4.2全反射 课件-2024-2025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 第2节 全反射 新教材人教版 物理（选择性必修第一册） 水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮,像水洗过的一样。是为什么呢？ 新知引入 1、折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 n12与入射角、折射角大小无关，只与两种介质的性质有关 2、折射率：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，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。 或 温故知新 3 1、光从真空射向介质时，入射角和折射角谁大？ 反之，光从介质射向真空，二者谁大？ 2、参考下表，如果光从玻璃射向金刚石，入射角和折射角谁大？如果光从金刚石射向玻璃，入射角和折射角谁大？ 介质 水 玻璃 金刚石 折射率n 1.33 1.5~1.9 n＝2.42 思考与讨论 4 1.光疏介质： 2.光密介质： 一、光疏介质和光密介质 特别提醒： 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。如,酒精的密度比水小,但酒精和水相比,酒精是光密介质。 阅读课本，总结什么是光密介质，什么是光疏介质？ 折射率较 的介质（光在光疏介质中传播速度相对较 ） 折射率较 的介质（光在光密介质中传播速度相对较 ） 小 大 大 小 3.说明: (3)光疏介质中的角大 n1 n2 n= 一、光疏介质和光密介质 (2) 光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。 介质 空气 水 酒精 金刚石 折射率 1.00028 1.33 1.36 2.42 (1)“光密介质”和“光疏介质”是相对而言的，是以折射率为依据界定的。 5.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 O 光疏介质 光密介质 空气 水 一、光疏介质和光密介质 思考1：随着入射角不断增大，折射角能增大到90°吗？ 思考2：折射角增大到90º 时，会出现什么现象？ 实验与观察1 观看视频，观察： 1.入射角与折射角大小 2.折射角为90°时的现象 3.光线亮度 实验与观察2 现象:随着入射角的逐渐增大的过程中: 1.折射角逐渐 ,折射光线亮度逐渐 ; 2.反射角逐渐 ,反射光线亮度逐渐 ; 3.入射角增大到某一角度,折射角度达到90°,折射光 ,所有光线全部反射。 增大 减弱 增大 增强 消失 1、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。 二、全反射 2、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。 玻璃 空气 C 二、全反射 玻璃 空气 3、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； 临界角的正弦值： 临界角C的大小由折射率可得： ②折射率，临界角C，越容易发生全反射 ①折射率n不同，临界角C就不同 1.000 28 空气 1.54 水晶 1.33 水 1.5~1.9 玻璃 1.36 酒精 1.63 二硫化碳 1.55 岩盐 2.42 金刚石 几种介质的折射率 几种介质对空气的临界角 48.6° 水 30°~42° 玻璃 47.3° 酒精 38.1° 二硫化碳 42.9° 甘油 24.4° 金刚石 临界角 物质（液体） 临界角 物质（固体） 二、全反射 总结：折射率越大，临界角越小 结论：光从水中射向空气时，一部分光在分界面上发生了全反射。 学以致用 草叶上露珠特别明亮，为什么？ 三、全反射棱镜 1.全反射棱镜：截面是等腰直角三角形 2.优点： （1）反射率高，几乎可达100%； （2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。 三、全反射棱镜 3、光通过全反射棱镜时的几种入射方式 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB、BC AC 光线方向改变角度 90° 180° 0°(发生侧移) 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 全反射棱镜的应用 三、全反射棱镜 自行车尾灯 全反射棱镜的应用 三、全反射棱镜 潜望镜 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 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 四、光导纤维 四、光导纤维 1.光导纤维：由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成，因为内芯的折射率比外套的大，所以，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 2.优点： 容量大、衰减小、抗干扰性强 原理：利用全反射原理 四、光导纤维 结构： 光纤 四、光导纤维 一路光纤的传输能力理论值为二十亿路电话，一千万路电视。虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的。 3.应用： 光纤通讯：传递信息 四、光导纤维 医用内窥镜 光导纤维在医学上的应用 内窥镜：用来检查人体内脏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。 四、光导纤维 装饰照明：利用光导纤维抗冲击性强，可用距离长，柔软且加工性很好，输出光色变换丰富等特点来装饰照明 做一做:水流导光 将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔（图激光可由激光笔产生），观察光的传播路径。 水流导光 四、光导纤维 原理：和光导纤维（光纤）是一个原理，光在从一种介质到另一种介质中的时候会发生反射和折射，使得光在介质内部多次反射最终从另一个方向投射出来。 视频 ：水流导光 四、光导纤维 五、学以致用 海市蜃景和沙漠蜃景有区别吗？ 课堂小结 光疏光密 全反射 应用 折射率较小的介质称为光疏介质； 折射率较大的介质称为光密介质。 全反射发生的条件:① 光从光密介质进入光疏介质; ②入射角等于或大于临界角. 全反射棱镜、光导纤维 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。 $$