13.2全反射(上课用)

1、13.2,思考题：如图所示，求此介质的折射率和这种介质中的光速。,一.光疏介质和光密介质 1)、光疏介质:两种媒质中折射率较小的介 质叫做光疏介质. 2)、光密介质:两种媒质中折射率较大的介 质叫做光密介质.,【例1】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,bd,光从光疏介质射入光密介质时，入射角_折射角 光从光密介质射入光疏介质时，入射角_折射角,随着入射角的增大会发生什么现象?,二、全反射 1、全反射现象：当光从光密介

2、质进入光疏介质时，折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度时,折射角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部反回原来的介质中，这种现象叫做全反射。,2、对全反射的理解 a全反射是光的折射的特殊现象，全反射现象还可以从能量变化角度加以理解。当光线从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射。,b发生全反射的条件 （1） 光线从光密介质射向光疏介质； （2）入射角大于或等于临界角。 c全反射遵循的规律 光由光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律。有关计算仍依据反射定律进行。,

3、3、临界角 a临界角的定义：折射角为90时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用c表示。,b 临界角c的表示式：,由折射定律知，光由某介质射向真空（或空气)时，若刚好发生全反射，则：,n =,所以,sinc=,即c=,注意： a.光从光密介质射向光疏介质时，只要入射角大于或等于临界角c，一定会发生全反射现象。 b一般情况下，光由一种介质到达另一种介质时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介质中，而另一部分则进入其他介质中。发生全反射时，光的能量全部反射回原介质中。,例2:已知如图所示，介质2为空气，介质1的折射率为2，下列说法中正确的（） （a）光线a、b都不能发生全反射 （b）

4、光线a、b都能发生全反射 （c）光线a发生全反射，光线 b不发生全反射 （d）光线a不发生全反射，光线b发生全反射,c,abc,例4、如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90，折射光线与入射光线延长线间夹角为15， 求：（1）该介质的折射率； （2）光在该介质中传播的速度； （3）当光从介质射入空气时的临界角,解：根据题意入射光线与反射光线的夹角为90，又根据光的反射定律，反射角等于入射角，即 =，=45-1530,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介质还是由光密介质进入光疏介质。,2、若光由光密介质进入光疏介质时，则根据 确定临界角，看

5、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、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算。,小结,发生全反射的条件： 1、光从光密介质射向光疏介质； 2、入射角大于或等于临界角， 即:ic。 以上两个条件必须同时满足,缺一不可。,三、全反射的应用,方向改变180,方向改变90,、全反射棱镜,(1)、横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。,(2)、全反射棱镜对光线的控制作用：,（）全反射棱镜的应用:,在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向,反射率高，几乎可达100%， 利用非常广泛，例如望远镜、自

6、行车尾灯等,望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度,、光导纤维光纤通讯： 一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由内芯和外套组成，直径只有几微米到100微米左右，内芯的折射率大于外套的折射率。,当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸,故光能损耗极小。,光导纤维由组成，二者的折射率不同，的折射率大， 的折射率小。,内芯和外套两部分,内芯,外套,【例1】据报道：2008年北京奥运会时，光纤通信网覆盖了所有奥运场馆，为各项比赛提供了安全可靠的通信服务。光纤通信可利用光的

7、全反射将大量信息高速传输。如图所示，一根长为l的直光导纤维，它的折射率为n。如果把该光纤放在空气中，要使从它的一个端面进入光纤的光发生全反射，入射角应满足什么条件(用该角的正弦函数值表示)？为简化问题，光纤外套忽略不计。,【例2】有人在河中游泳，头部露出水面，在某一位置当他低头向水中观察时，看到河底有一静止物体跟他眼睛正好在同一竖直线上。这个人再向前游12 m，正好不能看见此物体，求河深。(水的折射率为4/3),【答案】10.6 m,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

8、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，下层的折射率较大。远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小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低 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。,(2)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，仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方 有水源而奔向前去， 但总是可望而不可即。,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