遼寧省大連市高中物理 第十三章 光 13.7 全反射課件 新人教版選修3-4.ppt

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美麗的光纖裝飾,美麗的光纖裝飾,美麗的光纖裝飾,美麗的光纖裝飾,晶瑩剔透的露珠,在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。,折射定律1.折射光線位于入射光線與法線所決定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè).2.數(shù)學(xué)表達(dá)式:入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即,提問(wèn)：折射定律的內(nèi)容是什么？,第七節(jié)全反射,1.知識(shí)與能力,理解光的全反射現(xiàn)象；掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件；了解全反射現(xiàn)象的應(yīng)用。,2.過(guò)程與方法,通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，理解光的全反射現(xiàn)象，概括出發(fā)生全反射的條件，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力；通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生思維海洋中的波瀾，培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象分析本質(zhì)的方法、能力,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀,滲透學(xué)生愛科學(xué)的教育，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的習(xí)慣，生活中的物理現(xiàn)象很多，能否用科學(xué)的理論來(lái)解釋它，更科學(xué)的應(yīng)用生活中常見的儀器、物品,掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件.,教學(xué)重點(diǎn),全反射的應(yīng)用，對(duì)全反射現(xiàn)象的解釋,教學(xué)難點(diǎn),一.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì),二.全反射,三.全反射的應(yīng)用,一.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì),1.定義:（1）光疏介質(zhì):兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì).（2）光密介質(zhì):兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì).,如何理解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)？,我是這樣理解的：,光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)只是相對(duì)而言的.,比如我和下面一位比身高,1.光疏介質(zhì)光密介質(zhì)是相對(duì)而言的.只有對(duì)給定的兩種介質(zhì)才能談光疏介質(zhì)與光密介質(zhì).沒(méi)有絕對(duì)的光密介質(zhì).,2.光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的界定是以折射率為依據(jù)的,與介質(zhì)的其它屬性(如密度等)無(wú)關(guān).,n水1.33n玻璃1.5-1.9n金剛石2.42,水和酒精：n水1.33n酒精1.36,酒精相對(duì)于水而言是光密介質(zhì)，但水酒精,光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，入射角_折射角光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角_折射角,思考光進(jìn)入不同介質(zhì)時(shí)的角度大小關(guān)系：,二.全反射,1,2,N,N,A,O,B,光疏介質(zhì),光密介質(zhì),B,1,2,N,N,A,O,光密介質(zhì),光疏介質(zhì),逐漸增大入射角，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射角接近90時(shí)，繼續(xù)增大入射角，這時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況？,結(jié)論：隨著入射角的增大，反射角、折射角都隨之增大，同時(shí)反射光的強(qiáng)度增強(qiáng)，折射光的強(qiáng)度減弱.當(dāng)入射角達(dá)到某一角度時(shí)折射角為900，此時(shí)，在界面上只有反射光線，沒(méi)有折射光線，發(fā)生了全反射，此時(shí)的入射角叫做臨界角，用C表示.,1.全反射現(xiàn)象當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角.當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角等于900，此時(shí)，折射光完全消失入射光全部返回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射.,2.臨界角光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射角等于900時(shí)的入射角用字母C表示.臨界角是指光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，發(fā)生全反射形象時(shí)的最小入射角，是發(fā)生全反射的臨界狀態(tài).,當(dāng)光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)：若入射角iC，則不發(fā)生全反射，既有反射又有折射形象.若入射角iC，則發(fā)生全反射形象,3.臨界角的計(jì)算,A.當(dāng)光由某種介質(zhì)射入真空或空氣時(shí):,B.任意兩種介質(zhì):n密、n疏,故臨界角C=,=arcsin(),其中,n密、n疏分別為光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)的絕對(duì)折射率.,n密對(duì)疏=,例：某介質(zhì)的折射率為，一束光從介質(zhì)射向空氣，入射角為60，圖中光路圖正確的是（）,D,（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)（2）入射角大于或等于臨界角,即iC以上兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，缺一不可,4.發(fā)生全反射的條件,三.全反射的應(yīng)用,1.露珠,2.寶石,3.海市蜃樓,中新網(wǎng)2004年3月16日電，15日上午11時(shí)30分左右(北京時(shí)間10時(shí)30分)，日本根室市職員谷口博之在北海道根室市海域的根室海峽上空，觀測(cè)到了船懸于半空的海市蜃樓奇觀，并將其拍攝下來(lái)。,中央電視臺(tái)記者2001年9月12日沿著青藏公路經(jīng)過(guò)海拔2675米的萬(wàn)長(zhǎng)鹽橋時(shí)，突然看到遠(yuǎn)處的戈壁上，有沙丘飄浮在天空中，在陽(yáng)光和浮云的作用下，沙丘不斷變幻著顏色，沙丘的周圍是“波光粼粼的湖水”，水面映出清晰的倒影。,夏天，在氣壓恒定的海面上，空氣密度隨高度增加而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，從而形成一具有折射率梯度的空氣層.當(dāng)光線通過(guò)此空氣層時(shí)，將發(fā)生偏轉(zhuǎn).若人在較高處，看到的蜃景是由折射形成的正立虛像；若人在較低處，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虛像.,海邊、沙漠蜃景的成因,45,45,45,45,4.全反射棱鏡,5.光導(dǎo)纖維光纖通訊一種利用光的全反射原理制成的能傳導(dǎo)光的玻璃絲，由內(nèi)芯和外套組成，直徑只有幾微米到100微米左右，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率.,當(dāng)光線射到光導(dǎo)纖維的端面上時(shí)，光線就折射進(jìn)入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后，從光導(dǎo)纖維的另一端面射出，而不從外套散逸,故光能損耗極小.,光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用:內(nèi)窺鏡,光纖通信,1880年，美國(guó)電話發(fā)明家貝爾就已經(jīng)研究并成功地發(fā)送與接收了光電話1881年，貝爾宣讀了一篇題為關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制的論文，報(bào)導(dǎo)了他的光電話裝置,1930年至1932年間，日本在東京的日本電報(bào)公司與每日新聞社之間實(shí)現(xiàn)了3.6公里的光通信，但在大霧大雨天氣里效果很差.,1927年，英國(guó)的貝爾德首閃利用光全反射現(xiàn)象制成石英纖維可解析圖像,相關(guān)資料,1951年，荷蘭和英國(guó)進(jìn)行柔軟纖維鏡的研制,1970年美國(guó)康寧公司用高純石英首次研制成功耗損率為每公里20分貝的套層光纖，使通信不纖研究躍進(jìn)了一大步一根光纖可以傳輸150萬(wàn)路電話和2萬(wàn)套電視.,1953年，荷蘭人范赫爾把一種折射率為1.47的塑料涂在玻璃纖維上，形成比玻璃纖維芯折射率低的套層，得到了光學(xué)絕緣的單根纖維,80年代末，在不到10年時(shí)間內(nèi)光纜就越過(guò)大西洋，聯(lián)結(jié)了歐洲和美洲.1993年光纜跨過(guò)太平洋，把美國(guó)、加拿大和日本聯(lián)結(jié)起來(lái).,一、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)1.定義折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì).折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì).2.理解相對(duì)性.以折射率為依據(jù)的，與介質(zhì)的其它屬性無(wú)關(guān).,二、全反射1.全反射現(xiàn)象當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角.當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角等于900，此時(shí)，折射光完全消失入射光全部返回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射.2.臨界角發(fā)生全反射形象時(shí)的最小入射角.3.臨界角的計(jì)算4.發(fā)生全反射的條件:（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)（2）入射角大于或等于臨界角,即iC,三、全反射的應(yīng)用會(huì)解釋光導(dǎo)纖維、自行車的尾燈、海邊、沙漠的蜃景、早晨閃亮的露珠等,1.一透明塑料棒的折射率為n,光線由棒的一端面射入，當(dāng)入射角i在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，光將全部從另一端面射出.當(dāng)入射角為i時(shí)，光在棒的內(nèi)側(cè)面恰好發(fā)生全反射.求i的范圍.,由圖可知，光在左端面折射時(shí)的折射角,由折射定律得：,故有：,所以只要光將全部從右端面射出.,r=,2.圖示為一直角棱鏡的橫截面一平行細(xì)光束從o點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射人棱鏡已知棱鏡材料的折射率，若不考慮原入射光在bc面上的反射光，則有光線()A.從面ab射出B.從面ac射出C.從面bc射出，且與bc面斜交D.從面bc射出，且與bc面垂直,BC,