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第四章 光
第2节 全反射
不同介质的折射率不同，我们把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．
θ1
θ3
N
N'
A
O
B
空气
θ1
θ2
空气
N
N'
A
O
B
水
玻璃
“水”相对“玻璃”是光疏介质
“水”和“玻璃”相对“空气”都是光密介质
θ2
θ3
＞
n水
＜
n玻璃
一、光疏介质与光密介质
完成下列光路图
光从光密介质进入光疏介质，折射角 入射角．
小于
大于
光从光疏介质进入光密介质，折射角 入射角；
空气
玻璃
既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到900时，折射角就会增大到900。如果入射角再增大，会出现什么现象？
思考与讨论
二、光的全反射
让光从玻璃中斜射入空气中，在玻璃与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。
光从水中斜射入空气中
光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角增大折射光线越来越偏离法线，折射光线越来越弱，而反射光线就越来越强，当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反射．
全反射：
临界角：
刚好能发生全反射的入射角既折射角为90°的入射角叫全反射的临界角。（用符号 C 表示。）
介质在空气中发生全反射的临界角计算
求解光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临界角C。
因而
临界角C 就是折射角等于90°时的入射角.
根据折射率 可得
C
介质
空气
界面
不同介质的折射率不一样其临界角也是不一样的
常见物质的折射率和临界角：
发生全反射的条件
② 入射角等于或大于临界角
① 光线从光密介质到光疏介质
总结
例题1：在水面下1m处有一点光源Q，求这个点光源的光能从多大面积的水面上射出来。（水的折折射率为1.33）
例题2：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？
C
水的折射率为1.33 所以C=48.80
则有圆锥顶角θ=2C=97.60
湖底视角
鱼眼中的世界：
1、光线由AB面垂直入射
横截面是等腰直角三角形的棱镜
2、光线由AC面垂直入射
变化90 °
变化180 °
全反射棱镜
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．
三、全反射的应用
在实际的潜望镜里用全反射棱镜代替平面镜。
潜望镜
全反射棱镜
全反射棱镜
在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向．望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度．
缩短镜筒的长度
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%。
提高反射率
全反射棱镜
总结
光导纤维：
一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由内芯和外套组成，直径只有几微米到100微米左右，内芯的折射率大于外套的折射率。
原理：
当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸,故光能损耗极小。
光纤通讯
医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部
内窥镜的结构
光导纤维在医学上的应用
总结
一、光疏介质与光密介质
二、全反射
1、 全反射
2、 临界角
3、 发生全反射的条件：
4、 临界角的计算：
三、全反射应用
课堂小结

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