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人教版(2019)高中物理选择性必修一 4.2 全反射 课件(共28张PPT)

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人教版(2019)高中物理选择性必修一 4.2 全反射 课件(共28张PPT)

资源简介

(共28张PPT)
全反射
课堂引入
大家知道为什么水中的气泡或者玻璃中的气泡看起来特别的明亮吗?
θ1
θ2
空气
N
N'
A
O
B

θ1
θ2

N
N'
A
O
B
空气
光由折射率小的介质斜 射入折射率大的介质
折射角 <入射角
光由折射率大的介质斜射入折射率小的介质
折射角>入射角
知识回顾
介质 空气 水 酒精 金刚石
折射率 1.00028 1.33 1.36 2.42
光疏介质和光密介质
光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质。
光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。
光疏介质与光密介质是相对的!
光疏介质和光密介质
思考:光在光密介质和光疏介质中传播时,怎样比较传播速度?
解答:通过 v = 比较,介质的折射率越大,光在其中传播的速度越小。
光疏介质和光密介质
光进入不同介质时的角度大小关系:
光由光疏介质斜射入光密介质
折射角 <入射角
光由光密介质斜射入光疏介质
折射角>入射角
光疏介质和光密介质
全反射
既然光由光密介质射入光疏介质时,折射角大于入射角,由此可以预料,当入射角增大到一定程度时,折射角就会增大到90°.
θ1
θ2
介质
N
N'
A
O
B
空气
θ1
θ2
介质
N
N'
A
O
B
空气
折射角θ2 为90°时,会发生什么情况?
全 反 射
请观察:
当入射角增大时,反射角和折射角如何变化?反射光的强度和折射光的强度如何变化?
全反射演示实验
??光由光密介质射入光疏介质时,当折射角增大到90°时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射.
θ1
θ2
介质
N
N'
A
O
B
空气
θ3
C
θ1
θ3
介质
N
N'
A
O
C
空气
折射角θ2 为90°时,发生全反射现象.
全反射
全反射临界角
??在研究全反射现象中,刚好发生全反射的,即折射角等于90°时的入射角是一个很重要的物理量,叫做临界角.临界角用C 表示
θ1
θ3
光密介质
N
N'
A
O
C
光疏介质
??当光线从光密介质射入光疏介质时,如果入射角等于或大于临界角,就发生全反射现象.
θ1 ≥ 临界角
发生全反射现象
计算折射率为n的介质在空气中发生全反射时的临界角C
N
介质
N'
空 气
900
c
A
A'
折射率越大,临界角C越小,越容易发生全反射
全反射临界角
不同介质的临界角
介 质 水 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.5~1.9 2.42
临界角C 48.8 ° 32 °~ 42 ° 24.4 °
全反射临界角
发生全反射的条件
发生全反射的条件
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.
全反射现象解释
大家知道为什么水中的气泡或者玻璃中的气泡看起来特别的明亮吗?
因为水或玻璃相对于气泡中的空气是光密介质,光从水或玻璃射向气泡时,一部分光在气泡界面上发生了全反射

o
例题
夜晚,在湖中心水面深h=1m处放一点光源,在岸上的
人看来,水面能否全部被照亮? 若能,请说明理由.
若不能,求出被照亮的面积. 已知水的折射率为1.33
(sin48.80=1/1.33 , tan48.80=1.14)
夜晚,在湖中心水面深h=1m处放一点光源,在岸上的
人看来,水面能否全部被照亮? 若能,请说明理由.
若不能,求出被照亮的面积. 已知水的折射率为1.33
(sin48.80=1/1.33 , tan48.80=1.14)


o
B
D
例题
解析:由于光从水射向空气时发生全反射,故水面不能被全部照亮。恰好发生全反射时,入射角达到临界角,如图。
,故
又 故r=1.14m
故被照亮的面积为

r
全反射棱镜的截面为等腰直角三角形,当光从图中所示的方向射入玻璃时,由于光的方向与玻璃面垂直,光线不发生偏折。但在玻璃内部,光射向玻璃与空气的界面时,入射角大于临界角,发生全反射。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。
全反射棱镜
全反射的应用:全反射棱镜
45
变化90 °
各种玻璃的临界角为320-420
45
45
45
变化180 °
全反射的应用:全反射棱镜







全反射的应用:全反射棱镜
(1)潜望镜
(2)望远镜
全反射的应用:全反射棱镜
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%。
全反射的应用:全反射棱镜
全反射的应用:光导纤维
光导纤维
1966 年,33 岁的华裔科学家高锟提出:光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得2009 年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维(optical fiber)已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了全反射原理。
高锟(1933-2018)
全反射的应用: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,图像就可以从一端传到另一端了.
光导纤维
全反射的应用:光导纤维
医学上将光导纤维制成内窥镜,用来检查人体内脏的内部。
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。
全反射的应用:光导纤维
做一做
水流导光
将塑料瓶下侧开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔(图激光可由激光笔产生),观察光的传播路径。
全反射的应用:光导纤维
原理:
和光导纤维(光纤)是一个原理,光在从水射向空气时,入射角大于临界角,使得光在水流内部发生多次全反射,最终从另一个方向投射出来。
全反射的应用:光导纤维
谢谢聆听

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