高中物理 13.7《全反射》课件 新人教版选修3-4

1、13.7 全 反 射（一）,（一）光疏介质与光密介质,1、定义:,两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.,两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.,对光疏介质 n较小 同一频率的光在其中传播的V较大；,对光密介质 n较大 同一频率的光在其中传播的V较小。,1)、光疏介质与光密介质是相对而言的。没有绝对的光密介质.,例如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n水1.33 n玻璃1.51.9 n金刚石2.42。,对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。,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.,例如：水和酒精，n水1.33n酒精1.36，

2、 酒精相对于水是光密介质，但水酒精。,2、注意点:,光从光疏介质进入光密介质ri,光从光密介质进入光疏介质 r i,思考1： 光进入疏、密不同介质时的角度大小关系？,思考2：,光从光密介质射向光疏介质时，逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度时，折射角接近90，继续增大入射角，会发生什么现象？,演示观察,(二)全反射:,1、概念：,光从光密介质进入光疏介质时,当入射角增大到某一角度使折射角等于900,此时,折射光完全消失,入射光全部反回原来的介质中,这种现象叫做全反射.（P69）,2、临界角:,1)、定义:光从光密介质射向光疏介质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母C表示.,临界

3、角是指光由光密介质射向光疏介质时,发生全反射现象时的最小入射角,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,既有反射又有折射现象.,若入射角iC,则发生全反射现象.,当光由某种介质射入真空或空气时:,2)、临界角的计算:,尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸上的景物吗?你会发现水面上的所有景物，都出现在一个倒立圆锥里，为什么？,例题：,解：由临界角公式SinC=1/n和水的率n=1.33，可求得临界角C：,SinC=,C=arcsin,设圆锥的顶角为，则有,=2C=97.60,=48.80,1. 某玻璃的临界角为42，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的

4、分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为 ( ) A.小于42 B.小于60 C.小于90 D.无折射光线,C,练习:,2. 一束光从空气射向折射率为n= 的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则( ),BCD,A.当i45时会发生全反射现象 B.无论入射角是多大，折射角都不会超45 C.欲使折射角 =30应以i=45的角度入射 D.当入射角i=arctan 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直,(三)全反射的应用,1、全反射棱镜,1、光线由AB面垂直入射，在AC面发生全反射，垂直由BC面出射,横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜,2、光线由AC面垂直入射，在AB、 B

5、C面发生两次全反射，垂直由AC面出射,光路变化90 ,光路变化180 ,全反射棱镜典型应用,一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中第一次被玻璃前表面反射而形成的虚像S对S 的干扰最大,平面镜玻璃的前表面,平面镜玻璃的后表面,平面镜成像的缺陷,反光率高，接近100%，成像失真小。,应用：精密昂贵的光学仪器中，比如显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜,全反射棱镜的优点,(三)全反射的应用,2、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

6、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.,利用光纤可实现光纤通信，光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强.,利用光导纤维可以弯曲传光、传像，可制作各种潜望镜，医用内窥镜等.。,内窥镜的结构,光导纤维在医学上的应用,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。,（1）水或玻璃中的气泡看上去特别明亮,水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到人的眼睛中，人眼感觉会特别明亮。,（2

7、）在炎热的夏天，我们有时会看到远处柏油马路上显得特别明亮,因为贴近热路面附近的空气层稀薄，比上层空气的折射率小，从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，远远看上去，路面显得特别明亮，就像用水淋过一样。,常见的全反射现象：,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。如图所示，设一束从远处景物A发出的光线a以入射角i由折射率为n处射入空气层。,当n, i一定时，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角时，就会全反射。,(3)蜃景的成因和规律,人在C处逆着C光线看，可看到经全反射形成的倒立虚像；在B处逆着a光线看，也可看到经折射形成的正立虚像。,总之，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。,*(4)太阳光投射到小水滴上,产生色散现象.,红光和紫光相比（ ） A 在真空中传播时，紫光的速度比较大 B 在玻璃中传播时，红光的速度比较大 C 玻璃对红光的折射率较紫光大 D 从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光大,B D,练习:,2.如图所示，一束白光以较大的入射角射到三棱镜的一侧面上，从三棱镜的另一侧面射出，在屏上形成从红到紫的彩色光带.光入射角逐渐减小