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第四章 光
4.2 全反射
选择性必修 第一册
【学习目标】
1、光疏介质、光密介质、全反射、临界角；
2、利用数学知识推导光的全反射临界角；
3、探究发生全反射产生的条件；
4、利用全反射知识解释生活中现象。了解光导纤维和全反射棱镜的应用。
【引入】生活中的全反射现象
晶莹剔透的露珠
美丽的光纤装饰
自行车尾灯
1.光疏介质： 折射率较小的介质
（1）光疏介质与光密介质是相对的。
2.光密介质： 折射率较大的介质
（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。

一、光疏介质和光密介质
一、光疏介质和光密介质
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
玻璃
空气
猜想1：会发生什么现象？
猜想2：如果增大入射角，又会发生什么现象？
【实验】
光从玻璃(或水)入射到空气中，当入射角大于某个值时，折射现象消失
玻璃
空气
玻璃
空气
C
我们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。
二、全反射
1.定义：光由一种介质射到另一介质时，光线不发生折射，而全部返回到原介质中继续传播的现象叫全反射现象
3.全反射的条件：
①光由光密介质射向光疏介质．
②入射角大于或等于临界角．
2.临界角：
（1）定义
（2）公式：
例1．一束光线从折射率为2的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中，正确的是 ( )
A
例2.如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，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
CD
【问题探究】
1．光导纤维的内芯和外套哪一种折射率较大？
提示：内芯的折射率较大。
2．光在内芯和外套的界面上同时发生折射和反射吗？
提示：在内芯和外套的界面上只发生全反射，没有发生折射。
3．光在光导纤维内是如何传播的？
提示：光在光导纤维内传播时，一般入射角大于临界角，光在光导纤维内发生全反射，在光导纤维内沿锯齿形路线传播。
1、光导纤维
光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率
光在光导纤维内发生全反射
三、全反射应用实例
2．光导纤维的结构与应用：(物理观念)
(1)光导纤维传光原理：全反射原理。
(2)光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套上发生全反射。如图所示。
(3)光导纤维的应用：光纤通信、医学上的内窥镜。
(4)光导纤维的优点：容量大，衰减小，抗干扰强。
例3.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是(　　)
A．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
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
A
当光线由AB面垂直入射时：
横截面是等腰直角三角形的棱镜
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
三、全反射应用实例
?
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是银面容易脱落．因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%
2、全反射棱镜
三、全反射应用实例
3、沙漠蜃景
三、全反射应用实例
小结
1、光疏介质、光密介质
2、全反射
定义
临界角C
全反射的产生条件
3、全反射原理的应用实例
全反射棱镜
光导纤维
海市蜃楼

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