高二物理全反射.

1、（一）光疏介质与光密介质（一）光疏介质与光密介质1 1、定义、定义: 两种介质中折射率较小的介质叫做两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质光疏介质. .两种介质中折射率较大的介质叫做两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质光密介质. .对光疏介质对光疏介质 n n较小较小 同一频率的光在其中同一频率的光在其中传播的传播的V V较大；较大；对光密介质对光密介质 n n较大较大 同一频率的光在其中同一频率的光在其中传播的传播的V V较小。较小。1)1)、光疏介质与光密介质是相对而言的。没有、光疏介质与光密介质是相对而言的。没有绝对的光密介质绝对的光密介质. .例如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，例如

2、：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n n水水1.33 n1.33 n玻璃玻璃1.51.51.9 n1.9 n金刚石金刚石2.422.42。 对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。而言，玻璃则是光疏介质。 2)2)、光疏介质与光密介质的界定是以折射率为、光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的依据的, ,与介质的其它属性与介质的其它属性( (如密度等如密度等) )无关无关. . 例如：水和酒精，例如：水和酒精，n n水水1.331.33n n酒精酒精1.361.36， 酒精相对于水是光密介质，但酒精相对于水是光密介质，但 水水 酒精酒精。

3、2 2、注意点、注意点: :N NNNA AOOB B光疏介质光疏介质光密介质光密介质ir光从光疏介质进入光密介质光从光疏介质进入光密介质ri光从光密介质进入光疏介质光从光密介质进入光疏介质 r iiN NNNA AOOB B光疏介质光疏介质光密介质光密介质r思考思考1 1： 光进入疏、密不同介质时的角度大小关系？光进入疏、密不同介质时的角度大小关系？思考思考2 2： 光从光密介质射向光疏介质时，逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度时，折射角接近90，继续增大入射角，会发生什么现象？ 1 1 2 2N NNNA AOOB B光疏介质光密介质B B 1 1 2 2N NNNA AOO光密介质光

4、疏介质( (二二) )全反射全反射: :1 1、概念：、概念： 光从光密光从光密介介质进入光疏质进入光疏介介质时质时,当入射角增大到当入射角增大到某一角度某一角度使使折射角等于折射角等于90900 0, ,此时此时, ,折射光折射光完全消失完全消失, ,入射光全部反入射光全部反回原来的回原来的介介质中质中, ,这种现象叫做全反射这种现象叫做全反射. .（P P6969）2 2、临界角、临界角: :1)1)、定义、定义: :光从光密介质射向光疏光从光密介质射向光疏介介质时质时, ,折射折射角等于角等于90900 0时的入射角时的入射角, ,叫做临界角叫做临界角. .用字母用字母C C表示表示.

5、. 临界角是指光由光密介质射向光疏临界角是指光由光密介质射向光疏介介质时质时, ,发生全发生全反射现象时的最小入射角反射现象时的最小入射角, ,是发生全反射的临界状态是发生全反射的临界状态. .当光由当光由光密光密介质射入介质射入光疏光疏介质时介质时: :若入射角若入射角iC,则不发生全反射则不发生全反射,既有反射又有折既有反射又有折射现象射现象.若入射角若入射角iC, ,则发生全反射现象则发生全反射现象. .当光由某种介质射入真空或空气时当光由某种介质射入真空或空气时: :Cnsin90sin0=nC1arcsin=2)2)、临界角的计算、临界角的计算: : 尝试过在游泳课的时候尝试过在游泳

6、课的时候潜入水中看岸上的景物吗潜入水中看岸上的景物吗? ?你会发你会发现水面上的所有景物，都出现在现水面上的所有景物，都出现在一个倒立圆锥里，为什么？一个倒立圆锥里，为什么？接近900接近900cc cc例题：例题： 解：由临界角公式解：由临界角公式SinCSinC=1/n=1/n和和水的率水的率n=1.33n=1.33，可求得临界角，可求得临界角CC：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 1. 1. 某玻璃的临界角为某玻璃的临界角为4242，当在玻璃中的，当在玻璃中的某一

7、光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为为 ( )( ) A. A.小于小于4242 B. B.小于小于6060 C. C.小于小于9090 D. D.无折射光线无折射光线C C练习练习: : 2. 2. 一束光从空气射向折射率为一束光从空气射向折射率为n= n= 的某的某种玻璃的表面，如图所示，种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则代表入射角，则( )( )2BCDBCDA.A.当当i4545时会发生全反射现象时会发生全反射现象B.B.无论入射角是多大，折射角都不会超无论入

8、射角是多大，折射角都不会超4545C.C.欲使折射角欲使折射角 =30 =30应以应以i=45=45的角度入射的角度入射D.D.当入射角当入射角i=arctan=arctan 时，反射光线跟折时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直射光线恰好互相垂直2( (三三) )全反射的应用全反射的应用1 1、全反射棱镜、全反射棱镜1、光线由、光线由AB面垂直入射，在面垂直入射，在AC面发生全反射，垂直由面发生全反射，垂直由BC面出面出射射横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜2、光线由、光线由AC面垂直入射，在面垂直入射，在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由面发生两

9、次全反射，垂直由AC面出射面出射光路变化光路变化90 90 光路变化光路变化180 180 全反射棱镜典型应用全反射棱镜典型应用一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中第面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中第一次被玻璃前表面反射而形成的虚像一次被玻璃前表面反射而形成的虚像S S 对对S S 的干扰最大的干扰最大平面镜玻璃的前表面平面镜玻璃的前表面平面镜玻璃的后表面平面镜玻璃的后表面平面镜成

10、像的缺陷平面镜成像的缺陷反光率高，接近反光率高，接近100%100%，成像失真小。，成像失真小。应用：精密昂贵的光学仪器中，比如显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜全反射棱镜的优点全反射棱镜的优点( (三三) )全反射的应用全反射的应用2 2、光导纤维、光导纤维光纤通讯光纤通讯 一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝, ,由内芯和外套组成由内芯和外套组成, ,直径只有几微米到直径只有几微米到100100微米左右微米左右, ,内内芯的折射率大于外套的折射率芯的折射率大于外套的折射率. .当光线射到光导纤维的当光线射到光导纤维的端面上时端面上时, ,光

11、线就折射进入光导纤维内光线就折射进入光导纤维内, ,经内芯与外套经内芯与外套的界面发生多次全反射后的界面发生多次全反射后从光导纤维的另一端面射从光导纤维的另一端面射出出, ,而不从外套散逸而不从外套散逸, ,故光能损耗极小故光能损耗极小. . 利用光纤可实现光纤通信，光纤通信的主要利用光纤可实现光纤通信，光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强优点是容量大、衰减小、抗干扰性强. . 利用光导纤维可以弯曲传光、传像，可制作利用光导纤维可以弯曲传光、传像，可制作各种潜望镜，医用内窥镜等各种潜望镜，医用内窥镜等. .。内窥镜的结构内窥镜的结构 光导纤维在光导纤维在医学上的应用医学上的应用 光导

12、纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，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。用来检查人体内脏的内部。（1 1）水或玻璃中的气泡看上去特别明亮）水或玻璃中的气泡看上去特别明亮 水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃照水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到人的眼睛中，人眼感觉会特别明亮。到人的眼睛中，人眼感觉会特别明亮。 （2 2）在炎热的夏天，我们有时会看到远处）在炎热的夏天，我们有时会看到远处柏油马路上显得特别明亮柏油马路上显得特别明亮 因为贴近热路面附近的空气层稀薄

13、，比上层空因为贴近热路面附近的空气层稀薄，比上层空气的折射率小，从远处物体射向路面的光线，也可气的折射率小，从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，远远看上去，路面显得特别明亮，能发生全反射，远远看上去，路面显得特别明亮，就像用水淋过一样。就像用水淋过一样。常见的全反射现象：常见的全反射现象： 夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小。从而形成一具加而减小，对光的折射率也随之减小。从而形成一具有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将发生偏转。如图所示，设一束从远处

14、景物发生偏转。如图所示，设一束从远处景物A A发出的光发出的光线线a以入射角以入射角i由折射率为由折射率为n n处射入空气层。处射入空气层。 当当n, i一定时，从下层空气进入一定时，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的大到由某两层空气的折射率决定的临界角时，就会全反射。临界角时，就会全反射。(3)(3)蜃景的成因和规律蜃景的成因和规律 人在人在C C处逆着处逆着C C光线看，可看到经全反射形成光线看，可看到经全反射形成的倒立虚像；在的倒立虚像；在B B处逆着处逆着a光线看，也可看到经光线看，也可看到经折射形成的正立虚像。折射

15、形成的正立虚像。 总之，若人在较高处，看到的总之，若人在较高处，看到的蜃景是由折射形成的正立虚像；蜃景是由折射形成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景是由若人在较低处，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像。折射和全反射形成的倒立虚像。* *(4)(4)太阳光投射到小水滴上太阳光投射到小水滴上, ,产生色散现象产生色散现象. . 红光和紫光相比（红光和紫光相比（ ）A 在真空中传播时，紫光的速度比较大在真空中传播时，紫光的速度比较大B 在玻璃中传播时，红光的速度比较大在玻璃中传播时，红光的速度比较大C 玻璃对红光的折射率较紫光大玻璃对红光的折射率较紫光大D 从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光大光大B D练习练习: :2.如图所示，一束白光以较大如图所示，一束白光以较大的入射角射到三棱镜的一侧面上，的入射角射到三棱镜的一侧面上，从三棱镜的另一侧面射出，在屏从三棱镜的另一侧面射出，在屏上形成从红到紫的彩色光带上形成