4.2 全反射 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

课题:光的全反射 高二物理备课组 一、全反射 光疏介质和光密介质 光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质. 光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质. 光疏介质与光密介质具有相对性 密 疏 1 2 1 2 密 疏 1> 2 1< 2 n水<n玻璃,水是光疏介质 n水>n空气,水是光密介质 演 示 观察全反射现象 如图,让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上,在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角,观察反射光线和折射光线的变化。 实验现象:同时发生折射和反射现象。如果入射角逐渐增大,折射光变弱,反射光变强。当入射角增大到某一角度,折射光完全消失,只剩下反射光。 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 90 时,会出现什么现象? 随着入射角的逐渐增大的过程中 折射角逐渐增大 ; 折射光线亮度逐渐减弱; 反射角逐渐增大; 反射光线亮度逐渐增强; 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。 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,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。 发生全反射的条件 (1)光从光密介质射入光疏介质; (2)入射角等于或大于临界角; 思考与讨论: 怎样计算光从折射率为 n 的某种介质射入空气(真空)发生全反射时的临界角 C ? 临界角C的大小由折射率可得: 临界角的正弦值: 临界角的正弦值: 二、全反射 若某光密介质相对于空气的折射率为n,则光从这种介质射入空气时,全反射的临界角为多大?(画图分析) 三、全反射棱镜 画出以下三个图中光从垂直于三棱镜的边射入三棱镜后到射出三棱镜的光路图: 全反射棱镜的应用 双筒望远镜中的全反射棱镜 三、全反射棱镜 潜望镜 对于精密的光学仪器,如照相机、望远镜、显微镜等,就需要用全反射棱镜代替平面镜,以消除多余的像. 当然,如果在玻璃的前表面镀银,就不会产生多个像,一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银, 但是银面容易脱落.因此对于精密的光学仪器,如照相机、望远镜、显微镜等,就需要用全反射棱镜代替平面镜.与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%。 三、全反射棱镜 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。 四、光导纤维 例题 课堂练习 【典例1】(2022 四川省富顺县城关中学高二期中)一束由a、b两种单色光组成的复色光从水中射入空气中,并分成a、b两束,下列关于a、b两束单色光的说法正确的是( ) A.若水中入射光SA的入射角不断增大,则a光先发生全反射 B.a光的折射率比b光的折射大 C.在真空中a光的速度比b光大 D.在水中a光的传播速度比b光的大 【正确答案】D 典例分析 【典例2】(2022 福建三明 高二期中)如图所示,MN是空气与某种液体的分界面,一束红光由空气射到分界面,一部分光被折射,一部分光进入液体中。当入射角是450时,折射角为300,求: (1)该液体对红光的折射率n; (2)该液体对红光的全反射临界角C。 典例分析 【典例3】(2022 福建省连城县第一中学高二阶段练习)有一玻璃棱镜,横截面为如图所示的圆心角为90 的扇形,扇形的半径为R,一束细光以垂直于OP的方向射向OP界面,当入射点M距O点0.5R时,在圆弧PQ界面上的折射角为45 。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)求此种玻璃的折射率; (2)若此入射光可以在OP方向上移动,是否存在 反射光垂直OQ方向从OQ界面射出的情况;如果有,请作出最简单的光路图,并求出此种情况下光在该玻璃棱镜中的传播时间。 典例分析 Lavf57.62.100 $$