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4.2全反射
第四章 光
教学目的
1、知道什么是光疏介质和光介质．
2. 理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件．
3. 理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角．
学习任务
1、知道什么是光疏介质和光介质．
2. 理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件．
3. 理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角．
全反射
水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？
光疏介质和光密介质
光密介质：折射率较大的介质
光疏介质：折射率较小的介质
光疏介质和光密介质是相对的
介质1相对介质2是光疏介质
介质1与介质2相对空气都是光密介质
全反射
光由光密介质进入光疏介质时，如果入射角不断增大，使折射角增大到 90 时，会出现什么现象？有何规律？
全反射
1、当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。
2、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，反射光却越来越强。
3、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，这时的入射角叫作临界角。
演示：观察全反射
议一议：
1、发生全反射的条件是什么？
2、光从折射率为 n 的某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角C等于多少？
全反射
全反射条件：
1、从光密介质射入光疏介质时，2、如果入射角等于或大于临界角。
全反射角
水的临界角为48.8°，各种玻璃的临界角为32°至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。
折射率与全反射角
1.000 28
空气
1.54
水晶
1.33
水
1.5~1.9
玻璃
1.36
酒精
1.63
二硫化碳
1.55
岩盐
2.42
金刚石
几种介质的折射率
几种介质对空气的临界角
48.6°
水
30°~42°
玻璃
47.3°
酒精
38.1°
二硫化碳
42.9°
甘油
24.4°
金刚石
临界角
物质（液体）
临界角
物质（固体）
全反射
尝试解释下
例题精讲
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？
解：几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。
由公式 和水的折射率n＝1.33，可求得临界角
设圆锥的顶角为α，则有α＝2C＝97.6°即圆锥的顶角为97.6°。
例题精讲
如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30 ，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45 。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为( )
A.
B.
C.d
D.
小试牛刀
C
全反射棱镜
全反射棱镜：玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，发生全反射。它的反射率高，几乎可达100%。
光导纤维
光导纤维：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。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。它由内芯和外套两层组成，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
光导纤维
如果把光导纤维聚集成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端。
内窥镜
光纤通讯
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。
演示：水流导光
光纤
海市蜃楼
议一议：海市蜃楼是如何形成？
全反射的应用
大气中的光现象——海市蜃楼（海面）
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，再射会地面，观察者感觉这光线来自空中。
正立虚象
大气中的光现象——海市蜃楼（沙漠或马路）
解释：贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温度低，密度大 ，折射率大 。远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。
倒立虚象
小结
一、光疏介质与光密介质
1、定义:
2、理解: ①相对性。②以折射率为依据的，与介质的其它属性无关。
二、全反射:
1、全反射现象：
2、临界角:
3、临界角的计算
4、发生全反射的条件:
①、光从光密介质射向光疏介质
②、入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C
三、全反射的应用:会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等
如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖放置在水平面上，其中∠B=30 ，现有一束平行于BC边的单色光，从AB边上的中点D射入玻璃砖并从AC边射出。已知玻璃砖对该单色光的折射率为 ，不考虑光线在玻璃砖内的多次反射，下列说法正确的是( )
A. 光在AB边的入射角为30
B. 光在BC边的入射角为30
C. 光垂直于AC边射入空气
D. 增大光在D点的入射角，光可能在AB边发生全反射
小试牛刀
C
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大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B. 内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C. 内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D. 内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
小试牛刀
A
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