高中物理(新教材)选修1课件6：4 2 全反射 人教版

第四章光2全反射沙漠中的旅行者急于找到水源时,有时会意外地看到前方有一片晶莹的“水面”,而当他们向前走去时,“水面”却是可望而不可即,原来这就是“蜃景”。这种现象是怎样形成的呢?情景导入一、对全反射的理解1.对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的.(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小.(3)光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角.(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小.知识梳理2.全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C表示，sinC＝

.(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角.(3)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用.二、全反射棱镜和光导纤维1.全反射棱镜(1)特点：①当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高.②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小.(2)全反射棱镜改变光路的两种常见情况.如图所示.2.光导纤维(1)原理：内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射.(2)优点：容量大，衰减小，抗干扰性强等.(3)应用：光纤通讯；医学上的内窥镜.三、全反射的定量计算应用全反射解决实际问题的基本方法：(1)确定光是由光疏介质进入光密还是从光密进入光疏介质.(2)若光由光密介质进入光疏介质时，根据sinC＝

确定临界角，看是否发生全反射.(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”.(4)运用几何关系(如三角函数、反射定律等)进行判断推理，运算及变换.探究一对全反射的理解

问题导引夏季的早晨,从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮,玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮,这是什么道理呢?课堂探究探究二全反射的应用

问题导引如图所示,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,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?探究二全反射的应用

问题导引如图所示,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,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?对全反射的理解1.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AC>>难点剖析2.光在某种介质中的传播速度是1.5×108m/s，光从该介质射向空气时(

)A.临界角是30°B.大于或等于30°的所有角都是临界角C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射D.临界角可能是60°AC全反射的应用3.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，其框外光线如图所示.方框内有两个折射率n＝1.5的全反射棱镜，下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图中效果的是(

)解析四个选项产生的光路效果如图所示：由图可知B项正确.答案B4.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；4.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；解析设光线在端面AB上C点的入射角为i，折射角为r，光路图如图所示由折射定律有sini＝nsinr①设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ②式中θ是光线在玻璃丝内发生全反射的临界角，它满足nsinθ＝1③由几何关系得α＋r＝90°④(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.解析光在玻璃丝中传播速度的大小为v＝

⑥光速在玻璃丝轴线上的分量为vx＝vsinα⑦

光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为t＝

⑧光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，此时sinα＝

⑨由⑥⑦⑧⑨tmax＝.1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是(

)A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶解析:折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密介质,发生全反射的条件之一是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项C正确。答案:C课堂达标2.关于光纤的说法,正确的是(

)A.光纤是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大B.光纤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.光纤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,光纤必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能传导光的解析: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、图像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、抗干扰性强等特点。在实际应用中,光纤是可以弯曲的,选项C正确。答案:C3.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,光由光密介质射向光疏介质,由

,得C=45°<60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光线,故选项D正确。答案:D4.如图所示,一束光从空气中射向折射率n=

的某种玻璃的表面,θ1表示入射角,则下列说法中正确的是(

)A.当θ1>45°时会发生全反射现象B.无论入射角是多大,折射角θ2都不会超过45°C.欲使折射角θ2=30°,应以θ1=45°的角度入射D.当入射角满足tanθ1=时,反射光跟折射光恰好垂直

课堂小结备用工具&资料

4.如图所示,一束光从空气中射向折射率n=

的某种玻璃的表面,θ1表示入射角,则下列说法中正确的是(

)A.当θ1>45°时会发生全反射现象B.无论入射角是多大,折射角θ2都不会超过45°C.欲使折射角θ2=30°,应以θ1=45°的角度入射D.当入射角满足tanθ1=时,反射光跟折射光恰好垂直一、对全反射的理解1.对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的.(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小.(3)光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角.(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小.知识梳理2.全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C表示，sinC＝

.(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角.(3)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用.三、全反射的定量计算应用全反射解决实际问题的基本方法：(1)确定光是由光疏介质进入光密还是从光密进入光疏介质.(2)若光由光密介质进入光疏介质时，根据sinC＝

确定临界角，看是否发生