湖北省丹江口市高中物理 第十三章 光 第二节 全反射课件 新人教版选修34.ppt

第二节全反射 知识回顾 何谓光的反射和折射现象 光的反射和折射分别遵守什么规律 反射定律 1 共面2 分居3 等角 折射定律 1 共面2 分居3 一 光疏介质和光密介质 折射率小的介质叫光疏介质 折射率大的介质叫光密介质 注意 1 光疏和光密介质是相对的 因为折射率的大小是相对的 2 不能理解为介质密度 如水和酒精 i 思考 光进入不同介质时的角度大小关系 n n a o b 光疏介质 光密介质 i r 光从光疏介质进入光密介质 o b 光从光密介质进入光疏介质 r 逐渐增大入射角 当入射角增大到某一角度 折射角接近90 时 继续增大入射角 这时会发生什么情况 实验 1 2 n n a o b 光疏介质 光密介质 b 1 2 n n a o 光密介质 光疏介质 思考 光从光密介质进入光疏介质 光密介质 光疏介质 v小 v大 全反射试验 光由光密介质射入光疏介质时 随着入射角的增大 当折射角增大到90 时 折射光线完全消失 只剩下反射光线 这种现象叫做全反射 二 全反射 n 1 现象 真空 介质 真空 介质 光从介质射入真空时 真空 介质 临界角c 当光恰好发生全反射现象时的入射角叫介质的临界角 证明 令 1 c 则 2 900 常见物质的临界角 水 48 8 玻璃 32 42 金刚石 24 4 2 全反射的条件 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 水中看世界 全反射的举例 水里的鱼 鱼眼里的世界 鱼眼里的世界 例2 在水中的鱼看来 水面上和岸上所有的景物都出现在顶角为97 60的倒立圆锥里 为什么 解 48 80 2c 2 48 80 97 60 练习 水面下1 处有一灯泡在发光 在水面上放一木板 要求板能挡住所有射出水面的光 求该木板的最小面积 水折射率为4 3 解 原因 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 三 生活中的全反射现象 草叶上露珠也特别明亮 又为什么 露珠 2 海市蜃楼 中新网2004年3月16日电 15日上午11时30分左右 北京时间10时30分 日本根室市职员谷口博之在北海道根室市海域的根室海峡上空 观测到了船悬于半空的海市蜃楼奇观 并将其拍摄下来 三 生活中的全反射现象 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 中央电视台记者2001年9月12日沿着青藏公路经过海拔2675米的万长盐桥时 突然看到远处的戈壁上 有沙丘飘浮在天空中 在阳光和浮云的作用下 沙丘不断变幻着颜色 沙丘的周围是 波光粼粼的湖水 水面映出清晰的倒影 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 四 全反射棱镜 45 45 45 45 1 结构 横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜 2 两种用法 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 自行车尾灯等 分析全反射反射成像时与平面镜对比的优越性 潜望镜 1 光导纤维 全反射的更多应用 光导纤维 1 结构 双层介质 内芯为光密介质 外套为光疏介质 2 原理 在两介质界面上多次发生全反射 3 用途 光纤通信 内窥镜等 模拟 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 光导纤维在医学上的应用 内窥镜 2 珠宝的鉴赏 玻璃 320 420金刚石 24 40 全反射的更多应用 本节小结 1 光疏介质与光密介质的理解 2 全反射的定义 3 临界角的定义与计算 4 全反射的条件及判断 5 全反射的应用 重要提示 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 思考 请大家思考生活当中下列现象与全反射现象有什么关系 例3 光导纤维的折射率为 1 732 长度为l 1m 光束以600的入射角从纤维左端射入 最后从右端射出 求光穿越光纤至少需多少时间 解 做辅助线如图 可知光走的折线总长等于op长s 例4 下图表示光线射到水中的气泡的示意图 其中一定错误的有 答 a b 提示 作出法线 过圆心 比较入射角与折射角 例5 半圆形玻璃砖对不同色光的折射率为1 5 1 55之间 白光最初沿与竖直方向成300角向上射入玻璃砖 并刚好过圆心o 后以o为轴逐渐逆时针转动 则 o a 天花板上有7种不同色光 红光在最左边b 光线转动 天花板上的红光最先消失c 光线转动 天花板上的紫光最先消失d 光线转动 天花板上的色光都不消失 答 c o 练1 一束白光最初照射到三棱镜左表面 并从水平位置开始以o为轴顺时针转动 以下判断正确的有 a 一定有7种不同色光从右表面射出 红光在最下边b 随着转动角度增大 紫光将最先不能从右表面射出c 随着转动角度增大 红光将最先不能从右表面射出d 随着转动角度增大 各色光从玻璃砖射出点的间距不断增大 答 b d o 模拟 练2 一白光线照射到平板玻璃砖的上表面 并从图中位置开始顺时针转动 以下判断正确的有 a 一定有7种不同色光从下表面射出 红光在最左边b 随着转动角度增大 紫光将最先不能从下表面射出c 随着转动角度增大 各色光从玻璃砖射出点的间距不断增大d 从下表面射出的不同色光将相互平行 答 a c d 练3 角b为600 角c为900的四棱柱镜的折射率为2 4 白光线从o点垂直ab面射入棱镜中 1 画出光路图 确定出射光线 每个面的反射光线和折射光线都不能或略 注意 cd与bc边相当于两个相互垂直的平面镜 可知出射光与入射光应平行 若光线以 为轴顺时针转过一小角度 分析出射光有何特点 提示 考虑色散现象 解 cd与bc边相当于两个相互垂直的平面镜 可知oe应与gf平行 故出射光仍与入射光平行 考虑到色散 作图可知出射光为7种单色光 从上向下依次为 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 巩