高中物理 第十三章 光 第2节 全反射课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 光 第二节全反射 课前预习 光疏介质和光密介质 较小 较大 小 小于 大于 1 定义当入射角增大到某一角度 使折射角达到 时 折射光完全消失 只剩下 这种现象叫做全反射 这时对应的 叫做临界角 2 发生全反射的条件 1 光由 介质射入 介质 2 入射角 或 临界角 全反射 90 反射光 入射角 光密 光疏 大于 等于 3 临界角与折射率的关系 1 定量关系 光由某种介质射入空气 或真空 时 sinc 2 定性关系 介质的折射率越大 发生全反射的临界角 越容易发生全反射 越小 1 全反射棱镜 1 构造 截面为 的棱镜叫全反射棱镜 2 光学特性 当光垂直于截面的直角边射入棱镜时 光在截面的斜边上发生 光射出棱镜时 传播方向改变了 当光垂直于截面的斜边射入棱镜时 在两个直角边上各发生一次 使光的传播方向改变了 全反射的应用 等腰直角三角形 全反射 90 全反射 180 3 主要优点 光垂直于它的一个界面射入后 都会在其内部发生 与平面镜相比 它的反射率 反射面不必涂敷任何反光物质 反射时 全反射 很高 失真小 2 光导纤维 1 原理 利用了光的 2 构造 光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝 直径只有1 100 m左右 如图所示 它是由内芯和外套两层组成 内芯的折射率 外套的折射率 光由一端进入 在内芯和外套的界面上经多次 从另一端射出 3 主要优点 容量大 损耗小 抗干扰能力强 等 全反射 大于 全反射 能量 保密性好 判一判 1 水的密度大于酒精的密度 水是光密介质 2 光从水中射入空气中时一定能发生全反射 3 光从玻璃射入水中时能发生全反射 4 水或玻璃中的气泡看起来特别亮 就是因为光从水或玻璃射向气泡时 在界面发生了全反射 5 只要入射角足够大 就能发生全反射 选一选 多选 透明的水面上有一圆形荷叶 叶梗直立在水中 紧靠叶梗有一条小鱼 在岸上的人恰能看到小鱼 则 a 当小鱼潜深点时 人就看不见它b 当小鱼潜深点时 人照样能看见它c 当小鱼上浮点时 人就看不见它d 当小鱼上浮点时 人照样看见它解析 小鱼下潜一点后 它的入射角变小 光线能折射出水面 人能看到鱼 同理 鱼上浮一点 入射角大于临界角 发生全反射 所以 b c正确 a d错误 bc 想一想 夏季的早晨 从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮 玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮 这是什么道理呢 解析 光照射露珠或经玻璃照射气泡时 一部分光会发生全反射 有更多的光反射到人的眼晴中 光的能量大了 人就会感觉特别明亮 课内探究 如图所示 光由玻璃斜射向空气 若逐渐增加入射角 当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象 这种现象叫作全反射 请问 要想出现这种现象必需具备什么条件 提示 光从光密介质射入光疏介质 入射角大于或等于临界角 探究一全反射 1 对光疏介质和光密介质的理解 1 相对性光疏介质和光密介质是相对而言的 并没有绝对的意义 例如 水晶 n 1 55 对玻璃 n 1 5 是光密介质 而对金刚石来说 n 2 427 就是光疏介质 同一种介质到底是光疏介质还是光密介质 是不确定的 2 与介质密度无关光疏和光密是从介质的光学特性来说的 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质 3 光疏介质和光密介质的比较 3 产生全反射现象的条件 光从光密介质射到它与光疏介质的界面上 入射角等于或大于临界角 4 全反射现象中的能量分配关系 折射角随入射角的增大而增大 折射角增大的同时 折射光线的强度减弱 即折射光线的能量减小 亮度减弱 而反射光线增强 能量增大 亮度增加 当入射角增大到某一角度时 即临界角 折射光能量减到零 入射光的能量全部反射回来 这就是全反射现象 5 不同色光的临界角不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时 频率越高的光的临界角越小 越易发生全反射 河南省天一大联考2017 2018学年高二下学期段考 如图所示 直角三棱镜abc的斜边ab长为l c 90 a 未知 一束单色光从斜边上某点 非中点 垂直入射到棱镜中 已知棱镜折射率为n 2 单色光在真空中的传播速度为c 解题指导 分析光的全反射时 关键是根据临界条件画出发生全反射时的光路图 再利用几何知识分析边角关系 当发生全反射时 仍遵循光的反射定律及光的可逆性 对点训练1 如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片 湖水清澈见底 近处湖面水下的景物 石块 砂砾等 都看得很清楚 而远处只看到对岸山峰和天空的倒影 水面下的景物则根本看不到 下列说法中正确的是 c a 远处山峰的倒影非常清晰 是因为山峰的光线在水面上发生了全反射b 光线由水射入空气 光的波速变大 波长变小 c 远处水面下景物的光线射到水面处 入射角很大 可能发生了全反射 所以看不见d 近处水面下景物的光线射到水面处 入射角较小 反射光强而折射光弱 因此有较多的能量射出水面而进入人眼中 解析 远处山峰的倒影非常清晰 是因为山峰的光线在水面上发生了反射 但不是全反射 因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生 故a错误 光线由水射入空气 光的波速变大 频率不变 由波速公式v f知波长变大 故b错误 远处水面下景物的光线射到水面处 入射角很大 当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射 光线不能射出水面 因而看不见 故c正确 近处水面下景物的光线射到水面处 入射角较小 反射光较弱而折射光较强 射出水面而进入人眼睛中的能量较多 故d错误 如图所示 自行车后面有尾灯 它虽然本身不发光 但在夜间行驶时 从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上 会有较强的光被反射回去 使汽车司机注意到前面有自行车 那么自行车的尾灯利用了什么原理 提示 利用了全反射的原理 探究二全反射的应用 1 全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜 它在光学仪器里 常用来代替平面镜 改变光的传播方向 光通过全反射棱镜时的几种方式 2 光导纤维 1 光导纤维 用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置 2 光纤原理 光纤通信 利用了全反射原理 实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝 一定程度上可以弯折 直径只有几微米到一百微米之间 由内芯和外套组成 如图所示 内芯的折射率比外套的大 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 使反射光的能量最强 实现远距离传送 3 光纤的应用 携带着数码信息 电视图像 声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方 实现光纤通信 由于激光是亮度高 平行度好 单色性好的相干光 所以光导纤维中用激光作为高速传输信息的载体 要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出 而不会从侧壁 泄漏 出来 光导纤维所用材料的折射率至少应为多少 解题指