全反射(上課用)

1、整理ppt13.2 13.2 全反射全反射整理ppt 思考題：思考題：如圖所示，求此介質(zhì)的如圖所示，求此介質(zhì)的折射率和這種介質(zhì)中的光速。折射率和這種介質(zhì)中的光速。300450介質(zhì)介質(zhì)整理ppt 一一.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 1)1)、光疏介質(zhì)光疏介質(zhì): :兩種媒質(zhì)中折射率較小的介兩種媒質(zhì)中折射率較小的介 質(zhì)叫做光疏介質(zhì)質(zhì)叫做光疏介質(zhì). . 2) 2)、光密介質(zhì)光密介質(zhì): :兩種媒質(zhì)中折射率較大的介兩種媒質(zhì)中折射率較大的介 質(zhì)叫做光密介質(zhì)質(zhì)叫做光密介質(zhì). . 整理ppt【例例1】下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( )A因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，?/p>

2、以水是光密介質(zhì)是光密介質(zhì)B因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎剩驗(yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)以水對(duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大大D同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小小BD整理ppt 光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，入光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，入射角射角_折射角折射角 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角射角_折射角折射角空氣空氣玻璃玻璃 隨著入射角的增大會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象隨著入射角的增大會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象? ?整理ppt整理ppt 二、二、全反射全反射

3、1 1、全反射現(xiàn)象：當(dāng)光從、全反射現(xiàn)象：當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。當(dāng)入射時(shí)，折射角大于入射角。當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)角增大到某一角度時(shí), ,折射角等于折射角等于90900 0，此，此時(shí)，折射光完全消失入射光全部反回原來(lái)時(shí)，折射光完全消失入射光全部反回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射全反射。整理ppt2、對(duì)全反射的理解、對(duì)全反射的理解a全反射是光的折射的特殊現(xiàn)象，全反射全反射是光的折射的特殊現(xiàn)象，全反射現(xiàn)象還可以從能量變化角度加以理解。當(dāng)現(xiàn)象還可以從能量變化角度加以理解。當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角光線從光密介質(zhì)射入光疏

4、介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增逐漸增大的過(guò)程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，發(fā)生了全反射。發(fā)生了全反射。整理pptb發(fā)生全反射的條件發(fā)生全反射的條件 （1） 光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)； （2）入射角大于或等于臨界角。）入射角大于或等于臨界角。c全反射遵循的規(guī)律全反射遵循的規(guī)律 光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射時(shí)，光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射時(shí)，仍然遵守反射定律。有關(guān)計(jì)算仍依據(jù)反射定仍然遵守反射定律。有

5、關(guān)計(jì)算仍依據(jù)反射定律進(jìn)行。律進(jìn)行。整理ppt3、臨界角、臨界角 a臨界角的定義：折射角為臨界角的定義：折射角為90時(shí)的入射時(shí)的入射角稱為全反射臨界角，簡(jiǎn)稱臨界角，用角稱為全反射臨界角，簡(jiǎn)稱臨界角，用C表示。表示。b 臨界角臨界角C的表示式：的表示式： 由折射定律知，光由某介質(zhì)射由折射定律知，光由某介質(zhì)射向真空向真空（或空氣（或空氣)時(shí)，若剛好發(fā)生全反射，則：時(shí)，若剛好發(fā)生全反射，則： n =sin90sin C1sin C所以所以sinC=1n即即C=arcsin1n 整理ppt 注意：注意：a.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，只要入射角大只要入射角大于或等于臨界角于或

6、等于臨界角C，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。b一般情況下，光由一種介質(zhì)到達(dá)另一種介質(zhì)一般情況下，光由一種介質(zhì)到達(dá)另一種介質(zhì)時(shí)，光既有反射又有折射，即光的能量有一部時(shí)，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介質(zhì)中，而另一部分則進(jìn)入其他介分反射回原介質(zhì)中，而另一部分則進(jìn)入其他介質(zhì)中。發(fā)生全反射時(shí)，光的能量全部反射回原質(zhì)中。發(fā)生全反射時(shí)，光的能量全部反射回原介質(zhì)中。介質(zhì)中。整理ppt例例2:2:已知如圖所示，介質(zhì)已知如圖所示，介質(zhì)2 2為空氣，介質(zhì)為空氣，介質(zhì)1 1的折射的折射率為率為2 2，下列說(shuō)法中正確的（），下列說(shuō)法中正確的（） （A A）光線）光線a a、b b都不能

7、發(fā)生全反射都不能發(fā)生全反射（B B）光線）光線a a、b b都能發(fā)生全反射都能發(fā)生全反射（C C）光線）光線a a發(fā)生全反射，光線發(fā)生全反射，光線 b b不發(fā)生全反射不發(fā)生全反射（D D）光線）光線a a不發(fā)生全反射，光線不發(fā)生全反射，光線b b發(fā)生全反射發(fā)生全反射C C600300ab12整理ppt 例例3 3：某介質(zhì)的折射率為：某介質(zhì)的折射率為 ，一束光從介質(zhì)，一束光從介質(zhì)射向空氣，入射角為射向空氣，入射角為6060，圖中哪個(gè)光路圖是正，圖中哪個(gè)光路圖是正確的？（）確的？（）2整理pptABC整理ppt整理ppt整理ppt例例4 4、如圖、如圖2 2所示，一束光線從空氣射入某介所示，一束光

8、線從空氣射入某介質(zhì)，入射光線與反射光線夾角為質(zhì)，入射光線與反射光線夾角為9090，折射，折射光線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角為光線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角為1515，求：（求：（1 1）該介質(zhì)的折射率；）該介質(zhì)的折射率；（2 2）光在該介質(zhì)中傳播的速度；）光在該介質(zhì)中傳播的速度；（3 3）當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角）當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角解：根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為解：根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為9090，又根據(jù)光的反，又根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，即射定律，反射角等于入射角，即 =，=45=45-15-153030整理ppt 應(yīng)用全反射解決實(shí)際問(wèn)題的基本方法應(yīng)用全反射

9、解決實(shí)際問(wèn)題的基本方法 1 1、確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是由光、確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進(jìn)密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。入光疏介質(zhì)。 2 2、若光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，則根據(jù)、若光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，則根據(jù) 確定臨界角，看是否發(fā)生全反射。確定臨界角，看是否發(fā)生全反射。nC1sin3 3、根據(jù)題設(shè)條件，畫(huà)出入射角等于臨界角、根據(jù)題設(shè)條件，畫(huà)出入射角等于臨界角 的的“臨界光路臨界光路”。4 4、運(yùn)用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等、運(yùn)用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進(jìn)行判斷推理，運(yùn)算及變換進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或定量進(jìn)行判斷推理，運(yùn)算及變換進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或定量計(jì)算。計(jì)算。整理

10、ppt1 1、折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)，折射率較、折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。2 2、當(dāng)光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大、當(dāng)光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射現(xiàn)象于入射角，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射現(xiàn)象消失，光全部返回原來(lái)的介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做全消失，光全部返回原來(lái)的介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做全反射。反射。3 3、發(fā)生全反射的條件：、發(fā)生全反射的條件：4 4、剛好發(fā)生全反射時(shí)的入射角，叫做這種介質(zhì)、剛好發(fā)生全反射時(shí)的入射角，叫做這種介質(zhì)的臨界角。的臨界角。5 5、臨界角與折射率之間的關(guān)系、臨界角與折射

11、率之間的關(guān)系CCnsin1sin90sin0整理ppt 發(fā)生全反射的條件：發(fā)生全反射的條件： 1 1、光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；、光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)； 2 2、入射角大于或等于臨界角，、入射角大于或等于臨界角， 即即:iC:iC。 以上兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足,缺一缺一不可。不可。 整理ppt三、全反射的應(yīng)用三、全反射的應(yīng)用整理ppt方向改變方向改變180 方向改變方向改變90、全反射棱鏡、全反射棱鏡(1)(1)、橫截面是、橫截面是等腰等腰直角三角直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。形的棱鏡叫全反射棱鏡。(2)(2)、全反射棱鏡對(duì)、全反射棱鏡對(duì)光線的控制作用：光線的控制作用

12、： 整理ppt（）全反射棱鏡的應(yīng)用（）全反射棱鏡的應(yīng)用: : 在光學(xué)儀器里，常用全反射棱鏡來(lái)代替平面鏡，在光學(xué)儀器里，常用全反射棱鏡來(lái)代替平面鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向, ,反射率高，幾乎可達(dá)反射率高，幾乎可達(dá)100%100%， 利用非常廣泛，例如望遠(yuǎn)鏡、自行車尾燈等利用非常廣泛，例如望遠(yuǎn)鏡、自行車尾燈等 望遠(yuǎn)鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很長(zhǎng)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很長(zhǎng)，通過(guò)使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長(zhǎng)度使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長(zhǎng)度整理ppt 、光導(dǎo)纖維、光導(dǎo)纖維光纖通訊：光纖通訊： 一種利用光的一種利用光的全反射原理制成全反射原理制成的能傳導(dǎo)光的的能傳導(dǎo)光的玻璃絲，由玻璃絲

13、，由內(nèi)芯和外套內(nèi)芯和外套組成，直徑只有幾微米到組成，直徑只有幾微米到100100微米左右，內(nèi)芯的折射率微米左右，內(nèi)芯的折射率大于大于外套的折射率。外套的折射率。 當(dāng)光線射到光導(dǎo)纖維的端面上時(shí)，光線就折射當(dāng)光線射到光導(dǎo)纖維的端面上時(shí)，光線就折射進(jìn)入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生進(jìn)入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次多次全反射全反射后，從光導(dǎo)纖維的另一端面后，從光導(dǎo)纖維的另一端面射射出，而不從出，而不從外套散逸外套散逸, ,故光能損耗極小。故光能損耗極小。整理ppt光導(dǎo)纖維由光導(dǎo)纖維由組組成，二者的折射率不同，成，二者的折射率不同，的的折射率大，折射率大， 的折射率小。的折射率小。內(nèi)芯和外

14、套兩部分內(nèi)芯和外套兩部分內(nèi)芯內(nèi)芯外套外套整理ppt整理ppt整理ppt【例例1】據(jù)報(bào)道：據(jù)報(bào)道：2008年北京奧運(yùn)會(huì)時(shí)，光纖通信網(wǎng)覆蓋了所年北京奧運(yùn)會(huì)時(shí)，光纖通信網(wǎng)覆蓋了所有奧運(yùn)場(chǎng)館，為各項(xiàng)比賽提供了安全可靠的通信服務(wù)。光纖有奧運(yùn)場(chǎng)館，為各項(xiàng)比賽提供了安全可靠的通信服務(wù)。光纖通信可利用光的全反射將大量信息高速傳輸。如圖所示，一通信可利用光的全反射將大量信息高速傳輸。如圖所示，一根長(zhǎng)為根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n。如果把該光纖放在。如果把該光纖放在空氣中，要使從它的一個(gè)端面進(jìn)入光纖的光發(fā)生全反射，入空氣中，要使從它的一個(gè)端面進(jìn)入光纖的光發(fā)生全反射，入射角應(yīng)滿足什

15、么條件射角應(yīng)滿足什么條件(用該角的正弦函數(shù)值表示用該角的正弦函數(shù)值表示)？為簡(jiǎn)化問(wèn)？為簡(jiǎn)化問(wèn)題，光纖外套忽略不計(jì)。題，光纖外套忽略不計(jì)。整理ppt整理ppt【例例2】有人在河中游泳，頭部露出水有人在河中游泳，頭部露出水面，在某一位置當(dāng)他低頭向水中觀察面，在某一位置當(dāng)他低頭向水中觀察時(shí)，看到河底有一靜止物體跟他眼睛時(shí)，看到河底有一靜止物體跟他眼睛正好在同一豎直線上。這個(gè)人再向前正好在同一豎直線上。這個(gè)人再向前游游12 m，正好不能看見(jiàn)此物體，求，正好不能看見(jiàn)此物體，求河深。河深。(水的折射率為水的折射率為4/3)【答案答案】10.6 m整理ppt整理ppt 應(yīng)用全反射解釋自然現(xiàn)象 (1)對(duì)對(duì)“海

16、市蜃樓海市蜃樓”的解釋的解釋 由于空中大氣的折射由于空中大氣的折射 和全反射，會(huì)在空中和全反射，會(huì)在空中 出現(xiàn)出現(xiàn)“海市蜃樓海市蜃樓”。在。在 海面平靜的日子，站海面平靜的日子，站 在海濱，有時(shí)可以看在海濱，有時(shí)可以看 到遠(yuǎn)處的空中出現(xiàn)了到遠(yuǎn)處的空中出現(xiàn)了 高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象。高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象。 這種景象的出現(xiàn)是有原因的。這種景象的出現(xiàn)是有原因的。 整理ppt 當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上空的空氣溫度比空中對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上空的空氣溫度比空中低，空

17、氣的折射率下層比上層大。我們可以粗略地把空低，空氣的折射率下層比上層大。我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，下層的折射率較大。中的大氣分成許多水平的空氣層，下層的折射率較大。遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，不斷被折射，射向遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，不斷被折射，射向折射率較小的上一層的入射角越來(lái)越大，當(dāng)光線的入射折射率較小的上一層的入射角越來(lái)越大，當(dāng)光線的入射角大到臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生角大到臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生 全反射現(xiàn)象。光線就會(huì)從全反射現(xiàn)象。光線就會(huì)從 高空的空氣層中通過(guò)空氣高空的空氣層中通過(guò)空氣 的折射逐漸返回折射率較低的折射逐漸返回折射率較低 的下一層。的下一層。整理ppt

18、 在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來(lái)的光線形成的虛像。這就是海市蜃樓射來(lái)的光線形成的虛像。這就是海市蜃樓的景象。的景象。整理ppt (2)對(duì)沙漠上、柏油路上的蜃景的解釋對(duì)沙漠上、柏油路上的蜃景的解釋 在沙漠里也會(huì)看到蜃景，太陽(yáng)照到沙地上，接在沙漠里也會(huì)看到蜃景，太陽(yáng)照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。從遠(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折率也小。從遠(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折射率小的熱空氣層時(shí)被折射，入射角逐漸增大，射率小的熱空氣層時(shí)被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射。人們逆著反射光線看去，也可能發(fā)生全反射。人們逆著反射光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景，仿佛是從水面反射就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景，仿佛是從水面反射出來(lái)的一樣。沙漠里的行人常被這種景象所迷出來(lái)的一樣。沙漠里的行人常被這種景象所迷惑，以為前方惑，以為前方 有水源而奔向前去，有水源而奔向前去， 但總是可望而不可即。但總是可望而不可即。整理ppt 在炎熱夏天的柏油馬路上，有時(shí)也能看到上在炎熱夏天的柏油馬路上，有時(shí)也能看到上述現(xiàn)象。貼近熱路面附近