4.2全反射— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册课件21张PPT

第四章 第2节　全反射
问题导入
水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？
知识梳理
一、光疏介质与光密介质
1．光疏介质：折射率较小的介质，光在光疏介质中传播速度相对较大。
2．光密介质：折射率较大的介质，光在光密介质中传播速度相对较小。
3．折射特点：光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。
▲说明：光疏介质与光密介质不是指它们的密度大小，而是从介质的光学特性定义。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质．
二、全反射
1．定义：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。
2．临界角：刚发生全反射，即折射角等于90°时的入射角，用字母C表示。
3．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．临界角与折射率的关系：光由介质射入
空气(或真空)时， 。
三、全反射的应用
1．全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，当光垂直射入玻璃时，光线不发生偏折，但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向，如双筒望远镜中的全反射棱镜等。
2．光导纤维：由折射率较大的内芯和折射率较小的外套组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。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，医学上用这种光纤制成内窥镜。
判一判
(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质。(　×　)
(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射。(　×　)
(3)光从玻璃射入水中时能发生全反射。(　√　)
(4)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射。(　√　)
(5)只要入射角足够大，就能发生全反射。(　×　)
重点突破
[例1]为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图所示，该材料的折射率是多少？
任务一：全反射的理解
[变式1] (多选)如图所示，一束光由空气射到透明介质球上的A点，入射角为i，则(　　)
A．当i足够大时，在A点发生全反射
B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射
C．无论i多大，在A点都不会发生全反射
D．无论i多大，光从球内向外射出时都不会发生全反射
答案：CD
[例2]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为n＝1.5的全反射玻璃棱镜．在框内画出两个棱镜的放置方式并作出光路图．
任务二：全反射的应用
答案：
[变式2] 在光导纤维的端面上入射光满足什么条件，才能使光在光导纤维中不断发生全反射，从一端传到另一端？(设光纤外层材料的折射率为1)
巩固训练
2．(多选)已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是(　　)
A．从玻璃射入水晶　
B．从水射入二硫化碳
C．从玻璃射入水中
D．从水晶射入水
E．从玻璃射入二硫化碳
答案：ACD
4．如下图所示，在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面，紧贴着一个半径为r的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一张黑纸片，求所贴黑纸片的最小面积．
答案：
5．如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．
(1)求该玻璃棒的折射率．
(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时______(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．
6．如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n.光从它的一个端面射入，从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的光速为c)
谢谢观看！