第2節(jié)　全反射 課件

物理第四章光第2節(jié)全反射[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．能正確區(qū)分光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)．2．能正確理解全反射、臨界角的概念．3．能用全反射的條件計算有關(guān)問題和解釋相關(guān)現(xiàn)象．4．知道光導(dǎo)纖維的工作原理以及在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用．01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達標(biāo)知識點1全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)定義：折射率______的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率______的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)．較小較大(2)對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解①光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的，同一種介質(zhì)，相對其他介質(zhì)來說可能是光疏介質(zhì)，也可能是光密介質(zhì)．②光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度______．③光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角______入射角；反之，光由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時，折射角______入射角．④光疏和光密是相對介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不指它的密度大?。〈笥谛∮?．全反射(1)定義：當(dāng)光從______介質(zhì)射入______介質(zhì)時，同時發(fā)生折射和反射．如果入射角逐漸增大，折射光離法線會越來越______，而且越來越______，反射光卻越來越______．當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達到______時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫作全反射．這時的________叫作臨界角．光密光疏遠弱強90°入射角光疏大于或等于[判一判]1．(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介質(zhì)．(

)(2)光從水中射入空氣中時一定能發(fā)生全反射．(

)(3)光從玻璃射入水中時能發(fā)生全反射．(

)(4)水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，在界面發(fā)生了全反射．(

)(5)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射．(

)××√√×[想一想](1)水是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？(2)當(dāng)光從水中射向與玻璃的交界面時，只要入射角足夠大就會發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為什么？提示：(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的，與折射率大的比是光疏介質(zhì)，如與水晶相比；與折射率小的比是光密介質(zhì)，如與空氣相比．(2)不正確．要發(fā)生全反射必須是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)．而水相對玻璃是光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射．知識點2全反射的應(yīng)用1．全反射棱鏡(1)全反射棱鏡是截面為__________________的棱鏡．(2)全反射棱鏡的特點①當(dāng)光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生________，與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達100%.等腰直角三角形全反射②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時失真小．③全反射棱鏡改變光路的兩種常見情況．如圖甲、乙所示．2．光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理：________．(2)光導(dǎo)纖維構(gòu)造由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的______，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生________(如圖所示)．全反射大全反射(3)光纖通信的優(yōu)點是傳輸容量____、衰減______、抗干擾性______等．(4)光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．[判一判]2．(1)全反射棱鏡的截面是等腰直角三角形．(

)(2)光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射．(

)大小強√√1．(光疏介質(zhì)和光密介質(zhì))(多選)下列說法正確的是(

)A．因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì)B．因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小√√2．(對全反射現(xiàn)象的理解)夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低．可以設(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的．景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向、人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景．如圖所示，則下列說法正確的是(

)A．蜃景是景物由于海平面對光的反射所成的像B．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物√解析：當(dāng)大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大．遠處的景物發(fā)出的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當(dāng)光線的入射角大到臨界角時，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象．在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來的光線形成的虛像．這就是海市蜃樓的景象．3．(對全反射現(xiàn)象的理解)(多選)透明的水面上有一圓形荷葉，葉梗直立在水中，緊靠葉梗有一條小魚，在岸上的人恰能看到小魚，則(

)A．當(dāng)小魚潛深點時，人就看不見它B．當(dāng)小魚潛深點時，人照樣能看見它C．當(dāng)小魚上浮點時，人就看不見它D．當(dāng)小魚上浮點時，人照樣看見它√√解析：小魚下潛一點后，它的入射角變小，光線能折射出水面，人能看到魚，同理，魚上浮一點，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，人不能看到魚，所以B、C正確，A、D錯誤．探究一全反射現(xiàn)象【問題導(dǎo)引】1．只有一種介質(zhì)能否確定它是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？2．七種色光能否在同一界面上同時發(fā)生全反射？提示：1.不能．光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)是對確定的兩種介質(zhì)相比較折射率而確定的，只有一種介質(zhì)是無法比較折射率的，從而無法確定它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)．2．能．如果光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，并且入射角大于等于紅光的臨界角，則七種色光能在同一界面上同時發(fā)生全反射．1．對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)對光路的影響：根據(jù)折射定律，光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)(例如由空氣射入水)時，折射角小于入射角；光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)(例如由水射入空氣)時，折射角大于入射角．(2)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較(3)相對性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判定誰是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．

光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大2．全反射現(xiàn)象(1)全反射的條件①光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)全反射遵循的規(guī)律：發(fā)生全反射時，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用．(3)從能量角度來理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角增大，折射角也增大．同時折射光線強度減弱，即折射光線能量減小，反射光線強度增強，能量增加，當(dāng)入射角達到臨界角時，折射光線強度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．√【例2】如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一細光束從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點，不計多次反射．(1)求出射光相對于D點的入射光的偏角；(2)為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？[解析]

(1)由于D是CG的中點，GE⊥AC

，根據(jù)幾何關(guān)系可得光束在D點發(fā)生折射時的折射角為rD＝30°那么，根據(jù)幾何關(guān)系可得在E點的入射角、反射角均為rD＋30°＝60°在F點的入射角為αF＝30°在D點的入射角為αD

，可得折射角rF＝αD故出射光相對于D點的入射光的偏角為60°－αD＋rF＝60°.[針對訓(xùn)練1]為了測定某種材料制成的長方體的折射率，用一束光線從AB面以60°入射角射入長方體時光線剛好不能從BC面射出，如圖所示，該材料的折射率是多少？探究二全反射的應(yīng)用問題分析【問題導(dǎo)引】1．如圖所示，自行車后面有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時，從后面開來的汽車發(fā)出的強光照在尾燈上，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車．那么自行車的尾燈利用了什么原理？2．微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂，光纖為什么要由兩層介質(zhì)構(gòu)成？提示：1.利用了全反射的原理．2．光纖的工作原理是全反射，要由兩種介質(zhì)配合才能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象．1．全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡是全反射棱鏡．它在光學(xué)儀器里，常用來代替平面鏡，改變光的傳播方向．光通過全反射棱鏡時的幾種方式：2.光導(dǎo)纖維：用光密介質(zhì)制成的用來傳導(dǎo)光信號的纖維狀的裝置．(1)光纖原理：“光纖通信”利用了全反射原理．實際用的光導(dǎo)纖維是非常細的特制玻璃絲，一定程度上可以彎折，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套組成．如圖所示，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強，實現(xiàn)遠距離傳送．(2)光纖的應(yīng)用：攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等的光信號沿著光纖傳輸?shù)胶苓h的地方，實現(xiàn)光纖通信．√√【