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(共38张PPT)
第四章 光
2.全反射
教学目标
CONTENT
01
02
03
知道全反射棱镜及其应用
知道产生全反射的条件
能解释全反射现象
知道光疏介质、光密介质认识光的全反射现象
海市蜃楼
晶莹剔透的露珠
新课引入
折射光
θ2
入射光
θ1
空气
介质
温故知新
n
光从真空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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号 n 表示.
n=
c
v
θ1
θ3
N
N'
A
O
B
真空
介质2
θ1
θ2
真空
N
N'
A
O
B
介质 1
＞
θ2
θ3
n1介质1相对介质2是光疏介质
1.光疏介质：折射率较小的介质
2.光密介质：折射率较大的介质
（1）光疏介质与光密介质是相对的。
（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。
介质 空气 水 酒精 金刚石
折射率 1.00028 1.33 1.36 2.42
全反射
一
知能提升
入射角
反射角
折射角
θ1
θ2
θ3
介质1
介质2
θ1 = θ2
θ1 >θ3
n1介质1相对于介质2
介质1为光疏介质
介质2为光密介质
折射率n1
折射率n2
3.光由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角.
4.光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角.
既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到90°时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大，会出现什么现象？
O
O
介质1
介质2
折射率n1
折射率n2
介质1
介质2
折射率n1
折射率n2
思考与讨论
实验探究
半圆形玻璃砖的平直边沿90 0线放置
光沿半圆形玻璃砖的半径射到平直边上
通过转动光源增大入射角
1光从玻璃斜射向空气
情景
5.全反射 ：光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。
6.临界角 ：入射角增大到某一角度，折射角等于90°时，折射光完全消失，
此时对应的入射角叫做临界角。符号 C。
C
7.发生全反射的条件：
（1）光由光密介质射入光疏介质；
（2）入射角等于或大于临界角。
8.光从介质射入空气（真空）的临界角：
n ＝ sinC ＝
9.全反射遵从反射定律。
介质 水 各种玻璃 金刚石
折射率 1.33 1.5~1.8 2.42
临界角C 48.8° 32°~ 42° 24.5°
空气
玻璃
C
珠宝的鉴赏（ 玻璃： 金刚石： ）
为什么液体中的气泡看起来特别明亮？
学以致用
光疏介质
光密介质
原因是：光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在分界面上发生了全反射.
贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，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，从远处看去，路面显得格外明亮光滑。
在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里，为什么？ （水的折射率为1.33）
鱼眼里的世界
水的折射率为1.33 所以C=48.8 °, 则有圆锥顶角θ=2C=97.6 °
学以致用
海市蜃楼
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。
学以致用
1.全反射棱镜：截面是等腰直角三角形。
45
45
45
45
45
45
光线改变90 °
光线改变180 °
全反射棱镜
二
知能提升
2. 优点：
（1）反射率高，几乎可达100%；
（2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。
潜望镜
望远镜
全反射棱镜应用
全反射棱镜作用：改变光的方向
1.光导纤维：
（1）原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
（2）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。
构造特点：双层，内芯材料的折射率比外套材料的折射率大.
光导纤维
三
知能提升
2.应用：作为载体，传递信息
（1）光纤通信：容量大、衰减小、抗干扰性强；
（2）内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。
医学制成内窥镜
例.如图所示,某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,∠A等于30°,一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜。如图所示,发现光线刚好不能从BC面射出,而是最后从AC面射出。求:
(1)透明物质的折射率n。
(2)光线从AC面射出时的折射角α的正弦值。
典例精析
解析:(1)由题意可知,光线从AB边垂直射入,恰好在BC面发生全反射,光线最后从AC面射出,光路图如图。
设该透明物质的临界角为C,由几何关系可知
C=θ1=θ2=60°,sin C=
解得n=。
(2)由几何关系知 β=30°
由折射定律n=,解得sin α=。
答案:(1)　(2)
一、全反射
二、全反射棱镜
课堂小结
三、光导纤维
1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是(　　)
A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳
C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶
解析:折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密介质,发生全反射的条件之一是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项C正确。
C　
2.关于光纤的下列说法正确的是(　　)
A.光纤是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大
B.光纤是非常细的特制玻璃丝,但导电性能特别好,所以它比普通电线衰减小
C.光纤是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成,光纤是利用全反射原理来实现光的传导的
D.在实际应用中,光纤必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能传导光的
解析:光导纤维的作用是传导光,它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝,且由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大。载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时,在内芯和外套的界面上发生全反射,光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点。在实际应用中,光纤是可以弯曲的,选项C正确。
C
3.某种介质相对空气的折射率是 ,一束光从该介质射向空气,入射角是60°,则下列光路图正确的是(图中Ⅰ为空气,Ⅱ为介质)(　　)
解析:由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由 ,
得C=45°<60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光线,故选项D正确。
D
4.(多选)如图所示,一束光从空气中射向折射率n= 的某种玻璃的表面,θ1表示入射角,则下列说法正确的是(　 　)
A.当θ1>45°时会发生全反射现象
B.无论入射角是多大,折射角θ2都不会超过45°
C.欲使折射角θ2=30°,应以θ1=45°的角度入射
D.当入射角满足tan θ1= 时,反射光跟折射光恰好垂直
BCD
解析:当入射光由光疏介质射入光密介质时,无论入射角有多大,都不会发生全反射,故选项A错误;由=n=,当θ1=90°时,θ2=45°,故选项B正确;由,当θ2=30°时,θ1=45°,选项C正确;设折射角为θ2,当tan θ1=时,可得sin θ2=cos θ1,即θ1+θ2=90°,反射光线跟折射光线恰好垂直,选项D正确。
5.一束光以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= 。试求进入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
解析:光在AB面上O点射入,由折射定律,得sin θ2=,所以θ2=30°。光线射到AE面上的D点,由几何知识得OD∥BE,且在AE面上的入射角θ=45°。又sin C=,所以C=45°。因为θ=45°,故光线在AE面发生全反射,并垂直BE面射出,其光路图如图所示。
本节内容结束

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