,因此光在界面Ⅱ上不可能发生全反射现象,选项B错误,D正确。
4．如图所示，一束可见光以入射角θ从玻璃砖射向空气，经折射后分为a、b两束单色光。a、b两束光相比，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在玻璃中，a光的速度较大b光的速度
C．增大入射角θ，b光首先发生全反射
D．增大入射角θ，a光首先发生全反射
D
5.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,射入后在光导纤维内芯与外套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。(已知光在真空中的传播速度为c)
思维导图

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