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第三节 光的全反射
教育科学出版社选修3-4
第四章 光的折射
对于两种介质来说，我们把光在其中传播速度较小即折射率较大的介质称为光密介质，而把光在其中传播速度较大即折射率较小的介质称为光疏介质．
【注意】光疏介质和光密介质是相对的．
水1.33，空气1.00，玻璃1.50
一、光密介质与光疏介质（书70页）
玻璃
空气
猜想：
如果增大入射角，会看到反射和折射光线如何变化？（分析两种情况）
玻璃
空气
实验（强调法线，传播方向，注意直径边光线的变化）
二、全反射现象（书71页）
光从光密介质射到光疏介质的分界面时，全部被反射回原介质的现象叫做全反射 （total reflection）。
【注】
全反射的物理意义：
折射光的能量为零，反射光的能量等于入射光的全部能量。
1 、光从玻璃入射到空气中
2 、入射角必须等于或大于某个值
三、全反射的条件（书71页）
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
结合以上实验, 请总结出光在两介质分界面发生全反射的条件？
四、临界角（书71页）
1、定义：把光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角（critical angle）。用字母C表示
C
2、公式：
金刚石 24.4°
二硫化碳 38°
玻璃 （1.5） 30 ~ 42°
甘油 43°
酒精 47°
水 48.7°
【强调】临界角的说法
①光从光密介质到光疏介质，折射角为90°时的入射角
②光从光疏介质到光密介质的最大的折射角
P73-2
例题（书71页）
在水面下1m处有一点光源Q，求这个点源能够从多大面积的水面射出来？(水的折射率1.33)
五、全反射的应用实例（书72页）
1、光导纤维（光纤）
光导纤维内层的折射率大于外层的折射率
外层
内层
（1）工作原理：光在光纤中发生多次全反射
（光疏介质）
（光密介质）
（2）光导纤维的应用：
①光纤通信：
把载有声音、图像和各种数字信号的激光从光纤的一段输入，沿着光纤传到另一端去。
优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输速率高。
②医学应用：
内窥镜——检查内脏病变
当光线由AB面垂直入射时：
（1）构造：横截面是等腰直角三角形的玻璃砖
当光线由AC面垂直入射时：
变化90 °
变化180 °
A
B
C
C
B
A
在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
2、全反射棱镜
玻璃临界角30°~42°
在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向．
（2）全反射棱镜的应用
①潜望镜：
②自行车尾灯：
3、解释自然现象：
（1）水中的气泡看起来特别亮。
（光从水射向气泡时，一部分光发生全反射，即反射光增强，折射光减弱，使得气泡看起来特别亮）
水临界角 48.7°
水流导光的原因？
水临界角 48.7°
详见课外阅读P74
海面上的蜃景
沙漠上的蜃景
原理：光的折射和全反射
（2）海市蜃楼和沙漠里的蜃景（书74—75页）
夏季柏油马路像撒了水
分析
【注】海面上的蜃景是正立的像,
沙漠里的蜃景是倒立的像.
问题1:临界角大的介质容易发生全反射还是临界角小的介质容易发生全反射？
金刚石 24.4°
二硫化碳 38°
玻璃 （1.5） 30 ~ 42°
甘油 43°
酒精 47°
水 48.7°
问题2:查一查“几种介质的折射率”表格，当光线从这些介质中射入真空（或空气），最容易发生全反射的介质是什么？
【结论】临界角小(折射率大)的介质容易发生全反射.
金刚石。事实上，钻石的璀璨、神秘的光芒正是由于光线在其中发生多次全反射的结果。
【补充】光的色散
光的色散:
1、实验探究：一束白光经过棱镜后会发生什么现象 这一现象说明了什么问题？
现象：白光经过棱镜后在光屏上形成一条彩色的光带（红光在上端，紫光在最下端)
结论：①白光是由不同颜色的光组成的。
② 棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。
2．单色光：不能分解为其它颜色的光，称为单色光。
复色光：由若干种单色光合成的光叫做复色光。
3．色散：把复色光分解为单色光的现象叫光的色散。
4．正确理解光的色散：
①光的颜色由光的频率决定。在不同介质中，光的频率不变。
② 同一介质对不同色光的折射率不同，频率高的折射率大。
③ 不同频率的色光在真空中传播速度相同，为c＝3×108m／s。但在其它介质中速度各不相同，在同一种介质中，紫光速度最小，红光速度最大。(v=c/n)
（2011年高考·福建理综卷）如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是
A．减弱，紫光
B．减弱，红光
C．增强，紫光
D．增强, 红光
A
B
C
P
Q
O

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