4.2 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 4.2 全反射 学习目标 你能解释这个“魔术”中的物理原理吗？ 水中的气泡看上去特别明亮 晶莹剔透的露珠 炎热的夏天柏油路面有时看起来特别明亮 n空气=1.0028 光从空气到水中( 入射角θ1 折射角θ2 光从水到空气中(光路可逆) 入射角θ2 折射角θ1 空气相对于水是光疏介质 水相对于空气是光密介质 光从折射率较小的介质进入折射率较大的介质时，折射角小于入射角 光从折射率较大的介质进入折射率较小的介质时，折射角大于入射角 一、全反射 (4)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小( ). 光疏介质和光密介质 1.光疏介质和光密介质 (1)对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较___的称为光疏介质，折射率较___的称为光密介质。 (2)光疏介质和光密介质是_____ (填“相对”或“绝对”)的。 小 大 相对 θ1 θ2 空气 N N' A O B 介质 1 θ1 θ3 N N' A O B 空气 介质2 介质1与介质2相对空气都是光密介质 介质1相对介质2是光疏介质 由n1< n2知， 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90°时，会出现什么现象？ 随着入射角的逐渐增大：折射角逐渐 ；折射光线亮度逐渐 ；反射角逐渐 ；反射光线亮度逐渐 ；当入射角增大到某一角度时，折射角达到90º，折射光线 ，所有光线全部反射。 增大 减弱 增大 增强 消失 (1)全反射：光从____介质射入____介质时，同时发生折射和反射.如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越___，反射光却越来越___当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，____光完全消失，只剩下_____光的现象. 全反射现象 说明：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加；当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，光全部返回原来的介质，反射光线的能量等于入射光线的能量。 光密 光疏 弱 强 折射 反射 由 得 (3)全反射发生的条件 ①光从_____介质射入_____介质. ②入射角___________临界角. 说明：两个条件必须同时满足才能发生全反射现象。 90° C (2)临界角：恰好发生全反射，即折射角等于____时的入射角。用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝ 。 90° 光密 光疏 等于或大于 水中的气泡看上去特别明亮：光从水中射入气泡时，一部分光在分界面上发生了全反射. 晶莹剔透的露珠：光由水珠内部射向空气时，大部分光线发生了全反射，与折射出来的光线重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。 水 气泡 全反射现象 上现蜃景—海市蜃楼 海面上下层空气温度低，折射率大，上层空气温度高，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射回地面，观察者感觉这光线来自空中。 下现蜃景——沙漠蜃景 贴近地面空气温度高，折射率小，上层空气温度低，折射率大 。远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上，射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。 炎热的夏天柏油路面有时看起来特别明亮 贴近热路面附近的空气层比上层空气的折射率小，远处物体射向路面的部分光线发生了全反射，所以，从远处看，炎热夏天柏油路面有时看起来特别明亮。 如下表，分别列出了四种物质的折射率、密度值，据此思考以下问题： 介质 水 酒精 玻璃 金刚石 折射率n 1.33 1.36 1.5～1.9 2.42 密度/×103 kg/m3 1.0 0.8 2.5～3.0 3.52 (1)“两种介质相比较，密度大的介质一定是光密介质”，这种说法对吗？试举例说明。 不对，光密介质和光疏介质具有相对性，折射率是反映介质光学性质的物理量，与介质的密度没有必然联系。如酒精的密度比水的密度小，但其折射率比水的折射率大，酒精相对于水是光密介质。 讨论 (2)光从哪种介质射入空气更容易发生全反射？ 介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射，故光从金刚石射入空气更容易发生全反射。 介质 水 酒精 玻璃 金刚石 折射率n 1.33 1.36 1.5～1.9 2.42 密度/×103 kg/m3 1.0 0.8 2.5～3.0 3.52 讨论 (1)由AB面垂直入射时 (2)由AC面垂直入射时 方向变化90 ° 方向变化180 ° A B C C B A (3)由AB面水平入射时