13.2 光的全反射 54张PPT

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美丽的光纤装饰
美丽的光纤装饰
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晶莹剔透的露珠
在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。
折射定律
1.折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧.
2.数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即
提问：折射定律的内容是什么？
第2节 全反射
一 .光疏介质和光密介质
1.定义:
（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.

对光疏介质 n较小 同一频率的光在其中传播的 V 较大
对光密介质 n较大 同一频率的光在其中传播的 V 较小
光从光疏介质射入光密介质时，
入射角______折射角
光从光密介质射入光疏介质时，
入射角______折射角
＞
＜
思考
光进入不同介质时的角度大小关系：
1.光疏介质光密介质是相对而言的.只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质.没有绝对的光密介质.
2.光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的,与介质的其它属性(如密度等)无关.
n水＝1.33 n玻璃＝1.5-1.9 n金刚石＝2.42
水和酒精： n水＝1.33 ＜ n酒精＝1.36
酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒精
二 .全反射








θ1

θ2
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
B







θ1

θ2
N
N'
A
O
光密介质
光疏介质
逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度，折射角接近90°时，继续增大入射角，这时会发生什么情况？



θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3











θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3









θ1
θ2
θ3=900




结论：随着入射角的增大，反射角、折射角都随之增大，同时反射光的强度增强，折射光的强度减弱.当入射角达到某一角度时折射角为900，此时，在界面上只有反射光线，没有折射光线，发生了全反射，此时的入射角叫做临界角，用C表示.
1. 全反射现象
当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.
2. 临界角
光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于900时的入射角用字母 C 表示.临界角是指光由光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时的最小入射角，是发生全反射的临界状态.
当光由光密介质射入光疏介质时：
若入射角 i < C，则不发生全反射，既有反射又有折射形象.
若入射角 i ≥ C，则发生全反射形象
3.临界角的计算
A.当光由某种介质射入真空或空气时:
B.任意两种介质:n密、n疏
故临界角C =
= arcsin( )
其中, n密、n疏分别为光密介质和光疏介质的绝对折射率.
n密对疏=
例：某介质的折射率为根号2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，图中光路图正确的是（ ）
D
（1）光从光密介质射向光疏介质
（2）入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C
以上两个条件必须同时满足，缺一不可
4.发生全反射的条件
三 .全反射的应用
1. 露珠
2、珠宝的鉴赏（ 玻璃：320-420 金刚石：24.40）
3.海市蜃楼
中新网2004年3月16日电 ，15日上午11时30分左右(北京时间10时30分)，日本根室市职员谷口博之在北海道根室市海域的根室海峡上空，观测到了船悬于半空的海市蜃楼奇观，并将其拍摄下来。
中央电视台记者2001年9月12日沿着青藏公路经过海拔2675米的万长盐桥时，突然看到远处的戈壁上，有沙丘飘浮在天空中，在阳光和浮云的作用下，沙丘不断变幻着颜色，沙丘的周围是“波光粼粼的湖水”，水面映出清晰的倒影。
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，将发生偏转.
若人在较高处，看到的蜃景是由折射形成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像.
海边、沙漠蜃景的成因



45?







45?
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45?










45?
45?
4.全反射棱镜
A、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
C、优越性：反光率高,接近达到100%，成像失真小.
D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……

5.光导纤维—光纤通讯
一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由内芯和外套组成，直径只有几微米到100微米左右，内芯的折射率大于外套的折射率.
当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸,故光能损耗极小.
光导纤维在医学上的应用 :内窥镜
光纤通信
一、光疏介质与光密介质

1.定义
折射率较小的介质叫做光疏介质.
折射率较大的介质叫做光密介质.
2.理解
①相对性.②以折射率为依据的，与介质的其它属性无关.

课堂小结
二、全反射
1.全反射现象
当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.
2.临界角
发生全反射形象时的最小入射角.
3.临界角的计算
4.发生全反射的条件:
（1）光从光密介质射向光疏介质
（2）入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C
三、全反射的应用

会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等
1 . 一透明塑料棒的折射率为 n ,光线由棒的一端面射入，当入射角 i 在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出.当入射角为 i 时，光在棒的内侧面恰好发生全反射.求i的范围.

课堂练习
由图可知，光在左端面折射时的折射角

由折射定律得：
故有：
所以只要 光将全部从右端面射出.
r=
2.图示为一直角棱镜的横截面．
一平行细光束从o点沿垂直于bc面的方向射人棱镜．
已知棱镜材料的折射率 ，若不考虑原入射光
在bc面上的反射光，则有光线( )
A.从面ab 射出
B.从面ac射出
C.从面bc射出，且与bc面斜交
D.从面bc射出，且与bc面垂直


B C