第2节　全反射 课件

物理第四章光第2节全反射[学习目标]1．能正确区分光疏介质和光密介质．2．能正确理解全反射、临界角的概念．3．能用全反射的条件计算有关问题和解释相关现象．4．知道光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用．01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1全反射1．光疏介质和光密介质(1)定义：折射率______的介质称为光疏介质，折射率______的介质称为光密介质．较小较大(2)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，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质．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______．③光从光密介质进入光疏介质时，折射角______入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角______入射角．④光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小．小大于小于2．全反射(1)定义：当光从______介质射入______介质时，同时发生折射和反射．如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越______，而且越来越______，反射光却越来越______．当入射角增大到某一角度，使折射角达到______时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射．这时的________叫作临界角．光密光疏远弱强90°入射角光疏大于或等于[判一判]1．(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质．(

)(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射．(

)(3)光从玻璃射入水中时能发生全反射．(

)(4)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射．(

)(5)只要入射角足够大，就能发生全反射．(

)××√√×[想一想](1)水是光密介质还是光疏介质？(2)当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？提示：(1)光密介质和光疏介质是相对的，与折射率大的比是光疏介质，如与水晶相比；与折射率小的比是光密介质，如与空气相比．(2)不正确．要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．知识点2全反射的应用1．全反射棱镜(1)全反射棱镜是截面为__________________的棱镜．(2)全反射棱镜的特点①当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生________，与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%.等腰直角三角形全反射②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小．③全反射棱镜改变光路的两种常见情况．如图甲、乙所示．2．光导纤维(1)光导纤维导光的原理：________．(2)光导纤维构造由内芯和外套两层组成，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________(如图所示)．全反射大全反射(3)光纤通信的优点是传输容量____、衰减______、抗干扰性______等．(4)光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等．[判一判]2．(1)全反射棱镜的截面是等腰直角三角形．(

)(2)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．(

)大小强√√1．(光疏介质和光密介质)(多选)下列说法正确的是(

)A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小√√2．(对全反射现象的理解)夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的．景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景．如图所示，则下列说法正确的是(

)A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物√解析：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，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大．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．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．3．(对全反射现象的理解)(多选)透明的水面上有一圆形荷叶，叶梗直立在水中，紧靠叶梗有一条小鱼，在岸上的人恰能看到小鱼，则(

)A．当小鱼潜深点时，人就看不见它B．当小鱼潜深点时，人照样能看见它C．当小鱼上浮点时，人就看不见它D．当小鱼上浮点时，人照样看见它√√解析：小鱼下潜一点后，它的入射角变小，光线能折射出水面，人能看到鱼，同理，鱼上浮一点，入射角大于临界角，发生全反射，人不能看到鱼，所以B、C正确，A、D错误．探究一全反射现象【问题导引】1．只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？2．七种色光能否在同一界面上同时发生全反射？提示：1.不能．光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质．2．能．如果光从光密介质进入光疏介质，并且入射角大于等于红光的临界角，则七种色光能在同一界面上同时发生全反射．1．对光疏介质和光密介质的理解(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角．(2)光疏介质和光密介质的比较(3)相对性：光疏介质、光密介质是相对的．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．

光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大2．全反射现象(1)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．(2)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．(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．√【例2】如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点，不计多次反射．(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？[解析]

(1)由于D是CG的中点，GE⊥AC

，根据几何关系可得光束在D点发生折射时的折射角为rD＝30°那么，根据几何关系可得在E点的入射角、反射角均为rD＋30°＝60°在F点的入射角为αF＝30°在D点的入射角为αD

，可得折射角rF＝αD故出射光相对于D点的入射光的偏角为60°－αD＋rF＝60°.[针对训练1]为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图所示，该材料的折射率是多少？探究二全反射的应用问题分析【问题导引】1．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？2．微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂，光纤为什么要由两层介质构成？提示：1.利用了全反射的原理．2．光纤的工作原理是全反射，要由两种介质配合才能产生全反射现象．1．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜．它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向．光通过全反射棱镜时的几种方式：2.光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置．(1)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理．实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成．如图所示，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，使反射光的能量最强，实现远距离传送．(2)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信．√√【