光 全反射 课件

第十三章光第2节全反射一、全反射

问题设计如教材图13.2－1所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上.在这个边与空气的界面上会发生反射和折射.逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化.知识探究答案由实验可以看到，当光沿着半圆形玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强.当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光.要点提炼1.光疏介质和光密介质两种介质相比较，折射率较

的介质叫光密介质，折射率较

的介质叫光疏介质.任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质.大小2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，

光线完全消失，只剩下

光线的现象.(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的

.用字母C表示，sinC＝

.折射反射入射角(3)全反射发生的条件①光从

介质射入

介质.②入射角

临界角.(4)全反射遵循的规律①折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，能量

，而反射光线的强度增强，能量

.光密光疏大于或等于减小增加②当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线完全消失(即折射角为

)，入射光线的能量

反射回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.90°全部二、全反射的应用

问题设计1.如图1所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.那么自行车的尾灯利用了什么原理？图1答案利用了全反射的原理.2.素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原理吗？答案光纤通讯利用了全反射的原理.要点提炼1.全反射棱镜(1)用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜.(2)当光

于它的一个界面射入后，会在其内部发生

(如图2).全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.图2垂直全反射2.光导纤维(1)构造及传播原理：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套

，光由一端进入，在两层的界面上经过多次

，从另一端射出，如图3所示.(2)应用：光纤通讯、医学上的内窥镜.图3大全反射典例精析一、对全反射的理解和有关计算例1某种介质对空气的折射率是

，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)(

)解析由题意知，光由光密介质射向了光疏介质，由sinC＝

得C＝45°＜θ1＝60°，故此时光在两介质的界面处会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故D选项正确.答案D例2如图4所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径.来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射.已知∠ABM＝30°，求：图4(1)玻璃的折射率；解析设光线BM在M点的入射角为θ1，折射角为θ2，由几何知识可知，θ1＝30°，θ2＝60°，根据折射定律得代入数据得(2)球心O到BN的距离.解析光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角C设球心到BN的距离为d，由几何知识可知d＝RsinC④联立②③④式得二、全反射的应用例3光导纤维的结构如图5所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.以下关于光导纤维的说法正确的是(

)图5A.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B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的

界面上发生全反射C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的

界面上发生折射D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可

以起保护作用解析光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，它由内芯和外套两层组成，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.答案A例4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6所示.方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜.下图给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是(

)图6解析四个选项产生光路效果如下图：由上图可知B项正确.答案B课堂要点小结1.(对全反射的理解)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是(

)A.a是光密介质，b是光疏介质B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C.光的入射角必须大于或等于临界角D.光的入射角必须小于临界角123自我检测AC1232.(全反射的应用)关于光导纤维的说法，正确的是(

)A.光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以

它比普通电线衰减小C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，

光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤

是不能导光的123解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大.载有声音、图象及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等优点.在实际应用中，光纤是可以弯曲的.答案C1233.(全反射的有关计算)如图7所示，水的折射率为n，水面上漂浮着一圆木板，圆木板中央插着一根大头针，且在水中部分长为h