2018-2019高中物理 第十三章 光 第2節(jié) 全反射課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、第十三章,光,第二節(jié) 全反射,課 前 預(yù) 習(xí),光疏介質(zhì)和光密介質(zhì),較小,較大,小,小于,大于,1．定義 當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到_________時(shí)，折射光完全消失，只剩下_________，這種現(xiàn)象叫做全反射，這時(shí)對(duì)應(yīng)的_________叫做臨界角。 2．發(fā)生全反射的條件 (1)光由_________介質(zhì)射入_________介質(zhì)。 (2)入射角_________或_________臨界角。,全反射,90,反射光,入射角,光密,光疏,大于,等于,3．臨界角與折射率的關(guān)系 (1)定量關(guān)系：光由某種介質(zhì)射入空氣(或真空)時(shí)，sinC＝______。 (2)定性關(guān)系：介質(zhì)的折射率越大，

2、發(fā)生全反射的臨界角_________，越容易發(fā)生全反射。,越小,1．全反射棱鏡 (1)構(gòu)造：截面為__________________的棱鏡叫全反射棱鏡。 (2)光學(xué)特性： ①當(dāng)光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時(shí)，光在截面的斜邊上發(fā)生______，光射出棱鏡時(shí)，傳播方向改變了______。 ②當(dāng)光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時(shí)，在兩個(gè)直角邊上各發(fā)生一次_____，使光的傳播方向改變了_________。,全反射的應(yīng)用,等腰直角三角形,全反射,90,全反射,180,(3)主要優(yōu)點(diǎn) ①光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生_________，與平面鏡相比，它的反射率_________。 ②反射面不必

3、涂敷任何反光物質(zhì)，反射時(shí)_________。,全反射,很高,失真小,2．光導(dǎo)纖維 (1)原理：利用了光的_________。 (2)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1～100μm左右，如圖所示。它是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率_________外套的折射率，光由一端進(jìn)入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)多次_________，從另一端射出。 (3)主要優(yōu)點(diǎn)：容量大、_______損耗小、抗干擾能力強(qiáng)、__________等。,,全反射,大于,全反射,能量,保密性好,『判一判』 (1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介質(zhì)。( ) (2)光從水中射入空氣中時(shí)一定能發(fā)生全反射。( ) (3

4、)光從玻璃射入水中時(shí)能發(fā)生全反射。( ) (4)水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，在界面發(fā)生了全反射。( ) (5)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。( ),,,√,√,,『選一選』 (多選)透明的水面上有一圓形荷葉，葉梗直立在水中，緊靠葉梗有一條小魚，在岸上的人恰能看到小魚，則( ) A．當(dāng)小魚潛深點(diǎn)時(shí)，人就看不見它 B．當(dāng)小魚潛深點(diǎn)時(shí)，人照樣能看見它 C．當(dāng)小魚上浮點(diǎn)時(shí)，人就看不見它 D．當(dāng)小魚上浮點(diǎn)時(shí)，人照樣看見它 解析：小魚下潛一點(diǎn)后，它的入射角變小，光線能折射出水面，人能看到魚，同理，魚上浮一點(diǎn)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，所以，B、C正確，A、D錯(cuò)誤。

5、,,,BC,『想一想』 夏季的早晨，從某一方向看植物葉子上的露珠會(huì)格外明亮，玻璃中的氣泡從側(cè)面看也是特別明亮，這是什么道理呢？ 解析：光照射露珠或經(jīng)玻璃照射氣泡時(shí)，一部分光會(huì)發(fā)生全反射，有更多的光反射到人的眼晴中，光的能量大了，人就會(huì)感覺特別明亮。,,課 內(nèi) 探 究,如圖所示，光由玻璃斜射向空氣，若逐漸增加入射角，當(dāng)入射角增大到一定程度后將出現(xiàn)折射光消失的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫作全反射。請(qǐng)問：要想出現(xiàn)這種現(xiàn)象必需具備什么條件？ 提示：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì) ②入射角大于或等于臨界角,探究一 全 反 射,1．對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解 (1)相對(duì)性 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的，并沒有絕對(duì)的意

6、義。例如：水晶(n＝1.55)對(duì)玻璃(n＝1.5)是光密介質(zhì)，而對(duì)金剛石來說(n＝2.427)，就是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)到底是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)，是不確定的。 (2)與介質(zhì)密度無關(guān) 光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不是它的密度大小。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)。,(3)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較,(3)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件 ①光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上。 ②入射角等于或大于臨界角。 (4)全反射現(xiàn)象中的能量分配關(guān)系 ①折射角隨入射角的增大而增大，折射角增大的同時(shí)，折射光線的強(qiáng)度減弱，即折射光線的能量減小，亮度減弱，而反射光線增強(qiáng)，能量增大，亮度增加。 ②

7、當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)(即臨界角)，折射光能量減到零，入射光的能量全部反射回來，這就是全反射現(xiàn)象。,(5)不同色光的臨界角 不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射。,(河南省天一大聯(lián)考2017～2018學(xué)年高二下學(xué)期段考)如圖所示，直角三棱鏡ABC的斜邊AB長為L，∠C＝90，∠A＝θ(未知)，一束單色光從斜邊上某點(diǎn)(非中點(diǎn))垂直入射到棱鏡中，已知棱鏡折射率為n＝2，單色光在真空中的傳播速度為c，,解題指導(dǎo)：分析光的全反射時(shí)，關(guān)鍵是根據(jù)臨界條件畫出發(fā)生全反射時(shí)的光路圖，再利用幾何知識(shí)分析邊角關(guān)系。當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，仍遵循光的反射定律及光的可逆性。,〔對(duì)

8、點(diǎn)訓(xùn)練1〕 如圖是在高山湖泊邊拍攝的一張風(fēng)景照片，湖水清澈見底，近處湖面水下的景物(石塊、砂礫等)都看得很清楚，而遠(yuǎn)處只看到對(duì)岸山峰和天空的倒影，水面下的景物則根本看不到。下列說法中正確的是( ),C,A．遠(yuǎn)處山峰的倒影非常清晰，是因?yàn)樯椒宓墓饩€在水面上發(fā)生了全反射 B．光線由水射入空氣，光的波速變大，波長變小,C．遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，可能發(fā)生了全反射，所以看不見 D．近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光強(qiáng)而折射光弱，因此有較多的能量射出水面而進(jìn)入人眼中,解析：遠(yuǎn)處山峰的倒影非常清晰，是因?yàn)樯椒宓墓饩€在水面上發(fā)生了反射，但不是全反射，因?yàn)槿瓷渲挥泄鈴墓饷?/p>

9、介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生，故A錯(cuò)誤。光線由水射入空氣，光的波速變大，頻率不變，由波速公式v＝λf知波長變大，故B錯(cuò)誤。遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，當(dāng)入射角大于等于全反射臨界角時(shí)能發(fā)生全反射，光線不能射出水面，因而看不見，故C正確。近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光較弱而折射光較強(qiáng)，射出水面而進(jìn)入人眼睛中的能量較多，故D錯(cuò)誤。,如圖所示，自行車后面有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。那么自行車的尾燈利用了什么原理？ 提示：利用了全反射的原理。,探究二 全反射的應(yīng)

10、用,1．全反射棱鏡 橫截面是等腰直角三角形的棱鏡是全反射棱鏡。它在光學(xué)儀器里，常用來代替平面鏡，改變光的傳播方向。光通過全反射棱鏡時(shí)的幾種方式：,2．光導(dǎo)纖維 (1)光導(dǎo)纖維：用光密介質(zhì)制成的用來傳導(dǎo)光信號(hào)的纖維狀的裝置。 (2)光纖原理：“光纖通信”利用了全反射原理。 實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，一定程度上可以彎折，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套組成。 如圖所示，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。,(3)光纖的應(yīng)用：攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等的光信號(hào)沿著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)光纖通信。,由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光，所以光導(dǎo)纖維中用激光作為高速傳輸信息的載體。要使射到粗細(xì)均勻的圓形光導(dǎo)纖維一個(gè)端面上的激光束都能從另一個(gè)端面射出，而不會(huì)從側(cè)壁“泄漏”出來，光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多少？,解題指導(dǎo)：準(zhǔn)確理解光纖傳導(dǎo)的原理，利用全反射臨界角計(jì)算。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕 空氣中兩條光線a和b從虛框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖1所示。虛框內(nèi)有兩個(gè)折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡。圖2給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖1效果的是( ),B,素 養(yǎng) 提 升,解決全反射問題的基本思路,