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

4.2 全反射 学习目标 1、认识光的全反射现象。 2、知道光密介质和光疏介质的概念。 3、知道全反射棱镜及其应用。 4、初步了解光导纤维的工作原理及光纤技术对社会经济生活的重大影响。 导入 思考： 水中的气泡看上去特别的明亮，这是为什么？ 内容讲解 一、光疏介质与光密介质 思考： 1、光从一种介质射入另一种介质时，折射角和入射角的大小有什么关系？ 光疏介质：折射率较小的介质。 光密介质：折射率较大的介质。 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 2、光在不同介质中的传播速度一样吗？ 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。 一、光疏介质与光密介质 1、根据 折射率大的介质中角度会较小。光从光、质射入光疏介质时， 折射角大于入射角。 对光疏介质：n 较小，同一频率的光在其中传播的v 较大；对光密介质：n 较大，同一频率的光在其中传播的v 较小。 2、根据 一、光疏介质与光密介质 ①光疏介质光密介质是相对而言的，只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质，没有绝对的光疏、光密介质。 ②光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的,与介质的其他属性(如密度等)无关。 思考 二、全反射 思考： θ1 θ2 N N' A O B 光疏介质 光密介质 B θ1 θ2 N N' A O 光密介质 光疏介质 逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度，折射角接近90°时，继续增大入射角，这时会发生什么情况？ 二、全反射 演示：全反射现象 二、全反射 逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 二、全反射 全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。 B C N N' A O 光密介质 光疏介质 临界角：光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于90°时的入射角，叫作临界角。字母C表示。 注：临界角是发生全反射时的最小入射角。 二、全反射 发生全反射的条件： （1）光从光密介质射入光疏介质； （2）入射角大于等于临界角。 临界角的计算： 当光由某种介质射入真空或空气时 三、全反射棱镜 三、全反射棱镜 形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。 三、全反射棱镜 光学特性 ①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，光线垂直于另一直角边射出。 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°。 45° 45° 45° 45° 三、全反射棱镜 双筒望远镜使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度。 精密昂贵的光学仪器中，如显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜，自行车尾灯…… 应用 与平面镜相比，其反射率高，几乎达到100%；由于反射面不必涂敷任何反光物质，所以反射时成像失真小。 四、光导纤维 结构：直径只有几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成。 工作原理：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，使反射光的能量最强，实现远距离传送。 四、光导纤维 优越性：容量大、衰减小、抗干扰性强。 应用：光纤通信、内窥镜等。 玻璃纤维束 内窥镜 四、光导纤维 若光导纤维的折射率为n，在端面上入射光满足什么条件，才能使 光在光导纤维中不断发生全反射，从一端传到另一端？ 入射角 只要不大于 ，光线就能连续不断地发生全反射，从光导纤维的一端传到另一端。 思考： 例题分析 五、例题分析 例1 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？ 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。 五、例题分析 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。 由公式 和水的折射率 n ＝ 1.33，可求得临界角 设圆锥的顶角为 α，则有 α ＝ 2C ＝ 97.6° 即圆锥的顶角为 97.6°。 五、例题分析 例1 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，其框外光线如图所示，方框内有两个折射率为n＝1.5的全反射玻璃棱镜．在框内画出两个棱镜的放置方式并作出光路图。 六、总结 谢谢！ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2