高中物理 第四章 光 第三节 认识光的全反射现象课件1 粤教版 选修3-4

1、认识光的全反射现象认识光的全反射现象 教学目标：教学目标： 1、理解光的全反射现象、理解光的全反射现象 2、掌握临界角的概念和发生全反射的条件、掌握临界角的概念和发生全反射的条件 3、了解全反射现象的应用、了解全反射现象的应用 说明：说明： 有关临界角目前高考中的要求是理解其有关临界角目前高考中的要求是理解其 概念，知道计算式，而不要求会利用临概念，知道计算式，而不要求会利用临 界角的公式进行有关计算，请同学们酌界角的公式进行有关计算，请同学们酌 情处理情处理 问：问：光从一种介质进入另一种介质时会发光从一种介质进入另一种介质时会发 生什么现象呢？生什么现象呢？ 好好想一想，不要太急于回答。好

2、好想一想，不要太急于回答。 一般，光从一种介质进入另一种介一般，光从一种介质进入另一种介 质时会发生折射现象，还有反射现质时会发生折射现象，还有反射现 象。光路图如下：象。光路图如下： H2O S ii r 假设水中有一个可以移动激光器假设水中有一个可以移动激光器S，它发出，它发出 的光线从水射向空，入射角为的光线从水射向空，入射角为i，反射角为，反射角为 i，折射角为，折射角为r。因为是从光密介质射向光。因为是从光密介质射向光 疏介质，疏介质，ri H2O S ii r 当当S移动时，移动时，入射入射 角角i增大，则反射增大，则反射 角和折射角都增角和折射角都增 大大 当入射角增大到当入射角

3、增大到C时，折射时，折射 角刚好增达到角刚好增达到900。 C 下面让我们通过演示实验，看一看将会发生下面让我们通过演示实验，看一看将会发生 什么现象。什么现象。 若入射角继续增大呢？若入射角继续增大呢？ 实验：让一束激光从半圆形玻璃砖的弧面实验：让一束激光从半圆形玻璃砖的弧面 沿半径射到沿半径射到AB界面的界面的O点。（如图）点。（如图） 旋转玻璃砖，改变旋转玻璃砖，改变 入射角入射角i，我们可以，我们可以 看到：看到： 入射角入射角i增大时，折射增大时，折射 角角r也增大，折射光线也增大，折射光线 越来越越来越暗暗，反射光线，反射光线 却逐渐变却逐渐变亮亮；当入射；当入射 角角i增大到某一

4、角度时，增大到某一角度时， 折射角折射角r达到达到900 ，折，折 射光线就完全消失了，射光线就完全消失了， 只剩下反射光线，这只剩下反射光线，这 种现象叫全反射种现象叫全反射 折射角为折射角为900时的入时的入 射角叫做临界角，用射角叫做临界角，用 C表示。表示。 可见：入射角增大的过程中，可见：入射角增大的过程中， 折射角也增大，这是一个量变折射角也增大，这是一个量变 过程；当入射角达到临界角和过程；当入射角达到临界角和 大于临界角时，就引起质变，大于临界角时，就引起质变， 出现了全反射现象。出现了全反射现象。 所以光在两种介质界面不一定同时所以光在两种介质界面不一定同时 存在着反射和折射

5、现象。存在着反射和折射现象。 光导纤维 全反射现象 是自然界里常见的 现象，我们常听到 的“光纤通信”就 是利用了全反射的 原理，为了说明光 导纤维对光的传导 作用，我们做下面 的实验 弯曲的玻璃棒能传光 光导纤维是非常细的 特制玻璃丝，直径只有几 微米到几百微米之间，由 内芯与外套两层组成内 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 把光导纤维聚集成束， 使其两端纤维排列的相对 位置相同，图像就可以从 一段传到另一端了 光导纤维 光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜， 用来检查人体内脏的内部 内窥镜的结构 光导纤维在 医学上的应用 光导纤维的用途很大，通过它可以实

6、现光纤通 信 光纤 光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干 扰性强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 请同学们思考下面几个问题：请同学们思考下面几个问题： 1、如果激光束从空气直接射到玻璃砖的、如果激光束从空气直接射到玻璃砖的 直径直径AB界面上，还会不会发生全反射？界面上，还会不会发生全反射？ 2、要满足什么条件，才可以发生全反射、要满足什么条件，才可以发生全反射 呢？呢？ 3、对于某种介质，它的临界角是多大呢？、对于某种介质，它的临界角是多大呢？ 4、你在家里是不是可以、你在家里是不是可以 自己完成上面的实验呢？自己完成上面的实验呢？ 思考得怎么样？我们一起来

7、完成吧。思考得怎么样？我们一起来完成吧。 发生全反射的条件：发生全反射的条件： 1、光必须从光密介质射向光疏介质、光必须从光密介质射向光疏介质 2、入射角必须大于（或等于）临界角、入射角必须大于（或等于）临界角 临界角：临界角： 设某种介质的折射率为设某种介质的折射率为n，则有：，则有： c n sin 90sin 0 n c 1 sin 【例】如图所示，【例】如图所示，EFEF和和MNMN是长方形玻璃砖两平行侧面，将其是长方形玻璃砖两平行侧面，将其 置于空气中，一束光线射到玻璃砖的置于空气中，一束光线射到玻璃砖的EFEF面上若入射角逐渐面上若入射角逐渐 增大到靠近界面，关于能否发生全反射的判

8、断，下列说法中增大到靠近界面，关于能否发生全反射的判断，下列说法中 正确的是正确的是( ( ) ) A A在在EFEF面上不可能，在面上不可能，在MNMN面上有可能面上有可能 B B在在EFEF面上有可能，在面上有可能，在MNMN面上不可能面上不可能 C C在在EFEF和和MNMN面上都有可能面上都有可能 D D在在EFEF和和MNMN面上都不可能面上都不可能 例题解析：例题解析： 解：根据发生全反射须满足的两个条件，光在解：根据发生全反射须满足的两个条件，光在EFEF面是空面是空 气射入玻璃，即是从光疏介质射入光密介质，不可能发气射入玻璃，即是从光疏介质射入光密介质，不可能发 生全反射在生全

9、反射在MNMN面上，光是从玻璃射向空气，满足第一面上，光是从玻璃射向空气，满足第一 个条件；光从光密介质射向光疏介质；但其入射光线即个条件；光从光密介质射向光疏介质；但其入射光线即 是光线通过是光线通过EFEF界面后的折射光线故其入射角界面后的折射光线故其入射角ii的大小的大小 是受限制的，如图乙所示，由于是受限制的，如图乙所示，由于i90i90，据折射定律，据折射定律 sini/sinr=nsini/sinr=n有有sinrsinr1/n1/n，即，即rcrc，又据平面几何知识，又据平面几何知识 i=ri=r，即也有，即也有icic，不满足发生全反射的第二个条件，不满足发生全反射的第二个条件， 所以在所以在MNMN界面上也不能发生全反射正确的选项为界面上也不能发生全反射正确的选项为D D 注意注意发生全反射的两个条件缺一不可，其中任何发生全反射的两个条件缺一不可，其中任何 一个条件均只是发生全反射的