全反射与光导纤维-完整版获奖课件

1、4.6 全反射与光导纤维学习目标： 1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念 2能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题 3了解全反射棱镜和光导纤维重点难点：全反射、临界角的概念和全反射的条件是重点，应用全反射分析解题是难点核心突破一、研究光的全反射现象1光疏介质和光密介质的概念两种不同的介质，折射率较小的介质叫做_介质，折射率较大的介质叫做_介质2全反射现象(1)全反射及临界角的概念全反射：光从_介质射入_介质时，当入射角增大到超过某一角度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回光密介质的现象光疏光密光密光疏课前自主学习临界角：刚好发生全反射(即_等于90)时的_用字母C表示(2)

2、全反射的条件光从_介质射入_介质入射角_临界角(3)临界角与折射率的关系折射角入射角光密光疏大于等于小容易越大越小容易二、全反射现象的应用 1解释全反射现象(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了_(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率_，从远处物体射向地面的光线的入射角_时发生_，人们就会看到远处物体的倒影全反射小大于临界角全反射2全反射棱镜(1)形状：截面为_三角形的棱镜(2)光学特性当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生_，光射出棱镜时，传播方向改变了_.当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次_，使光的传播方向改变

3、了_.全反射棱镜的反射性能比镀银的平面镜_等腰直角全反射90全反射180更好三、光纤及其应用1光纤的构造光导纤维(简称光纤)是非常细的特制玻璃丝，直径从几微米到几十微米之间，由内芯和外层透明介质两层组成内芯的折射率比外套的_，光传播时在内芯与外套的界面上发生_2光纤的原理：利用了_原理3光纤在医学上的应用医学上把光纤束制成内窥镜，检查人体胃、肠、气管等器官的内部利用光纤，还可以把激光导入人体内做肿瘤切除手术大全反射全反射4光纤通信光纤通信先将_信号转换为_信号，利用光纤把_信号输出；到接收端再将光信号还原为声音信号光纤通信的主要优点：_大、能量损耗小、_强，保密性好等声音光光容量抗干扰能力一、

4、对全反射的理解1光疏介质和光密介质(1)光疏介质与光密介质的相对性：两种介质在不同的比较中结果可能不同，如水、水晶和金刚石水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质核心要点突破2全反射现象中的能量分配入射光、反射光、折射光的方向变化及能量分配关系： (1)折射角随着入射角的增大而增大； (2)折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增加； (3)当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线能量减弱到零(即折射角为90)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象图461二、全反射的应用1光导纤维(1)作用：传递声音、图像

5、及各种数字信号(2)原理：光的全反射(3)构造特点：双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小(4)优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强(5)实际应用：光纤通信、医用胃镜等2全反射棱镜： 横截面成等腰直角三角形的三棱镜在玻璃内部，光射向玻璃与空气界面时，入射角大于临界角，发生全反射与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%，由于反射面不涂敷任何反光物质，所以反射失真小选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90或180，如图462甲、乙所示图462即时应用(即时突破，小试牛刀)2.空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图463所示方框

6、内有两个折射率n1.5的玻璃全反射棱镜下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生该效果的是()图463图464解析：选B.四个选项产生光路效果如图所示：由图可知B项正确应用全反射解释自然现象1对“海市蜃楼”的解释由于空中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象这种景象的出现是有原因的当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空的空气温度比空中低，空气的折射率下层比上层大我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图465所示，下层的折射率较大拓展图46

7、5远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较高的下一层在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像这就是海市蜃楼的景象如图466所示图4662对沙漠上、柏油路上的蜃景的解释在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景(图467)，仿佛是从水面反射出来的一样沙漠里的行人常

8、被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及沙漠里的蜃景图467在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层空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，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样3水或玻璃中的气泡为何特别明亮由图468可知，也是光线在气泡的表面发生全反射的结果图468类型一 全反射中折射率、临界角、波速、波长及频率的关系 例 1 已知介质对某单色光的临界角为，则()A该介质对此单色光的折射率等于1/sinB此单色光在该介质中的传播速度等于光在真空中传播速度的sin倍C此单色光在该介质中

9、的频率是在真空中频率的sin倍D此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin倍课堂互动练习【答案】ABD变式训练1有三种均匀透明介质A、B、C，已知介质A对介质B来说是光疏介质，介质B对介质C来说是光密介质，介质C对介质A来说是光疏介质，同一束单色光在三种介质中的传播速度分别为vA、vB、vC.三种介质对同一单色光的折射率分别为nA、nB、nC，同一束光由三种介质射入真空时的临界角分别为CA、CB、CC，(1)比较nA、nB、nC的大小关系；(2)比较vA、vB、vC的大小关系；(3)比较CA、CB、CC的大小关系答案：(1)nCnAvAvB(3)CCCACB类型二 全反射的应用图469【自主解答】如图4610所示，过O点作与MN成45角的半径，沿该半径方向入射的光线AO，刚好与圆柱面垂直，不发生折射，沿直线射到O点，它与过O点的法线夹角刚好等于临界角45，故AO光线是刚好能发生全反射的临界光线图4610【方法总结】从上题中看到解决全反射问题的关键：(1)准确熟练地作好光路图；(2)抓住特殊光线的分析，如图中的光线A、C.求光线照射的范围时，关键是如何找出边界光线如果发生全反射，刚能发生全反射时的临界光线就是一个边界光线，而另一光线要通过分析找出变式训练2如图4611所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状