4.2光的全反射 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光 2、光的全反射 CONTENTS 01 理解光疏和光密介质 02 掌 握 光 的 全反射 03 了解全反射棱镜 04 目录 了解导纤维 05 典型例题 2 一、光密介质和光疏介质 1.光疏介质：折射率较小的介质 2.光密介质：折射率较大的介质 注意：（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)光疏介质与光密介质是相对的 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)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 (3)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小n=。 （1）折射角逐渐 ； （2）折射光线亮度逐渐 ； （3）反射角逐渐 ； （4）反射光线亮度逐渐 ； （5）当入射角增大到某一角度时，折射 光线 ，所有光线全部反射。 观察实验现象后回答，随着入射角的逐渐增大的过程中： 增大 减弱 增大 增强 消失 二、全反射 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，使折射角为90°，即折射光线消失，光线全部被反射回原光密介质的现象。 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。 2.发生全反射的条件：①光从光密介质射入光疏介质 ②入射角大于或等于临界角 3.折射率与临界角的关系：（光由介质射入真空中） 注意： n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。 界面 真空 介质 C 例1．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是（　　） D D 例2.某介质的折射率为 ，一束光从介质射向空气，入射角为60°， 图中哪个光路图是正确的？ 例3．一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（　　） A．频率小，发生全反射的临界角小 B．频率大，发生全反射的临界角小 C．频率小，发生全反射的临界角大 D．频率大，发生全反射的临界角大 C 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。 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。 三、全反射棱镜 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． 全反射棱镜的应用 自行车尾灯 全反射棱镜的应用 潜望镜 潜望镜 例4.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。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是(　　) 甲 乙 B 解析 四个选项产生的光路效果如图所示。 则可知选项B正确。 答案 B 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 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。 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（图 1）。 医学上用这种光纤制成内窥镜（图 2）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。 图2 图1 医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部