17-02全反射-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

02.全反射 问题.折射率是怎样定义的？ 定义1：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率 定义2：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比 问题.光从一种介质进入另一种介质，折射角总是变小吗？ 答：不一定。 一.光疏介质与光密介质 对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较小的称为光疏介质，折射率较大的称为光密介质 问题：水晶是光疏介质还是光密介质？ 光疏介质、光密介质具有相对性。 材料 水 水晶 金刚石 折射率 1.33 1.55 2.42 一.光疏介质与光密介质 注意： 光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。 即光疏介质n小夹角大(介质中v也大) 即光密介质n大夹角小(介质中v也小) 问题：光由光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，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？ 现象：1.当光线从光密介质射向光疏介质时，同时存在反射光线和折射光线 2.入射角增大过程中，反射角、折射角均增大，且折射光线越来越弱，反射光线越来越强。 3.入射角增大到90˚时，折射光线完全消失 二.全反射 全反射：光从光密介质射入光疏介质，入射角增大到90˚时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射，这时的入射角叫作临界角，用C表示。 发生全反射的条件： ①光密到光疏，②入射角大于等于临界角 介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 现象解释： 为什么水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮？ 因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故。 例1.某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为( ) A.小于42°B.小于60° C.小于90°D.无折射光线 例2.光在某种介质中的传播速度1.5×108m/s，则光从此介质射向真空并发生全反射的临界角是( ) A.15°B.30° C.45°D.60° C B 3 分析：如图，岸上所有景物发出的 光，射向水面时入射角θ1分布在0˚ 到90˚之间，射入水中后的折射角θ2 都在0˚至临界角C之间。 解：几乎贴着水面射入水里的光线， 在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C。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。 三.全反射的应用 1.全反射棱镜： 截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜 原理： 利用全反射改变传播方向 注意： ①玻璃的临界角为32˚~42˚ ②当光垂直于它的任意一个界面射 入后，都会在其内部发生全反射 ③与平面镜相比，它的反射率高， 几乎可达100% 45˚ 45˚ 三.全反射的应用 1.全反射棱镜： 三.全反射的应用 2.光导纤维 1966年华裔科学家高锟提出光纤通 讯的设想，43年后获得2009年诺贝 尔物理学奖。由于高锟制造出世界 上第一根光导纤维，被誉为“光 纤通讯之父”。 三.全反射的应用 2.光导纤维 光导纤维的直径只有几微米到一百微米，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。 三.全反射的应用 2.光导纤维 如果把光导纤维聚集成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端。医学上用这种光纤制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。 实际的内窥镜装有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行照明，另一组把体内的图像传出供医生观察。 三.全反射的应用 2.光导纤维 光可以作为载体来传递信息，实现光纤通信。光纤通信发展很快，家庭已实现了光纤入户，我国光缆线路已经与通信卫星、微波接力站、普通电缆相结合，构成了现代国家的“神经系统”。 光纤通信特点： ①传输容量大②衰减小③抗干扰性强④保密性强 海市蜃楼现象 海市蜃楼原理解释 思考：在天气晴朗的时候，特别是在炎热的夏天我们会看到远处柏油马路上显得特别明亮，甚至还能看到倒影，到那儿一看地面是干的，为什么？ 例4.如图所示,一半径为R的玻璃半球，折射率为1.5，现有一束均匀的平行光垂直入射到整个半球的底面上，进入玻璃半球的光线中不能直接从半球面出射的光线所占的百分比为多少? C 例5.如图所示,AB为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。 例6.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,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出