4.3 光的全反射与光纤技术 课件 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第一册

第三节 光的全反射与光纤技术 一、光的全反射现象 光从空气斜射入玻璃中 光从玻璃斜射入空气中 光路可逆 思考：如果继续增大入射角，又将发生什么情况？ 1.问题设置 2.实验探究 光从玻璃缸的一侧向上斜射到水与空气的界面，观察实验现象。 思考：（1）激光从水中射向空气，不断增大入射角，可以观察到什么现象？ （2）激光从空气射向水中，不断增大入射角，可以观察到什么现象？ 3 3.概念建立 （1）入射光线全部反射回折射率较大的介质中的现象，称为光的全反射。 （3）折射角等于90°时的入射角称为临界角，记作ic。 思考： a.激光从水中射向空气，一定可以发生全反射吗？ b.比对两种情形，归纳发生全反射的条件是什么？ 提示：从两种介质的折射率进行思考，把握入射角的变化特点。 条件一：全反射现象必须激光从折射率大的介质射向折射率小的介质。 条件二：入射角必须大于等于某一个特殊角（临界角）。 （2）光密介质：折射率较大的介质；光疏介质：折射率较小的介质。 临界角与折射率之间的关系为 4 【随堂练习】 如图所示，光线从空气垂直射入棱镜界面的BC边上，棱镜的折射率n=。请作出相应的光路图，并求这条光线离开棱镜时与界面的夹角。 提示： （1）题中给出棱镜的折射率有什么意义？ （2）光线从空气垂直射入棱镜BC边、从棱镜射向与空气的交界AB边，光路会发生怎样的变化？会否发生全反射？ 【答案】 5 【生活中的全反射现象——海市蜃楼】 在风平浪静的海面上空或是在炎热干燥的沙漠上空，常常浮现充满传奇色彩的“海市蜃楼”，这些都是光的全反射的“杰作”。如何运用所学知识进行解释？ 提示： （1）空气密度随温度的升高发生怎样的变化？海面上空气的温度相对于空中的高或低？ （2）空气密度低、折射率小，光线从海面射向空中，是否能发生全反射现象？ 6 二、光导纤维的工作原理 光导纤维简称光纤，它能把光（信号）从一端远距离传输到光纤的另一端，其原理就是利用光的全反射，将光纤设计成沿垂直于光纤轴向的两层结构。 结构示意图 光导纤维 1.概念与结构 7 二、光导纤维的工作原理 2.原理与优势 （1）原理：外层折射率小于内层的折射率。 （2）优势：光在传输中发生全反射，减少了光的损耗，衰减很小。 光纤实物与光纤导光原理 8 三、光纤技术的实际应用 用于检查消化道疾病的内窥镜 塑料光纤 1.光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。 2.光纤通信的发展带动了整个信息科学的发展。 9 （多选）酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它也随着你的靠近而后退。对此现象正确的解释是（ ）。 A．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的折射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉 C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射 D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射 【随堂练习】 【随堂练习】 三、课堂小结 $