4.2 全反射 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.2 全反射 2019人教版 高中物理（选择性必修第一册） 观察思考 水中的气泡看上去特别的亮，这是为什么呢？ 1.什么是光疏介质和光密介质？ 2.什么是全反射？ 3.发生全反射需要满足什么条件？ 4.什么是临界角？如何计算临界角？ 5.什么是全反射棱镜，其原理和特点是什么？ 6.什么是光导纤维，其原理和特点是什么？ 阅读思考 对于折射率不同的两种介质，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。 新课讲授 一、全反射 介 质 折射率 介 质 折射率 金刚石 2.42 岩 盐 1.55 二氧化碳 1.63 酒 精 1.36 玻 璃 1.5-1.8 水 1.33 水 晶 1.55 空 气 1.00028 光疏介质和光密介质是相对的。 新课讲授 思考与讨论 1、光疏介质和光密介质中光速大小是什么关系？ 2、光线和法线呈一定角度由光密介质射入光疏介质时入射角和折射角的大小关系是怎样的？ 3、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900时，会出现什么现象？ 光密介质Ⅰ 光疏介质Ⅱ θ1 θ2 新课讲授 演示实验 新课讲授 演示实验 （1）折射角逐渐增大； （2）折射光线亮度逐渐减弱； （3）反射角逐渐增大； （4）反射光线亮度逐渐增强； （5）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。 当光从玻璃射向空气，随着入射角的逐渐增大的过程中： 实验现象： 新课讲授 一、全反射 1、全反射：光由光密介质射入光疏介质时，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。 2、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。 临界角C 思考： 怎样计算光从折射率为n的某种介质射入空气（真空）发生全反射的临界角c？ 新课讲授 一、全反射 (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、发生全反射的条件： 光密介质Ⅰ 光疏介质Ⅱ θ θ θ≥C 新课讲授 一、全反射 光密介质Ⅰ 光疏介质Ⅱ C 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： 所以有： 新课讲授 一、全反射 介质 折射率 临界角 水 1.33 48.80 各种玻璃 1.5～1.9 32～420 金刚石 2.42 24.50 几种不同物质的临界角 新课讲授 典型例题 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？（水的折射率1.33） 解：如图，岸上所有景物发出的光，射向水面时入射角θ1分布在00到900之间，射入水中后的折射角θ2都在00至临界角之间。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。 由公式 和水的折射率 可求得临界角 设圆锥的顶角为α,则有 即圆锥的顶角为 新课讲授 二、全反射棱镜 全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜。 当光以垂直于直角边的方向（如图）射入玻璃时，在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，发生全反射。可以改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180° 新课讲授 二、全反射棱镜 全反射棱镜与平面镜相比，它的反射率很高，几乎可以达到100%，应用十分广泛。 新课讲授 演示实验 新课讲授 三、光导纤维 华裔科学家高锟在他33岁时提出：光通过直径几微米的玻璃纤维可以传输大量的信息。高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。 光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到几百微米之间，由内芯与外套两层组成。 新课讲授 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。 把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，图像就可以从一端传到另一端了。 光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。 三、光导纤维 新课讲授 三、光导纤维 光导纤维的应用十分广泛。 光纤通讯 光纤内窥镜 全反射 光疏介质与光密介质 全反射发生的条件 临界角 全反射的应用 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。 光疏介质和光密介质是相对的。 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 全反射棱镜 光导纤维 课堂小结 新课讲授 随堂练习 1、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.必须是单色光 A