4.2 全反射 課件 高二物理人教版（2019）選擇性必修1

第2節(jié)全反射第四章

光水中的氣泡看上去特別明亮，這是為什么呢?1、知道光疏介質、光密介質、全反射、臨界角的概念。2、理解全反射的條件，能計算有關問題和解釋相關現象。3、通過半圓形玻璃磚實驗總結全反射的定義和臨界角的條件。4、了解全反射棱鏡及光導纖維的工作原理及其在生產、生活中的應用。知識點一、全反射1.光疏介質與光密介質（1）光疏介質：折射率較小的介質，光在光疏介質中傳播速度相對較大。（2）光密介質：折射率較大的介質，光在光密介質中傳播速度相對較小。特別提醒光疏和光密是從介質的光學特性來說的,并不是它的密度大小。例如,酒精的密度比水小,但酒精和水相比,酒精是光密介質。

讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，在這個邊與空氣的界面會發(fā)生反射和折射。逐漸增大入射角，觀察反射光線和折射光線的變化。演示：觀察反射、折射和全反射現象【視頻：觀察全反射現象】現象：入射角逐漸增大,折射光離法線會越來越遠（折射角逐漸變大）,而且越來越弱,反射光卻越來越強。當入射角增大到某一角度,使折射角達到90°時,折射光完全消失。2.全反射（1）定義：當光從光密介質射入光疏介質時，入射角逐漸增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現象叫作全反射。（2）臨界角：光從光密介質射入光疏介質,使折射角變?yōu)?0°時的入射角,稱為這種介質的臨界角,用字母C表示。（3）發(fā)生全反射的條件①光由光密介質射入光疏介質；②入射角等于或大于臨界角。思考與討論：由于不同介質的折射率不同，在光從介質射入空氣（真空）時，發(fā)生全反射的臨界角是不一樣的。怎樣計算光從折射率為n的某種介質射入空氣（真空）發(fā)生全反射時的臨界角C？

O空氣

NN/介質AB分析：光以接近90°的入射角從空氣射入介質，求出這時的折射角。根據光路可逆的道理，也就知道光從介質射入空氣時發(fā)生全反射的臨界角了。

②定性關系:介質折射率越大,發(fā)生全反射的臨界角越小,越容易發(fā)生全反射。3.自然界中常見的現象（1）炎熱夏天柏油路面有時看起來特別明亮，這是因為貼近熱路面附近的空氣層比上層空氣的折射率小，從遠處物體射向路面的部分光線發(fā)生了全反射，所以，從遠處看，炎熱夏天柏油路面有時看起來特別明亮。（2）水中或玻璃中的氣泡，看起來特別明亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故。（3）海市蜃樓和沙漠蜃景練一練1.關于全反射，下列說法中正確的是（）A．發(fā)生全反射時，仍有折射光線，只是折射光線非常弱，因此可以認為不存在折射光線而只有反射光線B．光線從光密介質射向光疏介質時，一定會發(fā)生全反射現象C．光從光疏介質射向光密介質時，也可能發(fā)生全反射現象D．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)生全反射D2.一束光線穿過介質1、2、3時，光路如圖所示，則（）A．介質1的折射率最大B．介質2是光密介質C．光在介質2中的速度最小D．當入射角由45°逐漸增大時，在1、2分界面上可能發(fā)生全反射D知識點二、全反射棱鏡和光導纖維1.全反射棱鏡（1）定義：截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡。（2）特點：（玻璃的臨界角為32°-42°）①當光垂直于它的任意一個界面射入后，都會在其內部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高。②反射面不必涂敷任何反光物質。全反射棱鏡（3）作用：與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達100%。這種棱鏡在光學儀器中可用來改變光的方向。全反射棱鏡雙筒望遠鏡中的全反射棱鏡2.光導纖維1966年，33歲的華裔科學家高錕提出：光通過直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來傳輸大量信息。高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。根據這一理論制造的光導纖維。高錕（1933-2018）光導纖維演示：觀察光在彎曲的有機玻璃棒中傳播的路徑激光筆發(fā)出的光射入一根彎曲的有機玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點?！疽曨l：光在彎曲的有機玻璃棒中傳播的路徑】（1）光傳播的路徑有特點：當有機玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會發(fā)生全反射，于是光在有機玻璃棒內沿著鋸齒形路線傳播。（2）光導纖維由折射率較大的內芯和折射率較小的外套組成，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射。（3）光導纖維的應用：光纖通信、醫(yī)學上的內窺鏡。如果把光導纖維聚集成束，使纖維在兩端排列的相對位置一樣，圖像就可以從一端傳到另一端。（4）光導纖維的優(yōu)點：容量大，衰減小，抗干擾強。做一做：水流導光將塑料瓶下側開一個小孔，瓶中灌入清水，水就從小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔，激光可由激光筆產生，觀察光的傳播路徑?！疽曨l：水流導光】1.空氣中兩條光線a和b從方框左側入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖甲所示。方框內有兩個折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖,其中能產生圖甲效果的是()B練一練2.光纖通訊中信號傳播的主要載體是光纖，它的結構如圖所示，可看成一段直線，其內芯和外套的材料不同，光在內芯中傳播。下列關于光纖的說法中正確的是（）A．內芯的折射率比外套的小，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射B．內芯的折射率比外套的大，光傳播時在外套與外界的界面上發(fā)生全反射C．波長越長的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大C波長越長，光在內芯中的折射率越小，頻率越大，光在內芯中的折射率越大。3.如圖所示，AB為一直光導纖維，AB之間距離為s，使一光脈沖信號從光導纖維中間入