高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光2 全反射精品课件ppt

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1. 知道光密介质和光疏介质的概念，认识光的全反射现象。2. 知道全反射棱镜及其应用。3. 初步了解光导纤维原理及光纤技术对社会经济生活的重大影响。
水中的气泡看上去特别明亮为什么？
1.光疏介质：折射率较小的介质2.光密介质：折射率较大的介质（1）光疏介质与光密介质是相对的。（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4.光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角
n1sin θ1 ＝ n2sin θ2
思考与讨论：既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到90°时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大，会出现什么现象？
如图 ，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。5.全反射： 光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。
说明：从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加；当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．
例：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？
解：几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为C 的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于C。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。
1.全反射棱镜：截面是等腰直角三角形。2. 优点：（1）反射率高，几乎可达100%；（2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。
3.应用：精密光学仪器中，如显微镜、单反相机、望远镜……
1.光导纤维：（1）原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
（2）内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
2.应用：作为载体，传递信息（1）光纤通信：容量大、衰减小、抗干扰性强；（2）内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。
1.如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面，且AB∥CD。光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是（　　） A.不可能发生全反射 B.有可能发生全反射C.只要入射角i足够大就能发生全反射D.不知玻璃折射率，无法判断
解析：由图知，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由于AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。A正确。
2.［多选］如图所示为一直角棱镜的横截面，∠bac=90°，∠abc=60°。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n= ，若不考虑入射光线在bc面上的反射光，则有光线（　　） A.从ab面射出 B.从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交D.从bc面射出，且与bc面垂直
解析：A错：由 得 ，得全反射临界角 。 射到ab面的光线，入射角等于60°，发生全反射，则ab面上没有光射出。B、D对，C错：ab面上的反射光射到ac面上时入射角为30°，不发生全反射，ac面上既有折射光射出，又有反射光，由几何图形知，反射光射到bc面上时的入射角为0°，有光线从bc面射出。
3.如图 所示，玻璃砖的截面为直角三角形AOB，∠B=30°，直角边AO长度为d。一单色光自距离A点 处的D点垂直AO边射入该玻璃砖，第一次到达AB边时恰好发生全反射。已知光在真空中传播的速度为c，求： （1）此玻璃砖的折射率；（2）此光线第一次自BO边射出时折射角的正弦值；（3）此光线在该玻璃砖中传播的时间。
解析：（1）光路如图所示，由几何知识，在AB边上的入射角∠C=60° 。 又sin C= 。得此玻璃砖的折射率：n= 。（2）由几何知识，在BO边上的入射角∠α=30°，由n= 得此光线第一次自BO边射出时的折射角的正弦值sin β= 。（3）由几何知识知此光线在玻璃砖中传播的路程x= d又n= ，t= ，得传播时间：t= 。
4.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，从另一个端面射出需要的最长时间为多少？（设光在真空中的传播速度为c）
解析：要使光在光导纤维中传播的时间最长，就必须使光线的路径最长，即每次反射的入射角都等于临界角，设光导纤维的临界角为C。sin C= 光在光导纤维中传播的路程d= =nL光在光导纤维中传播的速度v= 则所需最长时间t= = 。