第03节 认识光的全反射现象:34张PPT

(共34张PPT)
认识光的全反射现象
鱼眼里的世界
问题1
光从介质1射向介质2时，在两个介质的分界面处会发生什么现象？
问题2
折射定律的表达式？
折射率n是反映介质光学性质的物理量,
n越大，光从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。
比较两种介质的折射率,折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质
（一）光疏介质与光密介质
酒精是光密介质还是光疏介质？
问题4
———光密介质光疏介质是相对的
问题3
光密介质折射率大，密度也一定大？
———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.
问题5
图1
当光由光疏介质射入光密介质时，会发生折射和反射现象，且折射角小于入射角。
当光由光疏介质射入光密介质会出现怎样的现象？
问题6
当光由光密介质射入光疏介质会出现怎样的现象？
由光路可逆，当光由光密介质射入光疏介质时，同样会发生折射和反射现象，且折射角大于入射角
图2
启
发
思
考
既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，猜测当入射角由00开始增大过程中，折射角如何变化？会出现什么现象？
当光由光密介质射入光疏介质时，一定同时存在反射光和折射光吗
？
演
示
实
验
让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上。在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。
提示学生观察实验中：
（1）反射角、折射角随入射角的增大如何变化？
（2）随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱如何变化？
二.全反射现象
1.光从
射入
时，反射角折射角随着入射角的增大而
，折射角增大的同时，折射光线的亮度
，而反射光线的亮度度
，当入射角增大到某一角度时，折射光线完全消失(即折射角为
），入射光线的能量
反射回原介质，这种现象叫——
光密介质
光疏介质
减弱
增大
90o
全部
增强
全反射
（二）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,叫做临界角.用字母C表示.
临界角是指光由光密介质射向光疏介质时,发生全反射现象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态.
（
3
）发生全反射的条件？
①光线从光密介质射入光疏介质
②入射角大于等于临界角
当光由光疏介质射入光密介质时，同时存在反射光和折射光;
当光由光密介质射入光疏介质时，若入射角小于临界角，同时存在反射光和折射光
，若入射角大于等于临界角，则只余反射光。
（二）全
反
射
（
4
）光从玻璃射入真空发生全反射的临界角C
如何求？
光从玻璃射入真空，折射角为90°时，入射角为临界角C
据折射现象光路可逆：光从真空射入玻璃，入射角为90
°时，折射角为临界角C
1.鱼眼里的世界
学以致用----解释自然现象
接近900
接近900
c
c
c
c
解：由临界角公式SinC=1/n和水的率n=1.33，可求得临界角C：
SinC=
C=arcsin
设圆锥的顶角为θ，则有
θ=2C=97.60
=48.80
C
1.全反射棱镜
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
全反射三棱镜的工作原理是怎样的？
三、全反射原理在生活中的应用
玻璃的临界角—
320
～
420
传播方向变化90
°
传播方向变化180
°
A
B
C
C
B
A
三、全反射原理在生活中的应用
1.全反射棱镜
如图6所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时，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。那么自行车的尾灯利用了什么原理？
问题7
三、全反射原理在生活中的应用
???一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，成像失真大。
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
平面镜成像的缺陷
反光率高，接近100%，成像失真小。
应用：精密昂贵的光学仪器中，比如显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……
全反射棱镜的优点
全反射棱镜典型应用
2.解释水导光现象
三、全反射原理在生活中的应用
水导光→光导纤维
光导纤维
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.
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
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信
光纤通信的主要优点是容量大,衰减小、抗干扰性强．
内窥镜的结构
光导纤维在医学上的应用
光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部。
素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖。
虽然光纤通信的发展历史只有30多年，但是发展的速度是惊人的。
课
堂
小
结
1.什么叫全反射，产生全反射的条件及临界角的相关计算
2、全反射的应用及相关现象的解释
(例题1)某介质的折射率为√2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的?
[
]
D
课堂练习
(例题2)光在某种介质中的传播速度1.5×108m/s，则光从此介质射向真空并发生全反射的临界角是(
)
A.15°
B.30°
C.45°
D.60°
B
课
后
作
业
1.《优化训练》课时训练14
2.学以致用：生活中还有哪些全反射现象？
板
书
设
计
1、光疏介质、光密介质
2、全反射
定义
临界角C
全反射的产生条件
3、全反射原理的应用实例
全反射棱镜
海市蜃楼
鱼眼里的世界
光导纤维