高中物理 第四章 光的折射 第3节 光的全反射课件 教科版选修34.ppt

4 3光的全反射 夏天 在我国山东蓬莱的海面上曾多次出现一种奇特景象 站在海滨极目远眺 可以看到远山 船舶 楼阁等各种景象出现在空中 什么原因呢 全反射现象 什么是光密介质和光疏介质 1 光疏介质 两种媒质中折射率较小的介质叫做光疏介质 2 光密介质 两种媒质中折射率较大的介质叫做光密介质 思考 n水 1 33n玻璃 1 5 1 9n金刚石 2 42比较水和玻璃 判断谁是光密介质 比较玻璃和金刚石 谁是光密介质 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 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 光疏介质与光密介质是相对的 光由光疏介质进入光密介质 如从空气射向水 时 折射角小于入射角 光由光密介质进入光疏介质时 如从玻璃射向空气 时 折射角大于入射角 既然光由光密介质射入光疏介质时 折射角大于入射角 由此可以预料 当入射角增大到一定程度时 折射角就会增大到90 折射角 2为90 时 会发生什么情况 什么是全反射现象 1 随着入射角的增大 反射角和折射角如何变化 2 随着入射角的增大 反射光线和折射光线的亮度如何变化 3 当折射角增大到90度时 情况又如何 请同学们以小组为单位 利用提供的器材 半圆形玻璃砖 激光手电 动手做实验 注意观察实验中出现的现象 然后根据实验中出现的现象回答问题 总结规律 实验1 一束激光从空气沿半径方向 射向半圆形玻璃砖的半圆面 如左下图所示 全反射的概念 当入射角增大到某一角度 使折射角达到90 时 折射光完全消失 只剩下反射光 这种现象叫做全反射 此时对应的入射角称之为临界角 请同学们根据折射率 临界角的概念及折射定律推导公式 不同的介质 由于折射率不同 对空气的临界角不一样 我们研究的临界角是 折射率为n的某种介质在空气 或真空 中发生全反射使得时的临界角c 根据折射率的定义 则有 全反射条件 1 随着入射角的增大 反射角和折射角如何变化 2 光由光疏介质进入光密介质时会产生全反射现象吗 3 你能总结一下产生全反射的条件吗 请同学们以小组为单位 再次完成实验2 观察实验中出现的现象 将其与实验1进行比较 进而回答问题 实验2 让激光束从空气直接射向半圆形玻璃砖的圆心o 如图所示 发生全反射的条件 1 光从光密介质射向光疏介质 2 入射角大于或等于临界角 全反射条件是什么 全反射 1 光密介质和光疏介质 2 全反射 全反射定义 临界角 发生全反射的条件 a光由光密介质射向光疏介质b入射角大于或等于临界角 整合归纳 鱼眼里的世界 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 c 最大视角2 海边 沙漠蜃景的成因 自然界中存在哪些全反射现象 水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮 为什么呢 生活中有很多跟光有关的有趣的自然现象 观察下列图片 思考一下其中蕴含的物理道理 全反射的应用 全反射现象在生产生活中有哪些应用呢 光导纤维 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 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 由图可知 由折射定律 只要i arcsin 光将全部从右侧射出 若上述直纤维棒长l 从另一端射出所需最长时间多少 分析 所需时间最长 则路程最长 即入射光线ab最长 入射角为临界角c即发生全反射 光才能全部从另一端射出 多次全反射和一次全反射计算结果同 只不过分成若干段 解 设一次全反射时路程s 2ab 2 0 5l sinc nl 光在纤维中的速度v c n 最长时间t s v n2l c 全反射棱镜 截面为等腰直角三角形的棱镜 45 45 4