物理人教版（2019）选择性必修第一册4.2全反射（共38张ppt）

(共38张PPT)
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。你知道这是为什么吗？
新课导入：
内容回顾：
1、折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
n12与入射角、折射角大小无关，只与两种介质的性质有关
2、折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。
或
思考与讨论：
1、光从真空射向介质时，入射角和折射角谁大？反之，光从介质射向真空，二者谁大？
2、参考下表，根据刚才的讨论，如果光从玻璃射向金刚石，入射角和折射角谁大？如果光从金刚石射向玻璃，入射角和折射角谁大？
介质 水 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.5~1.9 n＝2.42
光疏介质、光密介质：
1.光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.
2.光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.
3.注意：
1）“光密介质”和“光疏介质” 是相对而言的，对其界定是以折射率为依据的。
2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。
3）光由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角。光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角。
O
空气
水
光疏介质
光密介质
思考：光由光密介质进入光疏介质时，如果入射角不断增大，使折射角增大到90 时，会出现什么现象？
O
光疏介质
光密介质
空气
水
观察全反射现象
（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。
当光从水射向空气，随着入射角的逐渐增大的过程中：
增大
减弱
增大
增强
消失
实验现象：
全反射：
1、全反射：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。
2、临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于900角时的入射角叫做临界角。用C表示。
玻璃
空气
思考与讨论：
1）光由光密介质射入光疏介质时，一定发生全反射吗？发生全反射现象的条件是什么？
2）由于不同介质的折射率不同，在光从介质射向空气时，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的某种介质射向空气发生全反射的临界角C？
3、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
4、临界角C 的大小：
界面
真空
介质
法线
C
由折射率可得：
临界角的正弦值：
全反射：
介质 水 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.5~1.9 n＝2.42
临界角C 48.8 ° 32 °~ 42 ° 24.4 °
不同介质的临界角
【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？
全反射棱镜：
1.结构：横截面为等腰直角三角形。
2.作用：改变光的方向，可使光的传播方向改变90°或180°。当光垂直于它的任意一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高。
双筒望远镜中的全反射棱镜
3.应用：
自行车尾灯
潜望镜
对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消除多余的像．
当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生多个像，一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是银面容易脱落．因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%。
全反射棱镜：
观察光在弯曲的有机玻璃中传播的路径
1966 年，33 岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（optical fiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了全反射原理。
高锟（1933-2018）
如图,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：
1.原理：利用全反射原理
2.构造：由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成，因为内芯的折射率比外套的大，所以，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
3.优点：容量大、衰减小、抗干扰性强
光导纤维：
如果把光导纤维聚集成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端（图 1）。 医学上用这种光纤制成内窥镜（图 2）用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。 实际的内窥镜装有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行照明，另一组把体内的图像传出供医生观察。
图2
图1
4.应用：
光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。
光纤
一路光纤的传输能力理论值为二十亿路电话，一千万路电视。虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的。
4.应用：
水流导光
你能解释这是为什么吗？
思考1：水中的鱼看水面和岸上的景物，是一种什么体验呢？
水的折射率为1.33 所以C=48.80
则有圆锥顶角θ=2C=97.60
结论：水中的一切生物看水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里。
学以致用：
结论：光从水中射向空气时，一部分光在分界面上发生了全反射。
思考2：草叶上露珠特别明亮，为什么？
学以致用：
思考3：海市蜃景和沙漠蜃景有区别吗？
学以致用：
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.
1．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光在界面上恰好发生全反射，则下列判断正确的是（　　）
A．绿光不能发生全反射
B．红光一定能发生全反射
C．黄光在水中的波长比红光在水中的波长长
D．这三种单色光相比，红光在水中传播的速率最大
D
2．如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（　　）
A．假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线
B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定不能发生全反射
D．假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度小
A
3.一束由a、b两种单色光组成的复色光从水中射入空气中，并分成a、b两束，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　）
A．若水中入射光SA的入射角不断增大，则a光先发生全反射
B．a光的折射率比b光的折射大
C．在真空中a光的速度比b光大
D．在水中a光的传播速度比b光的大
D
4．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，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。下列选项中给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生上述效果的是 (　　)
B
5．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（　　）
A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D．内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
A
B
7.如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被折射，一部分光进入液体中。当入射角是450时，折射角为300，求：
（1）该液体对红光的折射率n；
（2）该液体对红光的全反射临界角C。
8.如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，浮标Q离P点0.9m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知鱼饵灯M离水面的深度为 。
（1）求水的折射率n；
（2）鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，
鱼饵灯发出的光恰好无法从水面P、Q间射出？