全反射公開(kāi)課

1、第第3 3節(jié)節(jié) 全反射全反射美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾美美麗麗的的光光纖纖裝裝飾飾美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾晶瑩剔透的露珠晶瑩剔透的露珠rinsinsin在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的可逆的。 折射定律折射定律 1.折射光線位于入射光線與法線所決定的平折射光線位于入射光線與法線所決定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè). 2.數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式:入射角的正弦與折射角的正弦入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即成正比，即提問(wèn)：折射定律的內(nèi)容是什么？提問(wèn)：折射定律的內(nèi)容是什么？光

2、密介質(zhì)和光疏介質(zhì) 看課本看課本48頁(yè)，思考：頁(yè)，思考： 1.水是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？水是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？ 2.由光疏介質(zhì)由光疏介質(zhì)光密介質(zhì)光密介質(zhì) ：入射角：入射角 折射角折射角 由光密介質(zhì)由光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì) ：入射角：入射角 折射角折射角 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)介質(zhì)介質(zhì)空氣空氣水水酒精酒精金剛石金剛石折射率折射率1.000281.000281.331.331.361.362.422.42 3既然光有光密既然光有光密光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定入射角，可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度，但還沒(méi)有達(dá)到程度，但還沒(méi)有達(dá)到90o，折射角就

3、會(huì)增大折射角就會(huì)增大到到90o。如果入射角再增大，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)。如果入射角再增大，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？象？全反射應(yīng)用.mpeg123123123123123123123123123123123123=900觀察演示實(shí)驗(yàn)觀察演示實(shí)驗(yàn) 總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 光由玻璃介質(zhì)射入空氣時(shí)，同時(shí)發(fā)生反射光由玻璃介質(zhì)射入空氣時(shí)，同時(shí)發(fā)生反射和折射，折射角大于入射角，隨著入射角和折射，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線越來(lái)越強(qiáng)，折射光線越的增大，反射光線越來(lái)越強(qiáng)，折射光線越來(lái)越弱，當(dāng)折射角增大到來(lái)越弱，當(dāng)折射角增大到9090時(shí)，折射光時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線。線完全消失，只剩下反射光線。13介質(zhì)NN

4、AOC空氣12介質(zhì)NNAOB空氣3C全反射全反射 光由一種透明介質(zhì)射到另光由一種透明介質(zhì)射到另一透明介質(zhì)一透明介質(zhì), ,當(dāng)入射角增當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角大到某一角度，使折射角達(dá)到達(dá)到9090時(shí)，折射光完全時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫全反射。種現(xiàn)象叫全反射。全反射現(xiàn)象全反射現(xiàn)象:從以上的實(shí)驗(yàn)中,我們總結(jié)：什么情況下發(fā)生了全反射呢? 1 光從玻璃介質(zhì)進(jìn)入空氣。 2 入射角要大于某個(gè)值nC1sin臨界角臨界角CCnsin1sin90sin發(fā)生全反射的條件發(fā)生全反射的條件思考與討論思考與討論:1、光從空氣射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎、光從空氣射向水中會(huì)發(fā)生全反

5、射嗎?2、光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎、光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎?3、池塘的水面下一定深度有一個(gè)點(diǎn)光源，從、池塘的水面下一定深度有一個(gè)點(diǎn)光源，從水面上方觀察，會(huì)看到什么現(xiàn)象？水面上方觀察，會(huì)看到什么現(xiàn)象？思考與討論：思考與討論：在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)圓錐的頂角多大？倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)圓錐的頂角多大？C水的折射率為水的折射率為1.33 所以所以C=48.80則有圓錐頂角則有圓錐頂角=2C=97.60nC1sinC馬路上所成的蜃景現(xiàn)象.flv.flv安徽黃山出現(xiàn)海市蜃樓奇觀_110619

6、_正午30分.f4v三、全反射的應(yīng)用實(shí)例自行車尾燈自行車尾燈水中水中或玻璃中的或玻璃中的氣泡看上去很亮氣泡看上去很亮光導(dǎo)纖維的用途很大，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)光纖通信光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有擾性強(qiáng)雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有2020多年的，多年的，但是發(fā)展的速度是驚人的但是發(fā)展的速度是驚人的光纖通信光纖通信高錕在電磁波導(dǎo)、陶瓷科學(xué)（包括光纖制造）方面獲高錕在電磁波導(dǎo)、陶瓷科學(xué)（包括光纖制造）方面獲28項(xiàng)專利項(xiàng)專利。由于他取得的成果，由于他在光纖領(lǐng)域的特殊貢獻(xiàn)，獲得巴。由于他取得的成果，由于他在光纖領(lǐng)域的特殊貢獻(xiàn)，獲得

7、巴倫坦獎(jiǎng)?wù)?、利布曼?jiǎng)、光電子學(xué)獎(jiǎng)等，被稱為倫坦獎(jiǎng)?wù)?、利布曼?jiǎng)、光電子學(xué)獎(jiǎng)等，被稱為“光纖之父光纖之父”。 2009年榮獲諾貝爾獎(jiǎng)！年榮獲諾貝爾獎(jiǎng)！全反射應(yīng)用.mpeg1、光線由、光線由AB面垂直入射面垂直入射2、光線由、光線由AC面垂直入射面垂直入射全反射棱鏡全反射棱鏡ABC在在AC面發(fā)生全反射，面發(fā)生全反射，垂直由垂直由BC面出射面出射CBA在在AB、 BC面發(fā)生兩次全面發(fā)生兩次全反射，垂直由反射，垂直由AC面出射面出射1 1、全反射棱鏡：、全反射棱鏡：（截面為等腰直角三角形的棱鏡）（截面為等腰直角三角形的棱鏡）4545454545全反射棱鏡全反射棱鏡應(yīng)用應(yīng)用 在光學(xué)儀器里，常用全反射棱鏡來(lái)

8、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，改變光的傳播方向望遠(yuǎn)鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很改變光的傳播方向望遠(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)度長(zhǎng)，通過(guò)使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長(zhǎng)度縮短鏡筒的長(zhǎng)度縮短鏡筒的長(zhǎng)度全反射棱鏡的全反射棱鏡的應(yīng)用應(yīng)用 一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀，一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀， 但是銀面容易脫銀面容易脫落因此對(duì)于精密的光學(xué)儀器，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡落因此對(duì)于精密的光學(xué)儀器，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等，就需要用全反射等，就需要用全反射棱鏡代替平面鏡與平面鏡相比棱鏡代替平面鏡與平面鏡相比,它的反它的反射率高射率高,幾乎可

9、達(dá)幾乎可達(dá)100% 提高反射率提高反射率在實(shí)際的在實(shí)際的潛望鏡里潛望鏡里用全反射用全反射棱鏡代替棱鏡代替平面鏡平面鏡潛望鏡潛望鏡全反射棱鏡的全反射棱鏡的應(yīng)用應(yīng)用1 1、光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)2 2、全反射、全反射定義定義臨界角臨界角C C全反射的產(chǎn)生條件全反射的產(chǎn)生條件3 3、全反射原理的應(yīng)用實(shí)例、全反射原理的應(yīng)用實(shí)例全反射棱鏡全反射棱鏡光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維海市蜃樓海市蜃樓nC1sin1 . 一透明塑料棒的折射率為一透明塑料棒的折射率為 n ,光線由棒的一端光線由棒的一端面射入，當(dāng)入射角面射入，當(dāng)入射角 i 在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，光將在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，光將全部從另一端面射出全部從另

10、一端面射出.當(dāng)入射角為當(dāng)入射角為 i 時(shí)，光在棒時(shí)，光在棒的內(nèi)側(cè)面恰好發(fā)生全反射的內(nèi)側(cè)面恰好發(fā)生全反射.求求i的范圍的范圍.課堂練習(xí)C2由圖可知，光在左端面折射時(shí)的折射角由圖可知，光在左端面折射時(shí)的折射角 由折射定律得由折射定律得：Cirincossinsinsin故有故有：CnCni2sin1cossin11sin212nnin所以只要所以只要 光將全部從右端面射出光將全部從右端面射出. 1arcsin2nir=2.圖示為一直角棱鏡的橫截面圖示為一直角棱鏡的橫截面 一平行細(xì)光束從一平行細(xì)光束從o點(diǎn)沿垂直于點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射人棱面的方向射人棱鏡鏡已知棱鏡材料的折射率已知棱鏡材料的折射率

11、，若不考慮原入，若不考慮原入射光射光在在bc面上的反射光，則有光線面上的反射光，則有光線( )A.從面從面ab 射出射出B.從面從面ac射出射出C.從面從面bc射出，且與射出，且與bc面斜交面斜交D.從面從面bc射出，且與射出，且與bc面垂直面垂直 090bac060 abc2nB C例題例題1光在某種介質(zhì)中的傳播光在某種介質(zhì)中的傳播, ,介質(zhì)的折射介質(zhì)的折射率為率為2 2，若要使光從此介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生，若要使光從此介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射，則入射角不可能的值是：全反射，則入射角不可能的值是： 150 B. 300C. 450 D. 600 例題例題2：某介質(zhì)的折射率為：某介質(zhì)的折射率為2，一束光從介質(zhì)射向空氣，一束光從介質(zhì)射向空氣，入射角為入射角為60，如圖，如圖1所示的哪個(gè)光路圖是正確的所示的哪個(gè)光路圖是正確的 D例題例題3：劣質(zhì)的玻璃中往往含有氣泡：劣質(zhì)的玻璃中往往含有氣泡.這些這些空氣泡看上去比較亮空氣泡看上去比較亮,對(duì)這一現(xiàn)象有下列對(duì)這一現(xiàn)象有下列不同的解釋不同的解釋,其中正確的是其中正確的是()A空氣泡對(duì)光線有聚集作用空氣泡對(duì)光線有聚集作用,因而較亮因而較亮.B.空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用.因而較亮因而較亮.C.從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射發(fā)生全反射,因而較亮因而較亮.