物理人教版（2019）选择性必修第一册4.2全反射 （共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册4.2全反射 （共25张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 29.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-31 16:52:37 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
全反射
第一节
知识点：
1、发生全反射的条件（重点）
2、海市蜃楼与沙漠蜃景
3、全反射棱镜与光导纤维（难点）
快做笔记！
全反射
光密介质和光疏介质
1.光密介质：折射率较大的介质。
2.光疏介质：折射率较小的介质。
（1）光疏介质和光密介质是相对的
（2）“疏”、“密”不是指密度
注意：
物质 折射率
水 1.33
酒精 1.36
玻璃 1.50
密度
1 g/cm3
0.97 g/cm3
2.5 g/cm3
酒精是光密介质
酒精是光疏介质
光从光疏进入光密介质，或从光密到光疏介质分别会怎么偏转？
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
i
r
光从光疏介质进入光密介质
光从光密介质进入光疏介质
i
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
r
思考：光密—光疏，入射角增大，折射角也增大，谁先达到90°？若继续增大入射角？
（1）折射角逐渐 ；
（2）折射光线亮度逐渐 ；
（3）反射角逐渐 ；
（4）反射光线亮度逐渐 ；
（5）当入射角增大到某一角度时，折射
光线 ，所有光线全部反射。
观察实验现象后回答，随着入射角的逐渐增大的过程中：
增大
减弱
增大
增强
消失
光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。
此时的入射角称为——临界角 C（Critical angle）
总结发生全反射的条件：
（1）光从光密介质射入光疏介质；
（2）入射角等于或大于临界角；
全反射
做笔记！
特殊的，当光疏介质为空气（真空）时，临界角C等于？
不同介质的临界角不同
介质 水 各种玻璃 金刚石
折射率 1.33 1.5~1.8 2.42
临界角C 48.8° 32°~ 42° 24.5°
（1）折射率越大，临界角越小；
（2）临界角和折射率可以互求。
在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？
理解：当恰发生全反射时，折射光线沿界面传播？
几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。
典例：一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（ ）
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C．频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
C
典例：(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的界面,分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
CD
夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小，从而形成一具有折射率梯度的空气层.当光线通过此空气层时，将发生偏折.
1.上现蜃景——海市蜃楼
2.下现蜃景——沙漠蜃景
在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象.
典例：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是蜃楼，B是景物
D．B是蜃景，A是景物
C
当光线由AB面垂直入射时：
横截面是等腰直角三角形的棱镜
当光线由AC面垂直入射时：
变化90 °
变化180 °
A
B
C
C
B
A
在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
全反射棱镜
潜望镜
典例：空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是( )
甲
乙
B
解析 四个选项产生的光路效果如图所示。
则可知选项B正确。
答案 B
典例：自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
B
原理：利用全反射原理
四、光导纤维
结构：
光导纤维
激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点
光导纤维导光的原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，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。
光导纤维
水流导光
光导纤维的应用
典例：如图所示,AB为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。(已知光在真空中的传播速度为c)
典例：光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为n，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为c，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为
全反射
第一节
知识点：
1、发生全反射的条件（重点）
2、海市蜃楼与沙漠蜃景
3、全反射棱镜与光导纤维（难点）
快做笔记！
全反射
光密介质和光疏介质
1.光密介质：折射率较大的介质。
2.光疏介质：折射率较小的介质。
（1）光疏介质和光密介质是相对的
（2）“疏”、“密”不是指密度
注意：
物质 折射率
水 1.33
酒精 1.36
玻璃 1.50
密度
1 g/cm3
0.97 g/cm3
2.5 g/cm3
酒精是光密介质
酒精是光疏介质
光从光疏进入光密介质，或从光密到光疏介质分别会怎么偏转？
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
i
r
光从光疏介质进入光密介质
光从光密介质进入光疏介质
i
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
r
思考：光密—光疏，入射角增大，折射角也增大，谁先达到90°？若继续增大入射角？
（1）折射角逐渐 ；
（2）折射光线亮度逐渐 ；
（3）反射角逐渐 ；
（4）反射光线亮度逐渐 ；
（5）当入射角增大到某一角度时，折射
光线 ，所有光线全部反射。
观察实验现象后回答，随着入射角的逐渐增大的过程中：
增大
减弱
增大
增强
消失
光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。
此时的入射角称为——临界角 C（Critical angle）
总结发生全反射的条件：
（1）光从光密介质射入光疏介质；
（2）入射角等于或大于临界角；
全反射
做笔记！
特殊的，当光疏介质为空气（真空）时，临界角C等于？
不同介质的临界角不同
介质 水 各种玻璃 金刚石
折射率 1.33 1.5~1.8 2.42
临界角C 48.8° 32°~ 42° 24.5°
（1）折射率越大，临界角越小；
（2）临界角和折射率可以互求。
在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？
理解：当恰发生全反射时，折射光线沿界面传播？
几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。
典例：一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（ ）
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C．频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
C
典例：(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的界面,分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
CD
夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小，从而形成一具有折射率梯度的空气层.当光线通过此空气层时，将发生偏折.
1.上现蜃景——海市蜃楼
2.下现蜃景——沙漠蜃景
在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象.
典例：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是蜃楼，B是景物
D．B是蜃景，A是景物
C
当光线由AB面垂直入射时：
横截面是等腰直角三角形的棱镜
当光线由AC面垂直入射时：
变化90 °
变化180 °
A
B
C
C
B
A
在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
全反射棱镜
潜望镜
典例：空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是( )
甲
乙
B
解析 四个选项产生的光路效果如图所示。
则可知选项B正确。
答案 B
典例：自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
B
原理：利用全反射原理
四、光导纤维
结构：
光导纤维
激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点
光导纤维导光的原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，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。
光导纤维
水流导光
光导纤维的应用
典例：如图所示,AB为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。(已知光在真空中的传播速度为c)
典例：光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为n，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为c，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为