资源简介

(共29张PPT)
全 反 射
一、光疏介质与光密介质
1、定义:
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.
光在光密介质中的传播速度比光在光疏介质中的传播速度小
由公式
可知
2、理解:
1)、光疏介质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.没有绝对的光密介质.
如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，
n水＝1.33 n玻璃＝1.5～1.8 n金刚石＝2.42。
对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。
2)、光疏介质与光密介质的界定是以折射率n为依据的,与媒质的其它属性(如密度等)无关.
i
3、 思考光进入不同介质时的角度大小关系：
N
N'
A
O
B
光密介质
i
r
光从光疏介质进入光密介质
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
光从光密介质进入光疏介质
r
光疏介质
逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度，折射角接近90°时，继续增大入射角，这时会发生什么情况？
θ1
θ2
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
B
θ1
θ2
N
N'
A
O
光密介质
光疏介质
思考：
二、全反射:
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900,此时,折射光完全消失，只剩下反射光, 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介质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母C表示.
当光由光密介质射入光疏介质时:
若入射角i若入射角i≥C,则发生全反射现象.
2)、临界角的计算:
当光由某种介质射入真空或空气时:
.
从这个关系式可以看出，介质的折射率越大，发生全
反射的临界角越小。水的临界角为48.8°，各种玻璃的临界角为32°~ 42°，金刚石的临界角为24.4°
全反射是自然界中常见的现象。例如，水中或玻璃中
的气泡，看起来特别明亮，就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的缘故。
［例题］：尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸上的景物吗 你会发现水面上的所有景物，都出现在一个倒立圆锥里，为什么？
接近900
接近900
c
c
c
c
解：由临界角公式SinC=1/n和水的率n=1.33，可求得临界角C：
SinC=
设圆锥的顶角为θ，则有
θ =2C=97.60
C=48.80
1.光在某种介质中的传播速度1.5×108m/s，
则光从此介质射向真空并发生全反射的临界角是 ( )
A.15° B.30°
C.45° D.60°
B
2.某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为 ( )
A.小于42°
B.小于60°
C.小于90°
D.无折射光线
C
3.红光和紫光相比（ ）
A 在真空中传播时，紫光的速度比较大
B 在玻璃中传播时，红光的速度比较大
C 玻璃对红光的折射率较紫光大
D 从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光大
B D
4.如图所示，一束白光以较大的入射角射到三棱镜的一侧面上，从三棱镜的另一侧面射出，在屏上形成从红到紫的彩色光带.光入射角逐渐减小时（ ）
A.红光最先消失
B.紫光最先消失
C.红光和紫光同时消失
D.红光和紫光都不会消失
Ｂ
5.一束光从空气射向折射率为n= 的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则( )
BCD
A.当i＞45°时会发生全反射现象
B.无论入射角是多大，折射角都不会超45°
C.欲使折射角 =30°应以i=45°的角度入射
D.当入射角tani= 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
三、全反射的应用
1、光导纤维—光纤通讯
一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝,由内芯和外套组成,直径只有几微米到100微米左右,内芯的折射率大于外套的折射率.当光线射到光导纤维的端面上时,光线就折射进入光导纤维内,经内芯与外套的界面发生多次全反射后从光导纤维的另一端面射出,而不从
外套散逸,故光能损耗极小
利用光导纤维可以弯曲传光,传像,可制作各种潜望镜,医用内窥镜等.
利用光纤可实现光纤通信，而光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强.
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
内窥镜的结构
光导纤维在医学上的应用
2.常见的全反射现象
（1）水或玻璃中的气泡看上去特别明亮
水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到人的眼睛中，人眼感觉会特别明亮。
（2）在炎热的夏天，我们有时会看到远处柏油马路上显得特别明亮
因为贴近热路面附近的空气层稀薄，比上层空气的折射率小，从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，远远看上去，路面显得特别明亮，就像用水淋过一样。
(3)蜃景的成因和规律
夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小。从而形成一具有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将发生偏转。如图所示，设一束从远处景物A发出的光线a以入射角I由折射率为n处射入空气层。
当n, i一定时，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角时，就会全反射。
(4)太阳光投射到小水滴上,产生色散现象.
3.全反射棱镜
1、光线由AB面垂直入射，在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
2、光线由AC面垂直入射，在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
变化90 °
变化180 °
全反射棱镜典型应用
全反射棱镜
???一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中我们看到的是最亮的虚像．
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
A、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
C、优越性：反光率高,接近达到100%，成像失真小.
D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……
5.如图所示，一束平行光垂直射向半圆形玻璃砖的底边上，已知玻璃的临界角为45°，请找出从玻璃砖半圆侧面射出光线的范围
【解析】因为光束垂直玻璃砖底边入射，因此不改变方向直接射到玻璃砖半圆侧面上，折射光线与半圆侧面半径的夹角即为光线从玻璃进入空气的入射角.由图可知：
由图可知：过圆心O的光线不改变方向从E点射出；离E点越远的折射光线投射到玻璃与空气交界面上的入射角越大，到C、D处入射角的大小已达临界角45°；再从C、D两点向外的折射光线，入射角大于45°，将发生全反射.所以可从半圆侧面射出光线的范围为圆弧CED.由几何关系，圆弧CED所对圆心角为90°，所以CED弧长占半圆侧面的50%.
【解题回顾】找出法线，确定入射角的大小，把它和临界角比较，再运用全反射规律解决问题.这就是分析光从光密介质向光疏介质入射问题的一般思路.
6.如图所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的一端面射入，当入射角i在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。当入射角为i为多少时，光在棒的内侧面恰好发生全反射？
解析：由图可知，光在左端面折射时的折射角r=
.
由折射定律得：
。故有：
所以只要
，光将全部从右端面射出。
7.如图所示，一个横截面为矩形、折射率n=1.5的玻璃条被弯成如图形状，一束平行光由A端面射入。若矩形边长
为d，证明只要曲率半径R≥2d，
光均能从B端射出。
证明：由图可知，只要a光线能发生全反射，则所有从A端入射的光均能发生全反射：
解得：R
2d.可见，光纤通迅中，
，则光导纤维可以足够细。
只要光导纤维弯曲满足R

展开更多......

收起↑