4.2 全反射（课件）（含视频）-2021-2022学年下学期高二物理同步精品课堂（新教材人教版选择性必修第一册）

第四章 光 第2节 全反射 学易同步精品课堂 新教材人教版 物理（选择性必修第一册） 课堂引入 水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮,像水洗过的一样。这又是为什么呢？ 1.光疏介质：折射率较小的介质（光在光疏介质中传播速度相对较大）。 2.光密介质：折射率较大的介质（光在光密介质中传播速度相对较小）。 一、光疏介质和光密介质 特别提醒： 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。如,酒精的密度比水小,但酒精和水相比,酒精是光密介质。 3.光疏介质与光密介质是相对的 任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。如，水、水晶和金刚石三种物质相比较，水晶对水来说是光密介质，对金刚石来说则是光疏介质。 4.光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小n=。 一、光疏介质和光密介质 5.折射角与入射角：光由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角。光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角。 O 空气 水 光疏介质 光密介质 思考：光由光密介质进入光疏介质时，如果入射角不断增大，使折射角增大到90º 时，会出现什么现象？ O 光疏介质 光密介质 空气 水 一、光疏介质和光密介质 实验与观察1 实验与观察2 现象：随着入射角的逐渐增大的过程中，折射角逐渐增大 ；折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大；反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，所有光线全部反射。 全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，入射角逐渐增大到某一角度，光线全部被反射回原光密介质的现象。 二、全反射 临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于900角时的入射角叫做临界角。用C表示。 玻璃 空气 发生全反射的条件 （1）光从光密介质射入光疏介质； （2）入射角等于或大于临界角； 临界角C的大小由折射率可得： 临界角的正弦值： 二、全反射 玻璃 空气 由于不同介质的折射率不同，在光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角是不一样的。怎样计算光从折射率为 n 的某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角 C ？ 思考与拓展 二、全反射 计算时可以先考虑图的情形——光以接近 90°的入射角从空气射入介质，求出这时的折射角。根据光路可逆的道理，也就知道光从介质射入空气时发生全反射的临界角了。 介质 水 玻璃 金刚石 折射率n 1.33 1.5~1.9 n＝2.42 临界角C 48.8 ° 32 °~ 42 ° 24.4 ° 二、全反射 不同介质的临界角 全反射棱镜：玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。 三、全反射棱镜 与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。 当光线由AB面垂直入射时： 横截面是等腰直角三角形的棱镜 当光线由AC面垂直入射时： 变化90 ° 变化180 ° A B C C B A 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． 三、全反射棱镜 全反射棱镜的应用 双筒望远镜中的全反射棱镜 三、全反射棱镜 全反射棱镜的应用 三、全反射棱镜 自行车尾灯 全反射棱镜的应用 三、全反射棱镜 潜望镜 潜望镜 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，以消除多余的像． 当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生多个像，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%。 三、全反射棱镜 1966 年，33 岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（optical fiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了全反射原理。 高锟（1933-2018） 四、光导纤维 如图,激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。 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。这就是光导纤维导光的原理。 实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。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套的界面上发生全反射。 四、光导纤维 原理