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第4章 光
第2节 全反射
1．能正确区分光疏介质和光密介质．
2．能正确理解全反射、临界角的概念．
3．能用全反射的条件计算有关问题和解释相关现象.
4．知道光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用.
折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即：
折射定律：
折射率：
光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫作光疏介质。
光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫作光密介质。
说明：
①光疏介质和光密介质是相对而言的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质。
②光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小。
③光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。
④光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角。
光密介质（水或玻璃）和光疏介质（空气）
光由光密介质进人光疏介质时，入射角小于折射角，能不能使入射角不断增大，从而使折射角增大到90°时，这时会出现什么现象？
θ1
θ2
介质
N
N'
A
O
B
空气
实验现象：
随着入射角的逐渐增大的过程中：
1.反射角逐渐增大，折射角逐渐增大；
2.反射光线亮度逐渐增强，折射光线亮度逐渐减弱；
3.当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，所有光线全部反射。
当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱（能量减少），反射光却越来越强（能量增加）。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。
一、全反射
1.定义：
折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用表示。
2.临界角：
光从折射率为的某种介质射到空气(或真空)时的临界角就是折射角等于90°时的入射角，根据折射定律可得：
从这个关系式可以看出，介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。水的临界角为48.8°，各种玻璃的临界角为32°---42°，金刚石的临界角为24.4°。
科研和技术中常常通过测量临界角来测定材料的折射率。
①光从光密介质进入光疏介质；
②入射角等于或大于临界角．
3.发生全反射的条件：
例.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
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。
二、全反射棱镜
与平面镜相比，全反射棱镜的反射率高，几乎可达100%。这种棱镜在光学仪器中常用来代替平面镜来改变光的方向，应用十分广泛。
三、光导纤维
光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到几百微米之间，由内芯与外套两层组成，
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。
把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，图像就可以从一段传到另一端了．
医学上用这种光纤制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。实际的内窥镜装有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行照明，另一组把体内的图像传出供医生观察。
光也可以像无线电波那样，作为载体来传递信息。载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以传到千里以外的另一端，实现光纤通信。
光纤通信有传输容量大的特点。例如，一路光纤的传输能力的理论值为二十亿路电话，一千万路电视。此外，光纤传输还有衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。
尽管光纤通信的发展历史较短，但是发展速度惊人。
我国的光纤通信起步较早，现已成为技术先进的几个国家之一，目前已经建立了纵横城市之间的光缆通信网络，而且与邻国建立了海底光缆。随着技术的发展，光纤宽带也越来越普及，已有许多企业、家庭实现了光纤入户。光缆线路已经与通信卫星、微波接力站、普通电缆相结合，构成了现代国家的“神经系统”。
小结
全反射
光疏介质与光密介质
全反射发生的条件
临界角
全反射的应用
折射率较小的介质称为光疏介质；
折射率较大的介质称为光密介质。
光疏介质和光密介质是相对的。
① 光从光密介质进入光疏介质
②入射角等于或大于临界角
全反射棱镜
光导纤维
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