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§4.2 全反射
高二物理（人教版2019）
观察与思考：为什么露珠会晶莹剔透呢？
新课引入
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.
一、全反射
3.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。
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
i
r
光从光疏介质进入光密介质
i
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
r
光从光密介质进入光疏介质
思考：从光密到光疏，入射角增大，折射角也增大，谁先达到90°？若继续增大入射角，会发生什么现象？
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？
一、全反射
新课讲授
一、全反射
4.全反射：光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。
5.发生全反射的条件：
(1)光从光密介质射入光疏介质；
(2)入射角等于或大于临界角
7.临界角C 的大小：
一、全反射
玻璃
空气
6.临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于900角时的入射角叫做临界角。常用C表示。
当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大，同时折射光强度减弱，即折射光能量减小，反射光强度增强，即反射光能量增大；当入射角达到临界角时，折射光强度减小到零，反射光的能量等于入射光的能量。
从能量角度理解全反射
玻璃
空气
【例题】在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？
例1　(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
解决全反射问题的思路
(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质。
(2)若光由光密介质进入光疏介质，则根据确定临界角，看是否发生全反射。
(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。
(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及进行动态分析或定量计算。
[变式训练1－1]　如图所示，一束光从介质a斜射向介质b，在两种介质的分界面上发生了全反射，下列判断正确的是(　　)
A．a是光疏介质，b是光密介质
B．光的入射角必须等于或大于临界角
C．光在介质a中的速度大于在介质b中的速度
D．该光束一定是单色光
[变式训练1－2]　如图所示，一容器内装有深为h的某透明液体，容器底部为平面镜，到容器底部的距离为处有一点光源L，可向各个方向发光。已知该透明液体的折射率为n，液面足够宽，真空中光的传播速度为c，求：
(1)能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间t；
(2)液面上有光射出的区域的面积S(由于光的衰减，光经平面镜只反射一次)。
二、全反射棱镜
1.结构：横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜。
二、全反射棱镜
2.作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180°
0°(发生侧移)
90°
180°
3.特点：
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。
二、全反射棱镜
二、全反射棱镜
潜望镜
4.应用：
望远镜
新课讲授
新课讲授
二、全反射棱镜
观察光在弯曲的有机玻璃中传播的路径
观察光在光导纤维中的传播实验
1966 年，33 岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（optical fiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了全反射原理。
高锟（1933-2018）
三、光导纤维
3.优点：容量大、衰减小、抗干扰性强
三、光导纤维
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。
三、光导纤维
4.应用：
医用内窥镜
光纤通讯
水流导光
将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔（图激光可由激光笔产生），观察光的传播路径。
例2　如图所示，AB为有机玻璃棒，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从有机玻璃棒A端中间入射，射入后在有机玻璃棒与空气的界面上恰好发生全反射，由A端传输到B端所用时间为t，求有机玻璃棒的折射率n。(已知光在真空中的传播速度为c)
全反射的应用要注意的问题
(1)全反射发生在光从光密介质射入光疏介质时。
(2)恰好发生全反射现象时，应用公式和解题。
(3)正确作出光路图，利用几何边角关系分析。
注意：个别试题需要利用数学知识求函数的极值。

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