高二物理《光的反射和折射2-全反射》(课件)

1、全反射全反射浏阳六中谭永香浏阳六中谭永香一、光疏介质和光密介质一、光疏介质和光密介质 1、光疏介质：两种介质中折射率较小的、光疏介质：两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质介质叫做光疏介质; 光密介质：两种介质中折射率较大的介质光密介质：两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。叫做光密介质。注意：（注意：（1）相对性：如水和空气比较；）相对性：如水和空气比较；水和金刚石比较水和金刚石比较 ;（2）不能理解为介质密）不能理解为介质密度，如水和酒精度，如水和酒精。一、光疏介质和光密介质一、光疏介质和光密介质 1、光疏介质：两种介质中折射率较小的、光疏介质：两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质介质

2、叫做光疏介质; 光密介质：两种介质中折射率较大的介质光密介质：两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。叫做光密介质。注意：（注意：（1）相对性：如水和空气比较；）相对性：如水和空气比较；水和金刚石比较水和金刚石比较 ;（2）不能理解为介质密）不能理解为介质密度，如水和酒精度，如水和酒精。介质介质空气空气水水酒精酒精金刚石金刚石折射折射率率1.000281.331.362.42由折射定律由折射定律 知，光在知，光在光密介质传播的速度小于在光疏介质中传播光密介质传播的速度小于在光疏介质中传播的速度。的速度。一、光疏介质和光密介质一、光疏介质和光密介质2、光在光疏和光密介质中传播时的角、光在光疏和光

3、密介质中传播时的角度、速度关系：度、速度关系：2211vnvn 由折射定律由折射定律 知，光从知，光从光密介质传到光疏介质时，折射角大于入射光密介质传到光疏介质时，折射角大于入射角。角。2211sinsin nn 光密介质光密介质光疏介质光疏介质二、二、实验探究实验探究1、随着入射角、随着入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何变化。如何变化。2、当入射角增、当入射角增大到某一值时，大到某一值时，会出现什么现会出现什么现象。象。光密介质光密介质光疏介质光疏介质v小小二、二、实验探究实验探究1、随着入射角、随着入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能

4、量如何变化。如何变化。2、当入射角增、当入射角增大到某一值时，大到某一值时，会出现什么现会出现什么现象。象。光密介质光密介质光疏介质光疏介质v小小v大大二、二、实验探究实验探究1、随着入射角、随着入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何变化。如何变化。2、当入射角增、当入射角增大到某一值时，大到某一值时，会出现什么现会出现什么现象。象。光密介质光密介质光疏介质光疏介质v小小v大大二、二、实验探究实验探究1、随着入射角、随着入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何变化。如何变化。2、当入射角增、当入射角增大到某一值时，大到某一值时，会出现什么现

5、会出现什么现象。象。光密介质光密介质光疏介质光疏介质v小小v大大二、二、实验探究实验探究1、随着入射角、随着入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何变化。如何变化。2、当入射角增、当入射角增大到某一值时，大到某一值时，会出现什么现会出现什么现象。象。光由光密介质射入光疏介质时，随着入光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到射角的增大，当折射角增大到90时，折射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射产生的条件全反射产生的条件:光线由光密介质射向光疏

6、介质光线由光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角即入射角大于等于临界角即: i C光由光密介质射入光疏介质时，随着入光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到射角的增大，当折射角增大到90时，折射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射产生的条件全反射产生的条件:光线由光密介质射向光疏介质光线由光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角即入射角大于等于临界角即: i C光由光密介质射入光疏介质时，随着入光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到射角的增大，当

7、折射角增大到90时，折射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射产生的条件全反射产生的条件:光线由光密介质射向光疏介质光线由光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角即入射角大于等于临界角即: i C光由光密介质射入光疏介质时，随着入光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到射角的增大，当折射角增大到90时，折射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射产生的条件全反射产生的条件

8、:光线由光密介质射向光疏介质光线由光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角即入射角大于等于临界角即: i C真空真空介质介质C真空真空介质介质光从介质射入真空时光从介质射入真空时真空真空介质介质nC1sin 得：得：由由 nsinC1sinCsin90 几种光密介质的临界角：水：几种光密介质的临界角：水：48.848.80 0 玻玻璃：璃：32320 0-42-420 0 金刚石：金刚石：24.424.40 0海市蜃楼海市蜃楼中新网中新网20042004年年3 3月月1616日日电电 ，1515日上午日上午1111时时3030分左右分左右( (北京时间北京时间1010时时3030分分) )，日

9、本根室市职，日本根室市职员谷口博之在北海道根员谷口博之在北海道根室市海域的根室海峡上室市海域的根室海峡上空，观测到了船悬于半空，观测到了船悬于半空的海市蜃楼奇观，并空的海市蜃楼奇观，并将其拍摄下来。将其拍摄下来。中央电视台记者中央电视台记者20012001年年9 9月月1212日沿着青藏公日沿着青藏公路经过海拔路经过海拔26752675米的米的万长盐桥时，突然看万长盐桥时，突然看到远处的戈壁上，有到远处的戈壁上，有沙丘飘浮在天空中，沙丘飘浮在天空中，在阳光和浮云的作用在阳光和浮云的作用下，沙丘不断变幻着下，沙丘不断变幻着颜色，沙丘的周围是颜色，沙丘的周围是“波光粼粼的湖水波光粼粼的湖水”，水面

10、映出清晰的倒影。水面映出清晰的倒影。 思考与讨论思考与讨论:1、光从空气射向水中会发生全反射吗、光从空气射向水中会发生全反射吗?2、光从玻璃介质射向水中会发生全反射吗、光从玻璃介质射向水中会发生全反射吗?3、池塘的水面下一定深度有一个点光源，从、池塘的水面下一定深度有一个点光源，从水面上方观察，会看到什么现象？水面上方观察，会看到什么现象？思考与讨论：思考与讨论：在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现在一个在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角多大？倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角多大？C水的折射率为水的折射率为1.33 所以所以C=48.80则有圆锥

11、顶角则有圆锥顶角=2C=97.60nC1sinC马路上所成的蜃景现象.flv.flv四、全反射的应用四、全反射的应用四、全反射棱镜：四、全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）（截面为等腰直角三角形的棱镜）454545454545全反射棱镜典型应用全反射棱镜典型应用2 2、光导纤维（演示）：、光导纤维（演示）：四、全反射的应用四、全反射的应用 光导纤维的用途很大，医学上将其制成内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窥镜，用来检查人体内脏的内部内窥镜的结构内窥镜的结构光导纤维在医光导纤维在医学上的应用学上的应用A A、原理：利用全反射原理、原理：利用全反射原理B B

12、、作用：改变光路、作用：改变光路C C、优越性：反光率高、优越性：反光率高, ,接近达到接近达到100%100%，成像失真小成像失真小. .D D、应用：精密昂贵的光学仪器中，、应用：精密昂贵的光学仪器中，比比 方说显微镜，单反相机，潜望镜，方说显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜望远镜四、全反射的应用四、全反射的应用 【例例】如图所示，如图所示，EF和和MN是长方形玻璃砖两是长方形玻璃砖两平行侧面，将其置于空气中，一束光线射到玻璃平行侧面，将其置于空气中，一束光线射到玻璃砖的砖的EF面上若入射角逐渐增大到靠近界面，关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断，下列正确的是于能否发生

13、全反射的判断，下列正确的是:A. 在在EF面上不可能，在面上不可能，在MN面上有可能面上有可能B. 在在EF面上有可能，在面上有可能，在MN面上不可能面上不可能C. 在在EF和和MN面上都有可能面上都有可能D. 在在EF和和MN面上都不可能面上都不可能1 1、尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸上的、尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸上的景物吗景物吗? ?你会发现水面上的所有景物，都出现你会发现水面上的所有景物，都出现在一个倒立圆锥里，为什么？在一个倒立圆锥里，为什么？接近接近90900 0接近接近90900 0c ccc cc c解：由临界角公式解：由临界角公式SinC=1/nSinC=1/n和水

14、的率和水的率n=1.33n=1.33，可求得临界角可求得临界角C C：SinCSinC= C=arcsinC=arcsin设圆锥的顶角为设圆锥的顶角为，则有：，则有： =2C=97.6=2C=97.60 0=48.8=48.80 0 练习练习1 1：光从介质：光从介质a a射向介质射向介质b b，如果，如果要在要在a a、b b介质的分界面上发生全反射，那么必介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是什么？须满足的条件是什么？A A、a a是光密介质，是光密介质，b b是光疏介质是光疏介质B B、光在介质、光在介质a a中的速度必须大于在介质中的速度必须大于在介质b b中的中的速度速度C

15、C、光的入射角必须大于或等于临界角、光的入射角必须大于或等于临界角D D、必须是单色光、必须是单色光正确答案：正确答案：A A、C C 练习练习2 2：光由折射率为：光由折射率为 的介质中以的介质中以40400 0的入射角射到介质与空气的界面上，问能的入射角射到介质与空气的界面上，问能否发生全反射？否发生全反射？2 解析：不能发生全反射，因为全反射有解析：不能发生全反射，因为全反射有两个条件，第一个条件为光从光密介质进入两个条件，第一个条件为光从光密介质进入光疏介质，此题满足要求。第二个条件为入光疏介质，此题满足要求。第二个条件为入射角大于或者等于临界角，通过计算发现此射角大于或者等于临界角，

16、通过计算发现此介质临界角为介质临界角为4545度，所以不满足要求，由此度，所以不满足要求，由此可知不能发生全反射。可知不能发生全反射。 拓展：如图所示，水的折射率为拓展：如图所示，水的折射率为n，水面，水面上漂浮着一圆木板，圆木板中央插着一根大上漂浮着一圆木板，圆木板中央插着一根大头针，且在水中部分长为头针，且在水中部分长为h。若从圆木板四周。若从圆木板四周恰好看不到大头针的顶尖恰好看不到大头针的顶尖P，则圆木板的面积，则圆木板的面积为多大？为多大？练习练习3如图，一束单色光射入一玻璃如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经。己知光线在玻璃球内经一次反射

17、后，再次折射回到空气中时与入射光一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为多少？线平行。此玻璃的折射率为多少？ 练习练习4如图，一棱镜截面为直角三角如图，一棱镜截面为直角三角形形ABC，A=300，斜边，斜边ABa。棱镜材料的。棱镜材料的折射率为折射率为n = 。在此截面所在的平面内，一。在此截面所在的平面内，一条光线以条光线以450的入射角从的入射角从AC边的中点边的中点M射入棱射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原）镜射出的点的位置（不考虑光线沿原）2练习练习5空气中有一折射率为空气中有一折射率为 的玻璃的玻璃柱体，其横截面是圆心角为柱体，其横截面是圆心角为90，半径为，半径为R的的扇形扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到入射角照射到OA上，上，OB不透光，若只考虑首不透光，若只考虑首次入射到圆弧次入射到圆弧AB上的光，则弧上的光，则弧AB上有光