1、,第四章 光的折射,4.3 光的全反射,1.理解光疏介质和光密介质，了解“疏”与“密”是相对的. 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图. 4.了解全反射棱镜和光导纤维.,学习目标定位,学习探究区,一、全反射,二、全反射的应用,一、全反射,问题设计,返回,如教材图所示，让光沿着半圆柱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. 答案 由实验可以看到，当光沿着半圆柱形的玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃
2、砖内，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，折射光完全消失，只剩下反射光.,要点提炼,返回,一、全反射,1.光疏介质和光密介质 任何介质的绝对折射率都 1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质. 2.全反射现象 (1)临界角： 时的入射角称为全反射临界角，简称 临界角，用C表示，sin C .,大于,折射角为90,返回,一、全反射,(2)全反射发生的条件 光从 介质射入 介质. 入射角 临界角. (3)全反射遵循的规律 折射角随着入射角的增大
3、而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，亮度 ，而反射光线的强度增强，亮度 .,光密,光疏,大于或等于,减弱,增强,返回,一、全反射,当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线完全消失(即折射角为 )，入射光线的能量 反射回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.,90,全部,返回,一、全反射,为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？ 答案 水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光入射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮.,延伸思考,二、全反射的应用,返回,问题设计,1.如图1所示，自行车后面有尾
4、灯，它虽 然本身不发光，但在夜间行驶时，从后 面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时， 会有较强的光被反射回去，使汽车司机注 意到前面有自行车.那么自行车的尾灯利用了什么原理？ 答案 利用了全反射的原理.,图1,二、全反射的应用,返回,2.素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原理吗？ 答案 光纤通讯利用了全反射的原理.,二、全反射的应用,1.全反射棱镜的特点 (1)当光 于它的一个界面射入后，会在其内部发生 (如图2).全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%. (2)反射面
5、不必涂任何反光物质，反射失真小.图2,返回,要点提炼,垂直,全反射,二、全反射的应用,2.光导纤维的结构与应用 (1)光导纤维传光原理： 原理. (2)光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套 ，光传播时在内芯和外套上发生 .如图3所示.图3 (3)光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜.,返回,全反射,大,全反射,返回,延伸思考,二、全反射的应用,返回,典例精析,例1 如图4所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )图4,一、对全反射的理解,返回,一、对全反射的理解,典例精析,A.假若三条光线
6、中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线 B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射 C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射 D.假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大,返回,典例精析,解析 三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折.在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A对.,一、对全反射的理解,返回,典例精析,假若光线b
7、O能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此，cO光线不一定能发生全反射.所以选项B错，C对. 假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO和光线cO都不能发生全反射，但bO光线的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即光线bO的反射光线亮度较大，所以D对，本题答案选A、C、D. 答案 ACD,一、对全反射的理解,返回,典例精析,二、全反射的应用,返回,典例精析,解析 当光线在水面发生全反射时，有当光线从左侧射入时，由折射定律有联立以上两式，代入数据可
8、得,二、全反射的应用,返回,典例精析,例3 光导纤维的结构如图6所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.以下关于光导纤维的说法正确的是( )图6,二、全反射的应用,返回,典例精析,A.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 B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用,二、全反射的应用,返回,典例精析,解析 光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外
9、套的界面上发生全反射. 答案 A,二、全反射的应用,返回,典例精析,例4 空气中两条光线a和b从方框左侧入射， 分别从方框下方和上方射出，其框外光线如 图7所示.方框内有两个折射率n1.5的玻璃 全反射棱镜.下图给出了两棱镜的四种放置方 式的示意图.其中能产生图中效果的是( ),二、全反射的应用,图7,返回,典例精析,解析 四个选项产生光路效果如下图：由上图可知B项正确. 答案 B,二、全反射的应用,返回,课堂要点小结,全反射,全反射现象,全反射条件,由光密介质射入光疏介质,入射角大于等于临界角,临界角,应用,全反射棱镜,光导纤维,sin C,自我检测区,1,2,3,4,1.(对全反射的理解)
10、光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是( ) A.a是光密介质，b是光疏介质 B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C.光的入射角必须大于或等于临界角 D.光的入射角必须小于临界角,1,2,3,4,AC,2.(全反射的应用)关于光导纤维的说法，正确的是( ) A.光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大 B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小 C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的 D.在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不
11、能导光的,1,2,3,4,解析 光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，且内芯的折射率比外套的大.载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点.在实际应用中，光纤是可以弯曲的.所以答案是C. 答案 C,1,2,3,4,3.(全反射的理解)(2014福建13)如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ),1,2,3,4,1,2,3,4,解析 光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在
12、界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，选项C错误. 当光从空气入射玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误. 答案 A,4.(全反射的理解)如图8所示，ABCD是平面 平行的透明玻璃砖，AB面和CD面平行，它 们分别是玻璃和空气的界面，设为界面和 界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界 面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，则( ),1,2,3,4,图8,A.只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象 B.只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象 C.不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象 D.不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象 解析 在界面：光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不会发生全反射现象，选项C正确；,1,2,3,4,在界面：光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面和界面平行，光由界面进入玻璃后再到达界面，在界面上的入射角等于在界面上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D也正确. 答案 CD,1,2,3,4,
