4.2 全反射 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

全反射棱镜的应用。这是一个等边直角三棱镜，无论光是垂直于直角边还是垂直于斜边入射，均在棱镜内发生了全反射，这种棱镜因此被称为全反射棱镜。在双筒望远镜中就有全反射棱镜进入物镜的光经两块全反射棱镜而进入目镜。 null比头发丝还要细的光纤是如何生产的？它又是如何实现信号传输的呢？短短十年内，网速就提升了几十倍。现在的人们只要打开手机，就能够在数秒内获取世界各地的信息，而人们传输信息的方式也由最初的铜线到网，现在演变成现在的光纤。那么你知道光纤的工作原理是什么吗？其实光纤的全称叫做光导纤维，顾名思义，它与传统的网线传输电信号不同，光导纤维传输的是光信号。我们知道光速是地球上已知的最快速度，因此用它来传输信号，速度能不快吗？而光纤实质上就是玻璃丝，并且是纯度极高的玻璃，让光线在玻璃中实现全反射，这样光信号就能沿着光线内壁不断反射，一直传输下去。要知道，一根光线的直径只有几微米，比头发丝还要细不少。它是如何生产的呢？其核心过程就是拉丝。人们首先会烧制出一根6米长的预制玻璃棒，再将这根玻璃棒放进垂直拉丝系统，通过高温烧制，玻璃始终处于熔融状态，蓉蓉的玻璃滴在重力的作用下不断下落，将玻璃拉得越来越细，拉的六天6夜就可以拉到15000公里长，听起来是不是是非常的夸张，到达合格的尺寸之后，便可以在外面封装保护层，这样一条光线便做好了，看完是不是感觉很神奇呢？ 大家好，今天我们来做一个有趣的小实验。先找来一个小标签，把它放在塑料薄膜内，接着用白板笔在袋子上临摹一部分内容。临摹好之后，我们拿了一盆水，接下来就是见证奇迹的时刻。哇塞我们看到标签上的内容消失了，只看到我刚才在袋子上面写的内容。 nullnull水流导光实验器材，塑料瓶、激光笔实验过程，将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水可以从小孔流出，将室内灯光调暗，把激光水平射向塑料瓶的小孔，观察光的传播路径。用手去接水流，可以看到光可以沿着弯曲的水流传播，并在手心形成一个光斑。如何解释这个现象呢？当光从水中射向水与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。经过多次全反射，光就在弯曲的水流中曲折前进，沿水流传播了。 第四章 光 4.2 全反射 学习任务 1、知道什么是光疏介质和光介质． 2. 理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件． 3. 理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角． CONTENTS 01 02 全反射棱镜 03 光导纤维 目录 全反射 3 课堂导入 魔术:消失的便签 将写有字的卡片放在密封袋了，将其放入水中，观察看到什么现象？ 1. 概念：两种介质中，折射率较小的称为光疏介质。 折射率较大的称为光密介质。 2. 光疏介质和光密介质是相对而言的。 不同介质的光疏、光密与密度无关 光在光密介质中的传播速度比光疏介质传播速度小 水与玻璃相比较： 水—光疏介质 玻璃—光密介质 水与空气相比较： 空气—光疏介质 水—光密介质 一、光疏介质和光密介质 当光线由真空(或空气)射入某种介质发生折射时： 知识回顾 特殊 一般 当光从介质1射向介质2时： 变形得 【思考1】：两种情形下，入射角与折射角的大小关系 N N' A O B 光疏介质 光密介质 光从光疏介质进入光密介质 光从光密介质进入光疏介质 i N N' A O B 光疏介质 光密介质 演绎推理 【思考2】两种情形下，随着入射角的增大，折射角也增大，谁先达到90° 【思考3】若折射角增大到90°后继续增大入射角，会发生什么现象？ 演绎推理 演 示 观察光从光疏介质进入光密介质的情况 现象：随着入射角的逐渐增大，折射光线不会消失。 寻找证据一 演 示 观察光从光密介质进入光疏介质的情况 寻找证据二 【实验现象】光由光密介质进人光疏介质，在入射角逐渐增大过程中： 1. 折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱; 2. 反射角逐渐增大，反射光线亮度逐渐增强； 3. 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。 临界角 全反射 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，使折射角为90°，即折射光线消失，光线全部被反射回原光密介质的现象。 2. 临界角：折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用表示。 【思考】怎样计算光从某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角？ 3. 发生全反射的条件： 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 C 介质 N N' A O B 空气 全反射 例题：当光从折射率为n的介质射入真空（空气）时，发生全发射时的临界角c是多大？ 介质 水 各种玻璃 金刚石 折射率n 1.33 1.5~1.8 2.42 临界角C 48.8° 32°~ 42° 24.5° C 介质 N N' A O B 空气 【注意】(1)只有光从介质射入真空（空气）的交界面时，才能这样求临界角。 (2)n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。 【例1】某介质的折射率为 ，一束光从介质射向空气，入射角为60°，图中哪个光路图是正确的？ 【例2】水面下1ｍ处有一灯泡在发光，在水面上放一木板，要求板能挡住所有射出水面的光，求该木板的最小面积??（水折射率为4/3） 解释现象 魔术:消失的便签 点击播放视频 水中或玻璃中的气泡看起来特别亮 水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故。 解释现象 上现蜃景 解释： 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，再射会地面，观察者感觉这光线来自空中。 1、上现蜃景，海市蜃楼 解释现象 在沙漠里，下热上冷，上层空气温度低，密度大，折射率大，下层空气温度高，密度小，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，下降至某高度时发生全反射，再射会人眼，观察者感觉这光线来自地下。 2.下现蜃景——沙漠蜃楼 点击播放视频 解释现象 【小结】截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜称为全反射棱镜 作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180° 45 45 45 45 45 45 1.全反射棱镜 【思考】当光垂直于它的任意一个界面射入后，会有什么现象发生？ 玻璃的临界角为32°—42°，若有一个等腰直角三角形的玻璃棱镜 全反射的应用 全反射棱镜应用 全反射棱镜作用： 改变光的方向 潜望镜 全反射棱镜的应用 新课讲授 二、全反射棱镜 全反射棱镜与平面镜相比，它的反射率很高，几乎可以达到100%，应用十分广泛。 2.光导纤维 全反射的应用 演示实验：观察光在弯曲玻璃棒中的传播 光导纤维 2. 导光原理：内芯的折射率大于外套的折射率光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 1. 结构：光导纤维有内芯和外套两层组成 3. 应用： ①光纤通信，优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。 ②医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部。 解释现象 光在水流中发生了全反射！ 小结 一、光疏介质与光密介质 1、定义: 2、理解: ①相对性。②以折射率为依据的，与介质的其它属性无关。 二、全反射: 1、全反射现象： 2、临界角: 3、临界角的计算 4、发生全反射的条件: ①、光从光密介质射向光疏介质 ②、入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C 三、全反射的应用:会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等 【作业】 完成课本89页1、2、3、4四个题。 Lavf58.29.100 $我们就来分析一下，这是盆子还有里边的水，这个就是那个塑料薄膜袋。最最关键的一个因素来了，袋内是有空气的这是袋子外面我们描下的一个点，发出的光线在水和空气的分界面发生折射现象，进入人眼就可以被我们看到。B点是袋子内标签上的一个点，它发出的光线在第一个分界面这里发生折射，改变传播方向之后到达第二个分界面这里。这个时候因为入射角比较大大于临界角，所以出现了全反射现象，光线无法到达我们的眼睛，所以我们就看不到袋子内标签上的字。喜欢我的。