资源简介

(共16张PPT)
1、知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性.
2、知道光的全反射，会利用全反射解释有关现象.
3、理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图.
4、了解全反射棱镜和光导纤维.
学习目标
4.2.1 全反射
导学探究
1、光疏介质和光密介质
光疏介质： 折射率较小的介质
（1）光疏介质与光密介质是相对的。
光密介质： 折射率较大的介质
介 质 空 气 水 酒 精 金刚石
折射率 1.00028 1.33 1.36 2.42
（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。
一、全反射
（3）光从光疏介质射到光密介质时，折射角小于入射角，并小于90°
（4）光从光密介质射到光疏介质时，折射角大于入射角，折射角可等于90°。
2、全反射
（1）定义：光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角增大的到某一角度，折射光完全消失只剩下反射光的现象叫全反射.
（2）临界角（C）
①定义：在全反射现象中,刚好发生全反射,即折射角等于900时的入射角,叫临界角。
θ1
θ3
玻璃介质
N
N'
A
O
B
空气
=C
θ2
②临界角公式;
（3）全反射条件
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
练习、（2022·福建三明·高二期中）如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被折射，一部分光进入液体中。当入射角是450时，折射角为300，求：
（1）该液体对红光的折射率n；
（2）该液体对红光的全反射临界角C。
　 练习、一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝ .试求光在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路.
答案　30°　光路图见解析
练习、为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示.已知水的折射率为 ，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为
A
C
①从能量变化角度理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射，反射光的能量等于入射光的能量。
（4）对全反射的理解
②全反射遵循的规律：反射定律。
（5）不同色光的临界角
①不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。
②临界角的大小由光密介质和光疏介质的折射率及光的频率共同决定。
1、大气中的光现象——海市蜃楼（海面）
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，再射回地面，观察者感觉这光线来自空中。
正立虚像
生活中的全反射自然现象
2、大气中的光现象——海市蜃楼（沙漠或马路）
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。
倒立虚像
a、光线由AB面垂直入射
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
b、光线由AC面垂直入射
变化90 °
变化180 °
1、全反射棱镜
A
B
C
C
B
A
在AC面发生全反射，由BC面垂直出射．
在AB、 BC面发生两次全反射，由AC面垂直出射．
二、全反射的应用
全反射棱镜的应用
自行车尾灯
(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm，如图所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率．
(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图象．
2、光导纤维
光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率
①原理：利用全反射原理（思考光纤内外层折射率的差别）
②作用：传输光、图象或者其他信息
③优越性：光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强．
④应用：光纤通信，医学及工业内窥镜，饰品等……
　 练习、光导纤维的结构如图所示，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正确的是（ ）
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
A
练习、(2022·福州一中月考)如图所示，一玻璃工件折射率为n，左侧是半径为R的半球体，右侧是长为8R、直径为2R的圆柱体，一细光束频率为f，沿半球体半径方向射入工件，最终这束光都能到达圆柱体的右端面，忽略光在圆柱体端面的反射，已知光在真空中的传播速度为c.求：
(1)光在玻璃工件中的波长；
答案　
(2)光在工件中传播的最长时间.
设光在圆柱体中发生全反射时的入射角为α，传播到右端面的路程为s，
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练习、(2022·福州一中月考)如图所示，一玻璃工件折射率为n，左侧是半径为R的半球体，右侧是长为8R、直径为2R的圆柱体，一细光束频率为f，沿半球体半径方向射入工件，最终这束光都能到达圆柱体的右端面，忽略光在圆柱体端面的反射，已知光在真空中的传播速度为c.求：
α

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