高二物理 13.7《全反射》课件2（新人教版 选修34）.ppt

13 7全反射 一 一 光疏介质与光密介质 1 定义 两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质 两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质 对光疏介质 n较小 同一频率的光在其中传播的v较大 对光密介质 n较大 同一频率的光在其中传播的v较小 1 光疏介质与光密介质是相对而言的 没有绝对的光密介质 例如 水 玻璃和金刚石三种介质比较 n水 1 33n玻璃 1 5 1 9n金刚石 2 42 对水而言 玻璃是光密介质 但对金刚石而言 玻璃则是光疏介质 2 光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的 与介质的其它属性 如密度等 无关 例如 水和酒精 n水 1 33 n酒精 1 36 酒精相对于水是光密介质 但 水 酒精 2 注意点 光从光疏介质进入光密介质r i 光从光密介质进入光疏介质r i 思考1 光进入疏 密不同介质时的角度大小关系 思考2 光从光密介质射向光疏介质时 逐渐增大入射角 当入射角增大到某一角度时 折射角接近90 继续增大入射角 会发生什么现象 演示观察 二 全反射 1 概念 光从光密介质进入光疏介质时 当入射角增大到某一角度使折射角等于900 此时 折射光完全消失 入射光全部反回原来的介质中 这种现象叫做全反射 p69 2 临界角 1 定义 光从光密介质射向光疏介质时 折射角等于900时的入射角 叫做临界角 用字母c表示 临界角是指光由光密介质射向光疏介质时 发生全反射现象时的最小入射角 是发生全反射的临界状态 当光由光密介质射入光疏介质时 若入射角i c 则不发生全反射 既有反射又有折射现象 若入射角i c 则发生全反射现象 当光由某种介质射入真空或空气时 2 临界角的计算 尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸上的景物吗 你会发现水面上的所有景物 都出现在一个倒立圆锥里 为什么 例题 解 由临界角公式sinc 1 n和水的率n 1 33 可求得临界角c sinc c arcsin 设圆锥的顶角为 则有 2c 97 60 48 80 1 某玻璃的临界角为42 当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时 若入射角略小于临界角 则光线在空气中的折射角应为 a 小于42 b 小于60 c 小于90 d 无折射光线 c 练习 2 一束光从空气射向折射率为n 的某种玻璃的表面 如图所示 i代表入射角 则 bcd a 当i 45 时会发生全反射现象b 无论入射角是多大 折射角都不会超45 c 欲使折射角 30 应以i 45 的角度入射d 当入射角i arctan时 反射光线跟折射光线恰好互相垂直 三 全反射的应用 1 全反射棱镜 1 光线由ab面垂直入射 在ac面发生全反射 垂直由bc面出射 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 2 光线由ac面垂直入射 在ab bc面发生两次全反射 垂直由ac面出射 光路变化90 光路变化180 全反射棱镜典型应用 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银 我们在以前讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射 实际上由于平面镜玻璃的前表面对光线的反射 形成多个虚像 其中第一次被玻璃前表面反射而形成的虚像s 对s 的干扰最大 平面镜玻璃的前表面 平面镜玻璃的后表面 平面镜成像的缺陷 反光率高 接近100 成像失真小 应用 精密昂贵的光学仪器中 比如显微镜 单反相机 潜望镜 望远镜 全反射棱镜的优点 三 全反射的应用 2 光导纤维 光纤通讯 一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝 由内芯和外套组成 直径只有几微米到100微米左右 内芯的折射率大于外套的折射率 当光线射到光导纤维的端面上时 光线就折射进入光导纤维内 经内芯与外套的界面发生多次全反射后从光导纤维的另一端面射出 而不从外套散逸 故光能损耗极小 利用光纤可实现光纤通信 光纤通信的主要优点是容量大 衰减小 抗干扰性强 利用光导纤维可以弯曲传光 传像 可制作各种潜望镜 医用内窥镜等 内窥镜的结构 光导纤维在医学上的应用 光导纤维的用途很大 医学上将其制成内窥镜 用来检查人体内脏的内部 1 水或玻璃中的气泡看上去特别明亮 水或玻璃中的气泡是光疏介质 光经水或玻璃照射气泡时 一部分光会发生全反射 有更多的光反射到人的眼睛中 人眼感觉会特别明亮 2 在炎热的夏天 我们有时会看到远处柏油马路上显得特别明亮 因为贴近热路面附近的空气层稀薄 比上层空气的折射率小 从远处物体射向路面的光线 也可能发生全反射 远远看上去 路面显得特别明亮 就像用水淋过一样 常见的全反射现象 夏天 在气压恒定的海面上 空气密度随高度增加而减小 对光的折射率也随之减小 从而形成一具有折射率梯度的空气层 当光线通过此空气层时 将发生偏转 如图所示 设一束从远处景物a发出的光线a以入射角i由折射率为n处射入空气层 当n i一定时 从下层空气进入上层空气的入射角不断增大 当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角时 就会全反射 3 蜃景的成因和规律 人在c处逆着c光线看 可看到经全反射形成的倒立虚像 在b处逆着a光线看 也可看到经折射形成的正立虚像 总之 若人在较高处 看到的蜃景是由折射形成的正立虚像 若人在较低处 看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像 4 太阳光投射到小水滴上 产生色散现象 红光和紫光相比 a在真空中传播时 紫光的速度比较大b在玻璃中传播时 红光的速度比较大c玻璃对红光的折射率较紫光大d从玻璃到空气的界面上 红光的临界角较紫光大 bd 练习 2 如图所示 一束白光以较大的入射角射到三棱镜的一侧面上 从三棱镜的另一侧面射出 在屏上形成从红到紫的彩色光带 光入