物理人教版（2019）选择性必修第一册4.2全反射（共22张ppt）

(共22张PPT)
4. 2 全反射
生活中的现象
第2节 全反射
在塑料瓶下侧靠近底部开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。
用激光水平射向塑料瓶小孔(图激光可由激光笔产生)，观察光的传播路径。
请同学们看一个演示实验：
第2节 全反射
水为什么能够导光？这是一种什么现象？
生活中的现象
第2节 全反射
水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮, 像水洗过的一样。
这又是为什么呢？
生活中的现象
全反射
现象
1. 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。
2. 光在两种介质的界面发生折射时遵循折射定律，即 。由费马原理和惠更斯原理进一步推导出n1sinθ1 =n2sinθ2 。
3. 引入折射率反应介质使光发生偏折的程度，定义介质的折射率为 ，决定式为 。
4. 光的折射遵循光路可逆原理。
回顾已学知识
第2节 全反射
实验探究
第2节 全反射
学生分组实验探究：
1. 光从空气射向玻璃时，观察入射角与折射角的变化；
2. 光从玻璃射向空气时，观察入射角与折射角的变化；
先指导学生分组实验探究，再点击播放视频重现实验过程
实验现象
第2节 全反射
当光射到圆心时，一部分折射到空气中，另一部分光会反射回玻璃砖内， 再垂直于半圆面回到空气中。保持玻璃砖的位置不变，逐渐增大光线的入射角，折射角也会对应的增大。并且能够观察到折射光线越来越弱，反射光线越来越强。入射角增大到一定时，折射光线消失，只剩下反射光线。
1. 概念：对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较小的称为光疏介质，把折射率较大的称为光密介质。
2. 光疏介质和光密介质是相对而言的。
一、
光疏介质与光密介质
第2节 全反射
水与玻璃相比较：
水—光疏介质
玻璃—光密介质
水与空气相比较：
空气—光疏介质
水—光密介质
当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射，如果入射角逐渐增大，折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。
当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光。
一、
光疏介质与光密介质
第2节 全反射
3. 产生条件：
①光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角，即i ≥C。
2. 临界角：刚好发生全反射，即折射角等于900时的入射角叫做临界角。 用字母C 表示。
1. 定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度, 使折射角达到900时, 折射光完全消失, 只剩下反射光, 这种现象叫做全反射。
二、
全反射
第2节 全反射
思考与讨论：
由于不同介质的折射率不同，在光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角是不一样的。怎样计算光从折射率为n的某种介质射入空气(真空)发生全反射的临界角C ？
二、
全反射
第2节 全反射
解得
光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临界角C就是折射角等于90°时的入射角，根据折射定律可得：
介质 水 各种玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.5~1.8 2.42
临界角C 48.8° 32°~ 42° 24.5°
可见，介质的折射率越大，发生全反射的临界角C越小，即越容易发生全反射！
即
二、
全反射
第2节 全反射
4. 几种常见介质的临界角
介质 水 各种玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.5~1.8 2.42
临界角C 48.8° 32°~ 42° 24.5°
可见，介质的折射率越大，发生全反射的临界角C越小，即越容易发生全反射。
3. 产生条件：
①光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角，即i ≥C。
2. 临界角：刚好发生全反射，即折射角等于900时的入射角叫做临界角。 用字母C 表示。
1. 定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度, 使折射角达到900时, 折射光完全消失, 只剩下反射光, 这种现象叫做全反射。
二、
全反射
第2节 全反射
5. 对日常生活现象的解释——①水中或玻璃中的气泡看起来特别亮
水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故。
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。
i)上现蜃景——海市蜃楼
二、
全反射
第2节 全反射
5. 对日常生活现象的解释——②蜃景
点击播放视频
5. 对日常生活现象的解释——②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。
二、
全反射
第2节 全反射
ii)下现蜃景——沙漠蜃楼
点击播放视频
二、
全反射
第2节 全反射
【例题】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？(水的折射率1.33)
解：
由公式
和水的折射率
可求得临界角
设圆锥的顶角为α, 则有
即圆锥的顶角为
5. 对日常生活现象的解释——③潜水员(鱼)视场的计算
如图，
岸上所有景物发出的光，射向水面时入射角θ1分布在0°到90°之间，射入水中后的折射角θ2都在0°至临界角之间。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。
光传播方向变化90 °
光传播方向变化180 °
A
B
C
C
B
A
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。
第2节 全反射
全反射棱镜
三、
点击播放视频
第2节 全反射
全反射棱镜
三、
自行车尾灯
2. 导光原理：内芯的折射率大于外套的折射率光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
1. 结构：光导纤维有内芯和外套两层组成
高锟（1933-2018）
第2节 全反射
光导纤维
四、
点击播放视频
②医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部。
①光纤通信，优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。
3. 应用：
第2节 全反射
光导纤维
四、
点击播放视频
光疏介质光密介质
全反射
应用
两种介质相比较，折射率小的介质为光疏介质；折射率大的介质为光密介质。
发生的条件:
①光从光密介质进入光疏介质;
②入射角大于或等于临界角.
概念：当光从光密介质射入光疏介质时，入射角逐渐增大到某一角度，光线全部被反射回原光密介质的现象。
光导纤维
第2节 全反射
课堂小结
全反射棱镜
解释生活现象
即
第2节 全反射
作业布置
2.折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出，如图所示，求：
(1) 光在A面上入射角的最大值；
(2) 若光在玻璃纤维中恰能发生全反射，
由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？
1.如图所示，光从折射率为n1的光密介质射向折射率为n2光疏介质 ，发生全反射的临界角为多大？
光密介质Ⅰ
光疏介质Ⅱ
θ1
θ2
n1
n2