学人教版选修34 13.2全反射课件（5）（30张）.pptx

复习 1 一束光射入两种介质的分界面时 一般会出现哪些现象 2 当入射角增大时 反射角和折射角如何变化 3 折射率n的表达式有哪些 4 完成光路图 水或玻璃中的气泡特别亮炎热的夏天的柏油马路 看到路面特别明亮 13 2全反射 学习目标 了解光密介质和光疏介质的定义理解光的全反射现象掌握临界角的概念及发生全反射的条件了解全反射现象的应用 一 光疏介质与光密介质 光疏介质 折射率小的介质 光密介质 折射率大的介质 13 7全反射 注 光疏介质与光密介质是相对的 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 同一种光在光疏媒质中传播速度较大 在光密媒质中传播速度较小 思考 当光由光密介质射入光疏介质的时候 当入射角增大到一定的程度的时候 折射角就等于900 如果再增大入射角情况会怎么样呢 演示实验 着重观察 先后发生了什么现象和光线的亮暗比较 演示实验 1 光在两种介质分界面的时候可能同时发生发射和折射现象 2 入射光线最亮 反射和折射亮度在变化 能量 3 当入射角增大到一定程度的时候 折射光线消失 入射光线全部反射回介质 1 全反射 光线从光密介质到光疏介质时 当入射角增大到某一角度 折射角达到90 折射光线完全消失的现象 二 全反射 说明 1 能量分配 e入 e反 e折 3 入射角大于某一临界值 折射角为90 时才能发生上述现象 2 现象发生在光密介质到光疏介质 如果光从光疏介质到光密介质不能发生上述现象 2 临界角 折射角变成90 时的入射角 用c表示 3 发生全反射的条件 入射角等于或大于临界角 光线从光密介质到光疏介质 临界角的计算 当光线从介质进入真空或空气时 由于临界角c是折射角等于90 时的入射角 根据光路可逆性和折射定律 因而 或 几种常见介质的临界角 针对空气 折射率越大 全反射临界角越小 5 自然现象 蜃景 的解释 所谓蜃景 不过是光在密度分布不均匀的空气中传播时所产生的全反射现象罢了 我们知道 在气压恒定时 空气密度随温度的升高而减少 对光的折射率也随之减少 现象二解释 夏天 阳光照到沙漠 使贴近底面的空气比上层的空气还要热 因而折射率比上层的空气要小 远处物体发出的光线 在射向地面时 进入稀薄的热气层 不断被折射 入射角逐渐增大 当光线的入射角增大到临界角时 就发生全反射现象 人们就会看到沙漠中远处景物倒立的像 现象一解释 夏天 海面上空气的温度比空中低 空气的折射率下层比上层大 我们可以粗略地把空气看做是由许多水平的气层组成的 各层的密度都不相同 远处的楼阁 船舶 山峰发出的光线射向空中 不断被折射 越来越偏离法线方向 进入热气层的入射角越来越增大 当光线的入射角增大到临界角时 就发生全反射现象 人们就会看到远方的景物悬在空中 大气中的光现象 海市蜃楼 海面 解释 海面上下层空气温度低 密度大 折射率大 上层空气温度高 密度小 折射率小 远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲 到某高度时发生全反射 再射会地面 观察者感觉这光线来自空中 正立虚象 大气中的光现象 沙漠蜃景 沙漠或马路 解释 贴近地面空气温度高 密度小 折射率小 上层空气温度低 密度大 折射率大 远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲 到地面附近时发生全反射 再折向上射向远处空中 观察者感觉这光线来自地下 倒立虚象 思考 在水中的鱼看来 水面上和岸上的所有景物 都出现在顶角约为97 6 的倒立圆锥里 为什么 当光线由ab面垂直入射时 横截面是等腰直角三角形的棱镜 当光线由ac面垂直入射时 变化90 变化180 a b c c b a 在ac面发生全反射 垂直由bc面出射 在ab bc面发生两次全反射 垂直由ac面出射 三 全反射的应用 全反射棱镜 a 原理 利用全反射原理 b 作用 改变光路 c 优越性 反光率高 接近达到100 成像失真小 d 应用 精密昂贵的光学仪器中 比方说显微镜 单反相机 潜望镜 望远镜 三 全反射现象的应用 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 a 原理 利用全反射原理 思考光纤内外层折射率的差别 b 作用 传输光 图象或者其他信息 c 优越性 光纤通信的主要优点是容量大 衰减小 抗干扰性强 d 应用 光纤通信 医学及工业内窥镜 饰品等 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 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 通过它可以实现光纤通信 光纤 光纤通信的主要优点是容量大 衰减小 抗干扰性强 虽然光纤通信的发展历史只有20多年的 但是发展的速度是惊人的 光导纤维的工作条件 透明玻璃棒的折射率n 从一端以入射角i入射 光在棒内侧恰好发生全反射 入射光应满足什么条件 由图可知 由折射定律 只要i arcsin 光将全部从右侧射出 小结 1 光疏介质 光密介质 2 全反射 定义 临界角c 全反射的产生条件 3 全反射原理的应用实例 全反射棱镜光导纤维 光从光密介质进入光疏介质 入射角等于或大于临界角c o 光密介质 n n a c 光疏介质 c c 900 全反射 思考 发生全反射所需条件 在运用光的折射定律作光路图解决实际问题时 首先要确定临界角 看是否会发生全发射 在确定未发生全反射的情况下 再根据折射定律确定入射角或折射角 巩固练习 1 已知n红 n黄 n绿 红 黄 绿三种单色光以相同的入射角从介质射向空气 若黄光在界面上恰好发生全反射 则 a 红光一定能发生全反射 b 绿光一定能发生全反射 c 只有红光从介质进入空气 d 只有绿光从介质进入空气 分析 又 sinc 1 n 根据入射角i c黄 2 光线以30o