4.2 全反射-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第一册）

4.2 全反射 SHAPE \* MERGEFORMAT 课程标准 课标解读 1.知道光疏介质、光密介质,认识光的全反射现象。 2.知道产生全反射的条件,能解释全反射现象,会计算临界角。 3.知道全反射棱镜及其应用,初步了解光导纤维的工作原理。 1.认识光的全反射现象，知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念. 2.理解发生全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象. 3.知道全反射棱镜及其应用. 4.了解光导纤维的工作原理及其在生产、生活中的应用 SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01 全反射现象 1.光疏介质和光密介： 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．光疏介质与光密介质是相对的． 2.全反射现象定义： (1)临界角：光由光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°，这时的入射角叫做临界角． (2)全反射现象：当光线由光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，就发生全反射现象，也叫做全内反射． 3.全反射的应用 (1)全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射改变光路． (2)光导纤维：由折射率较大的内层纤芯和折射率较小的外面包层组成，光传播时在内层纤芯与外面包层的界面上发生全反射． 【即学即练1】(多选)下列说法正确的是(　　) A． 因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质 B． 因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质 C． 同一束光，在光密介质中的传播速度较大 D． 同一束光，在光密介质中的传播速度较小 【答案】BD 【解析】因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝可知，光在光密介质中的传播速度较小． 【即学即练2】(多选)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 【答案】AC 【解析】当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或是大于临界角，就会发生全反射现象，故A、C正确． 知识点02 激光的特点及应用 性质 应用 相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信 平行度：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光会聚一点，读取光盘上记录的信息等 亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内聚集很大的能量 用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，核工业中用激光激发核反应等 【即学即练3】光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是(　　) A． n1＞n2，α大于某一值 B． n1＜n2，α大于某一值 C． n1＞n2，α小于某一值 D． n1＜n2，α小于某一值 【答案】C 【解析】光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于等于临界角，所以α应小于某一值．故C正确，A、B、D错误．故选：C. SHAPE \* MERGEFORMAT 考法01全反射 1．光疏介质和光密介质 　　名称 项目 光疏介质 光密介质 定义 折射率较小的介质 折射率较大的介质 传播速度 光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小． 折射特点 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角． (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角． 备注 (1)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小． (2)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义. 2．全反射现象 (1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用C表示，C＝arcsin . (2)全反射发生的条件 ①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． (3)全反射现象中能量分配关系 ①折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增强． ②当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减弱到零(即折射角为90°)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象． 【典例1】如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面．已知这种介质的折射率n＞2，则(　　)