光的全反射--高中物理

光的全反射物理选修3-4生活中有很多跟光有关的有趣的自然现象•比较不容易看到的有:•海市蜃楼视频.wmv•沙漠海市蜃楼.rm•比较容易看到的有:•路面全反射.mpg•水珠.mpg实验实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的直角边A的圆心O。思考:两者有何异同点?实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面。玻璃全反射.mpg不同点：①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气，入射角＜折射角②光从空气→玻璃，同时存在反射光和折射光；③光从玻璃→空气，当入射角达到某个角度时折射角达到90°，折射光线消失相同点：①入射角增大，反射角增大，折射角也增大；②入射角增大，反射光强度增加，折射光强度减弱；③在半圆形界面，光的入射角皆为零度，光不偏离直线传播；而在直径AB的分界面，光偏离原直线传播。光由一种透明介质射到另一透明介质,光线不发生折射，而全部返回到原介质中的传播现象叫全反射现象全反射现象:问:是否只有玻璃才能发生全反射呢?水全反射.rm从以上的实验中,我们可以得到什么结论呢?什么情况下发生了全反射?•1光从玻璃(或水)介质到空气•2入射角要大于某个值我们现在研究当光从玻璃介质斜射入空气的过程,通过前面的学习我们知道光由玻璃介质斜射入空气时，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°．θ1θ2介质NN'AOB空气θ1θ2介质NN'AOB空气折射角θ2为90°时，会发生什么情况？光由玻璃介质射入空气时，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．折射角θ2为90°时，发生全反射现象．θ1θ3介质NN'AOC空气θ1θ2介质NN'AOB空气θ3C全反射θ1θ3玻璃介质NN'AOB空气在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即折射角等于90°时的入射角叫做临界角,是一个很重要的物理量．临界角用C表示当光线从玻璃介质射入空气介质时，如果入射角等于或大于临界角，就发生全反射现象．θ1≥临界角C发生全反射现象因而：nC1sin临界角光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临界角C就是折射角等于90°时的入射角，根据折射定律可得：水的临界角为48.80各种玻璃的临界角为320-420金刚石的临界角为24.40nCCsin1sin90sin思考:光从空气射向玻璃中会发生全反射吗?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．θ1θ3NN'AOBθ1θ2空气NN'AOB光疏介质和光密介质介质1空气介质2介质1相对介质2是光疏介质介质1与介质2相对空气都是光密介质θ2θ3＞n１＜n2光疏介质和光密介质是相对的．发生全反射的条件①光从光密介质进入光疏介质；②入射角等于或大于临界角．思考:光从玻璃介质射向水中会发生全反射吗?海市蜃楼全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释C蜃景.swf1、光线由AB面垂直入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面垂直入射变化90°变化180°全反射棱镜全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释ABCCBA在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．在AB、BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．全反射棱镜在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向．望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度．缩短镜筒的长度全反射棱镜一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，但是银面容易脱落．因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%提高反射率在实际的潜望镜里用全反射棱镜代替平面镜潜望镜潜望镜.mpg光导纤维光纤通信光纤潜望镜内窥镜原理：结构：应用光的全反射全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释包层与内芯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光导纤维内窥镜光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信．光纤容量大、衰减小、抗干扰性强．虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的．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？全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释C水的折射率为1.33所以C=48.80则有圆锥顶角θ=2C=97.60nC1sin小结1、光疏介质、光密介质2、全反射定义临界角C全反射的产生条件3、全反射原理的应用实例全反射棱镜光导纤维海市蜃楼nC1sin解题指导[例题1]光在某种介质中的传播,介质的折射率为2，若要使光从此介质射向真空时发生全反射，则入射角不可能的值是：[]A.150B.300C.450D.600A(例题2)某介质的折射率为√2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的?[]D(例题3)劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不同的解释,其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用,因而较亮.B.空气泡对光线有发散作用.因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮.D(例题4)如图所示，一束光以45°的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60°角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。由此可知，该棱镜材料的折射率为________，该棱镜的顶角θ的大小为____√27502、在研究全反射现象中，刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角是一个很重要的物理量，叫做临界角C。1、定义：（当光从玻璃射向空气时，一部分光从分界面上折射到空气中，一部分光反射回玻璃内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。）当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。3、临界角C是折射角等于90°时的入射角，据折射定律及光路可逆性可计算出光从介质射入空气时,C和折射率的关系：4、产生全反射现象的条件：①光从光密介质射入光疏介质②入射角≥临界角知识结构nCCCn1sin,sin1sin90sin0即：