第02讲 全反射-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

第02讲 全反射 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1．知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性． 2．理解全反射现象，掌握临界角的概念和全反射的条件． 3．利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题． 4．了解全反射棱镜和光导纤维． 1．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 2．理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象． 3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决相关的问题． 4．了解全反射棱镜和光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用． ( 知识精讲 ) 知识点01 全反射 1．光密介质和光疏介质 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 光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角，光从光密 介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 2.全反射及发生条件 (1)全反射及临界角的概念 ①全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象． ②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示． (2)全反射的条件：要发生全反射，必须同时具备两个条件： 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． (3)临界角与折射率的关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝(公式)． 【即学即练1】(多选)关于全反射，下列说法中正确的是(　　) A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线 B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象 C．光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象 D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面处发生了全反射 知识点02 全反射的应用 1．全反射棱镜 (1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜． (2)光学特性：①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了90°．②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°． 2．全反射棱镜的作用及应用 (1)作用：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜，全反射棱镜是一种特殊的棱镜，在光学仪器中用来改变光的方向． (2)应用：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． 3．光通过全反射棱镜时的几种方式： 入射方式 项目 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB、BC AC 光线方向改变角度 90° 180° 0°(发生侧移) 【即学即练2】如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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。下面说法中正确的是(　　) A．汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B．汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C．汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射 D．汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射 知识点03 光导纤维 1．光导纤维的传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出．光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列．就可以传播图像． 2．光导纤维的折射率 设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示，则有sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝. 由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向真空中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维折射率要比大些． 【即学即练3】如图所示，一根长为l＝5.0 m的光导纤维用折射率n＝的材料制成．一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出，求： (1)该激光在光导纤维中的速度v. (2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间． 知识点04 日常生活中的全反射 1．透明体中的气泡看起来特别亮 光照射到透明体上时，光线绝大多数穿过透明体．若透明体中有气泡，进入透明体中的部分光线射到空气泡上时，由于透明体的折射率大于气泡的折