4.2全反射 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

第节2全反射高中物理选择性必修第一册第四章1.知道光密介质和光疏介质的概念，认识光的全反射现象。2.知道全反射棱镜及其应用。3.初步了解光导纤维原理及光纤技术对社会经济生活的重大影响。学习目标引入晶莹剔透的露珠水中的气泡看上去特别明亮为什么？1.光疏介质：折射率较小的介质2.光密介质：折射率较大的介质（1）光疏介质与光密介质是相对的。（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。3.光由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角4.光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角介质空气水酒精金刚石折射率1.000281.331.362.42一、全反射n1sinθ1＝

n2sinθ2介质1介质2

O折射率n1折射率n2思考与讨论：既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到90°时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大，会出现什么现象？介质1介质2

O折射率n1折射率n2介质1介质2

O折射率n1折射率n2如图，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。5.全反射：光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，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。

介质水各种玻璃金刚石折射率1.331.5~1.82.42临界角C48.8°32°~42°24.5°说明：从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加；当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．例：在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？

例：在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？

解：几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。1.全反射棱镜：截面是等腰直角三角形。2.

优点：（1）反射率高，几乎可达100%；（2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。二、全反射棱镜3.应用：精密光学仪器中，如显微镜、单反相机、望远镜……三、光导纤维1.光导纤维：（1）原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。（2）内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。2.应用：作为载体，传递信息（1）光纤通信：容量大、衰减小、抗干扰性强；（2）内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。本课小结

当堂检测1.如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面，且AB∥CD。光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是（）

A.不可能发生全反射B.有可能发生全反射C.只要入射角i足够大就能发生全反射D.不知玻璃折射率，无法判断解析：由图知，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由于AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。A正确。A2.［多选］如图所示为一直角棱镜的横截面，∠bac=90°，∠abc=60°。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=，若不考虑入射光线在bc面上的反射光，则有光线（）

A.从ab面射出 B.从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交 D.从bc面射出，且与bc面垂直解析：A错：由

得

，得全反射临界角

。

射到ab面的光线，入射角等于60°，发生全反射，则ab面上没有光射出。B、D对，C错：ab面上的反射光射到ac面上时入射角为30°，不发生全反射，ac面上既有折射光射出，又有反射光，由几何图形知，反射光射到bc面上时的入射角为0°，有光线从bc面射出。BD3.如图

所示，玻璃砖的截面为直角三角形AOB，∠B=30°，直角边AO长度为d。一单色光自距离A点处的D点垂直AO边射入该玻璃砖，第一次到达AB边时恰好发生全反射。已知光在真空中传播的速度为c，求：（1）此玻璃砖的折射率；（2）此光线第一次自BO边射出时折射角的正弦值；（3）此光线在该玻璃砖中传播的时间。解析：（1）光路如图所示，由几何知识，在AB边上的入射角∠C=60°。又sinC=。得此玻璃砖的折射率：n=。（2）由几何知识，在BO边上的入射角∠α=30°，由n=得此光线第一次自BO边射出时的折射角的正弦值sinβ=。（3）由几何知识知此光线在玻璃砖中传播的路程x=d又n=，t=，得传播时间：t=。4.如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n。光从它的一个端面射入，从另一个端面射出需要的最长时间为多少？（设光在真空中的传播速度为c）解析：要使光