技术物理下册（第三版）11-2 光纤传光原理学习课件

11-2

光纤传光原理现象与思考光的全反射光导纤维的应用现象与思考

大家都知道，在同一种均匀介质中，光是沿直线传播的。可是，在弯弯曲曲的光导纤维里，光照样可以传播，而且可以一直传到几万千米以外的大洋彼岸。那么这其中的奥妙又是什么呢？图11.2-1玩具光纤满天星

要想解开这个奥妙，就得从光的全反射说起。一、光的全反射1.生活中的全反射现象

如图11.2-2图11.2-2a阳光下草

叶上的露珠图11.2-2b玻璃中的气泡2.全反射动画演示让一束光沿着半圆玻璃砖从玻璃射向空气。全反射演示实验（动画）3.

实验现象⑶当入射角增大到某一角度时，折射角等90°。

让一束光沿着半圆玻璃砖从玻璃射向空气。⑴刚开始可以同时看到反射光线和折射光线，这两条光线都比入射光线要弱。⑵增大入射角时，折射角也随之增大，并且折射光线越来越弱，反射光线越来越强。⑷再增大入射角，折射光线消失，只剩下反射光线，光线全部反射回到玻璃中，此时反射光线几乎与入

射光线一样亮。4.

全反射的概念及发生条件⑴概念入射光全部被反射回原介质的现象称为光的全反射，对应于90°折射角的入射角称为临界角。⑵发生全反射的条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角。⑶计算临界角的公式①推导过程由折射定律可以计算临界角：（计算临界角的公式）所以

②光从某种介质射入真空（或空气）时，临界角的计算公式因为,n2=1③利用可以处理两类问题知道折射率

n,求对真空（或空气）的临界角；知道对真空（或空气）的临界角,求折射率

n。物质

临界角金刚石

24.2°二硫化碳38.1°玻璃

30~42°

物质

临界角酒精

47.3°甘油

42.9°水

48.6°几种介质对真空（或空气）的临界角例题1

某种玻璃的折射率n1=1.52,水的折射率n2=1.33,光线如何射入，可在界面发生全反射？临界角φ多大？

解：因为玻璃相对水是光密介质，所以只有当光从玻璃射向水里时才能发生全反射，且临界角φ

=61°3′

例题

2

在水中的鱼看来，水面上的所有景物，都出现在顶角大约为

97°的倒立圆锥内，这是什么原因？它与鱼在水中的深度有关吗？48.5°48.5°97°图11.2-3鱼在水中

解：水相对空气光密介质，光线由水射向空气时可能发生全反射，其临界角可由,可得由图11.2-3可知：这与鱼在水中的深度无关。

用全反射棱镜制造潜望镜；利用光在光导纤维中的全反射，可以制造灯具、医疗设备和实现通信等。5.全反射的应用(图11.2-4）图11.2-4

全反射应用二、光导纤维1.认识光导纤维

光导纤维简称光纤，它是利用全反射原理（图11.2-5）使光沿着弯曲途径传播的光学元件。它由内芯和包层组成。包层的折射率比纤芯折射率小，光线就在内芯和外套的界面上发生全反射，光线就可以从光纤的一端传至另一端。图11.2-5光导纤维反射原理2.光导纤维的应用

光导纤维在通信、医学、国防等方面得到广泛的应用，视频11.2-1。我们利用光导纤维传递各种信息、图像，在医学上利用光纤制成各种内窥镜。

光纤不仅在通信技术方面取得了显著成绩，未来在传送电能方面也有独特的优点，可降低造价且安全可靠，节约有色金属，延长使用周期。该课题虽处于研究阶段，但关键难已有突破。光导纤维的应用视频11.2-1练习

1.光什么是全反射现象，什么是临界角？发生全反射的条件是什么？

答：入射光全部被反射回原介质的现象称为光的全反射，对应于90°折射角的入射角φ

称为临界角。发生全反射的条件是：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于临界角。

2.