光的全反射-(选修3-4).ppt

,美丽的光纤装饰,美丽的光纤装饰,美丽的光纤装饰,美丽的光纤装饰,晶莹剔透的露珠,在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。,折射定律1.折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧.2.数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即,提问：折射定律的内容是什么？,第3节全反射,掌握临界角的概念和发生全反射的条件.,教学重点,全反射的应用，对全反射现象的解释,教学难点,一.光疏介质和光密介质,二.全反射,三.全反射的应用,一.光疏介质和光密介质,1.定义:（1）光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.（2）光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.,如何理解光疏介质和光密介质？,光疏介质和光密介质只是相对而言的.,比如我和下面一位比身高,光从光疏介质射入光密介质时，入射角_折射角光从光密介质射入光疏介质时，入射角_折射角,思考光进入不同介质时的角度大小关系：,1.光疏介质光密介质是相对而言的.只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质.没有绝对的光密介质.,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.,n水1.33n玻璃1.5-1.9n金刚石2.42,水和酒精：n水1.33n酒精1.36,酒精相对于水而言是光密介质，但水酒精,二.全反射,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,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？,结论：随着入射角的增大，反射角、折射角都随之增大，同时反射光的强度增强，折射光的强度减弱.当入射角达到某一角度时折射角为900，此时，在界面上只有反射光线，没有折射光线，发生了全反射，此时的入射角叫做临界角，用C表示.,1.全反射现象当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.,2.临界角光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于900时的入射角用字母C表示.临界角是指光由光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时的最小入射角，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iC，则不发生全反射，既有反射又有折射形象.若入射角iC，则发生全反射形象,3.临界角的计算,A.当光由某种介质射入真空或空气时:,B.任意两种介质:n密、n疏,故临界角C=,=arcsin(),其中,n密、n疏分别为光密介质和光疏介质的绝对折射率.,n密对疏=,例：某介质的折射率为根号2，一束光从介质射向空气，入射角为60，图中光路图正确的是（）,D,（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,即iC以上两个条件必须同时满足，缺一不可,4.发生全反射的条件,三.全反射的应用,1.露珠,2、珠宝的鉴赏（玻璃：320-420金刚石：24.40）,3.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。,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。,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.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.,海边、沙漠蜃景的成因,45,45,45,45,4.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,5.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.,光导纤维在医学上的应用:内窥镜,光纤通信,1880年，美国电话发明家贝尔就已经研究并成功地发送与接收了光电话1881年，贝尔宣读了一篇题为关于利用光线进行声音的产生与复制的论文，报导了他的光电话装置,1930年至1932年间，日本在东京的日本电报公司与每日新闻社之间实现了3.6公里的光通信，但在大雾大雨天气里效果很差.,1927年，英国的贝尔德首闪利用光全反射现象制成石英纤维可解析图像,相关资料,1951年，荷兰和英国进行柔软纤维镜的研制,1970年美国康宁公司用高纯石英首次研制成功耗损率为每公里20分贝的套层光纤，使通信不纤研究跃进了一大步一根光纤可以传输150万路电话和2万套电视.,1953年，荷兰人范赫尔把一种折射率为1.47的塑料涂在玻璃纤维上，形成比玻璃纤维芯折射率低的套层，得到了光学绝缘的单根纤维,80年代末，在不到10年时间内光缆就越过大西洋，联结了欧洲和美洲.1993年光缆跨过太平洋，把美国、加拿大和日本联结起来.,一、光疏介质与光密介质1.定义折射率较小的介质叫做光疏介质.折射率较大的介质叫做光密介质.2.理解相对性.以折射率为依据的，与介质的其它属性无关.,二、全反射1.全反射现象当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.2.临界角发生全反射形象时的最小入射角.3.临界角的计算4.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,即iC,三、全反射的应用会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等,1.一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的一端面射入，当入射角i在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出.当入射角为i时，光在棒的内侧面恰好发生全反射.求i的范围.,由图可知，光在左端面折射时的折射角,由折射定律得：,故有：,所以只