4.5全反射与光导纤维.ppt

4 6全反射与光导纤维 礼泉一中陈鲜艳 一 光密介质与光疏介质 不同介质的折射率不同 我们把折射率较小的介质称为光疏介质 折射率较大的介质称为光密介质 几种介质的折射率 水是光疏介质还是光密介质 介质1 介质2 介质1相对介质2是光疏介质 介质1与介质2相对空气都是光密介质 2 3 n n2 一 光疏介质与光密介质 完成下列光路图 光从光疏介质进入光密介质 折射角 入射角 光从光密介质进入光疏介质 折射角 入射角 小于 大于 做一做 已知半圆形玻璃砖的折射率为1 5 当光线分别从玻璃分别以30 和60 入射角射向空气时 通过相关计算完成折射与反射光路 实验 1 全反射 光线从光密介质到光疏介质时 同时发生折射和反射 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 只剩反射光 这种现象叫全反射 这时的入射角叫临界角 水的临界角为48 8 各种玻璃的临界角为32 42 金刚石的临界角为24 4 二 全反射 思考 如何计算临界角呢 理论探究临界角的计算 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 想一想 1 光由光密介质进入光疏介质 介质的折射率越大 临界角越大还是越小 2 不同色光从同一介质射入空气产生全反射时 哪种光的临界角最大 从以上实验中 我们可以得到什么结论呢 在什么情况下发生了全反射 1光从玻璃 或水 入射到空气中2入射角要大于某个值 三 全反射条件 1 光从光密介质射入光疏介质 2 入射角大于 或等于 临界角 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 1 全反射棱镜 四 全反射的应用实例 在光学仪器里 常用全反射棱镜来代替平面镜 改变光的传播方向 望远镜为了提高倍数 镜筒要很长 通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度 四 全反射的应用实例 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银 但是银面容易脱落 因此对于精密的光学仪器 如照相机 望远镜 显微镜等 就需要用全反射棱镜代替平面镜 与平面镜相比 它的反射率高 几乎可达100 四 全反射的应用实例 五 全反射的应用实例 2 光导纤维 光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝 是近年出现的一种新型材料 光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率 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 1 水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮 原因是 光从水或玻璃射向气泡时 一部分光在分界面上发生了全反射 五 生活中的全反射自然现象 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 4 生活中的全反射现象 水中的气泡 练习 1 光在某种介质中的传播 介质的折射率为2 若要使光从此介质射向真空时发生全反射 则入射角不可能的值是 150B 300C 450D 600 A 2 某介质的折射率为 一束光从介质射向空气 入射角为60 图中哪个光路图是正确的 D 3 下列说法正确的是 A 因为水的密度大于酒精的密度 所以水是光密介质