高考物理 全反射知识和试题解析_第1页
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文档简介

问题1：什么是全反射？答：如图所示，在上一节课的学习中，我们已经知道当光从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生变化：在两个介质的交界面上会发生反射现象，进入另一种介质后会发生折射现象。而光的全反射现象，顾名思义，就是光在传播过程中只发生反射现象，不发生折射的现象，如图所示。第一个发现光的全反射现象的物理学家是开普勒（你没看错，就是发现行星运动三定律的那个开普勒）。他在1611年试图通过一些实验探究光的折射规律时没有得到正确的折射定律（斯涅耳发现于1621年）却发现了光的全反射现象。问题2:在什么条件下，光会发生全反射？答：利用实验可以探究光发生全反射的条件。如动图所示的大量实验发现：当光从折射率较大的介质射入折射率较小的介质，入射角超过某一角度时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，此时发生的现象就是全反射。物理学中把折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质。显然，密和疏是一个相对的概念，观察下面的表格可知：水相对于空气是光密介质，但相对于玻璃则是光疏介质。物理学中把发生全反射现象时的最小入射角称做临界角，用符号C表示。因此发生全反射现象需要两个必要条件：①光从光密介质射向光疏介质②入射角大于等于临界角，即i≥C。问题3：为什么满足上面的条件，光会发生全反射？答：如图所示，当光从空气射入水中时，根据折射定律可知：当入射角i增大时，折射角r也随之增大。由于入射角i不能等于或者大于90°，因此sini<1。即：根据光路是可逆的，可知若光从水中射入空气中时的入射角大于等于临界角C时，其中

不会存在折射光线，否则将违反折射定律。因此在这种情况下，光在传播过程中只发生反射，不发生折射，也就是发生了全反射现象。问题4：生活中有哪些现象与光的全反射有关？光的全反射现象在技术中有哪些应用？答：如图所示，熏黑的铁球放在水中呈现银色，水中的气泡看上去特别明亮，夏天公路的远处看上去似乎有水，海市蜃楼和沙漠蜃景的成因都与光的全反射有关。任何物理过程都遵循能量守恒定律。因此光同时发生反射和折射时，入射光的总能量等于反射光的总能量和折射光的总能量之和，即E入=E反+E折当发生全反射现象时，由于不存在折射光线，因此光被反射后的能量损失很小。全反射的这个优点被广泛应用于技术中：如图所示的光导纤维（简称光纤）是现代通信和网络技术中重要的材料，把载有声音、图像和各种数字信号的激光从光纤的一端射入光纤

中，激光在光纤中发生多次全反射后从另一端射出，这种信息传递方式容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输质量高。医学上，医生用光导纤维制成的内窥镜来检查人体胃、肠器官等脏器的内部，也可利用光导纤维成像技术辅助做微创手术。如图所示，潜望镜中使用的全反射棱镜是如图所示的直角棱镜，

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