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第6章
光现象及其应用
本章导读人们所戴的眼镜，平常使用的放大镜、显微镜和望远镜等，都是根据光学原理制成的。本章将带领大家一起探讨光现象及其应用。学习目标
了解光的传播特点。
掌握光的折射现象。
掌握光的全反射现象及其应用。
目录 Contents
6.1 光的折射现象
6.2 光的反射现象
6.2 光的反射现象
6.2 光的反射现象
6.2.1 光的反射
像这种光从一种介质射向另一种介质的表面时，有部分光返回原介质传播的现象叫作光的反射，其光路图如右图所示。
实验表明，在光的反射中，反射光线位于入射光线和法线所确定的平面内，反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。在光的反射现象中，光路是可逆的。
6.2 光的反射现象
6.2.2 光的全反射
两种介质相比较，折射率大的介质称为光密介质，折射率小的介质称为光疏介质。根据光的折射定律可知，当光线从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角；当入射角增大时，折射角也随之增大；当入射角大于某一角度时，就会出现一种奇特的现象即折射光线消失，只有反射光线。
1．光的全反射现象
6.2 光的反射现象
如下图（a）所示，让一束光沿着半圆柱形玻璃砖的半径射入玻璃，由于光线垂直于分界面，因此光线从空气进入玻璃不发生偏折，当光线继续前行照射到玻璃与空气的分界面上，则会出现反射和折射，可观察到有一部分光反射回玻璃内，另一部分光折射到空气中，折射光和反射光的亮度都不如入射光的亮度高。
6.2 光的反射现象
如上图（b）所示，逐渐增大入射角，会观察到折射角和反射角也随之增大，但是折射光的亮度减弱，反射光的亮度增加。
如上图（c）所示，当入射角增大到某一角度时，折射角增大到90°，折射光紧贴分界面传播。
如上图（d）所示，当入射角继续增大，折射光消失，只剩下反射光，此时反射光几乎和入射光一样亮。
当光从光密介质射向光疏介质，并且入射角大于某一角度时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射现象。
6.2 光的反射现象
在全反射现象中，把折射角等于90°（即刚好发生全反射）时的入射角叫作临界角，用C表示。对于不同的介质，由于其折射率不同，临界角也不同。当光从折射率为n的介质以临界角斜射入真空，根据折射定律，有
即
6.2 光的反射现象
光纤（光导纤维）是用纯度极高的石英拉制成的极细的丝，直径为几微米到几百微米，由内芯和外套组成。由于内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，光在内芯和外套的分界面上发生全反射，使得光在光纤中沿着内芯传播，如下图所示。光在内芯中的传播几乎不会损失能量，因此光能损耗非常小。
2．光的全反射现象的应用
6.2 光的反射现象
课后实践
在透明的饮料瓶一侧开一个小孔，灌满水后让水从小孔流出，形成一个比较稳定的水柱，再用激光笔照射，使得光线从饮料瓶的另一侧穿过饮料瓶射向出水口，观察光线在水柱中的全反射现象，尝试将这一现象拍摄下来，并与同学分享交流。
学生实验5 设计制作简易潜望镜
1．实验目的
（1）用生活中常见的物品制作一个简易潜望镜。
（2）进一步理解全反射现象的原理。
2．实验器材
全反射棱镜、牙膏盒（或其他纸盒）、透明胶带、双面胶、剪刀。
潜望镜是指从海面下伸出海面或从低洼坑道伸出地面，用以窥探海面或地面上的活动的装置。
如右图所示，高处物体反射的光线水平向左射入潜望镜，在全反射棱镜A的作用下，光线的传播方向由水平向左变为竖直向下；光线继续前行，当其射入全反射棱镜B后，传播方向又由竖直向下变回水平向左。此时，若人眼处于全反射棱镜B的左侧，就能看到高处物体的像。
学生实验4 设计制作简易直流电动机
3．实验原理
（1）利用剪刀和透明胶带将牙膏盒制作成如图6-12所示的形状，同时将两个全反射棱镜安放在拐角的位置，并用双面胶固定。
（2）人站在低处，用这个装置观察高处的物体，看能否看到高处物体的像；如果不能，检查并调整两个全反射棱镜的位置和角度，直到能看到高处物体的像为止。
学生实验4 设计制作简易直流电动机
4．实验步骤

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