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1、光的全反射,物理選修3-4,生活中有很多跟光有關(guān)的有趣的自然現(xiàn)象,比較不容易看到的有:海市蜃樓視頻.wmv沙漠海市蜃樓.rm比較容易看到的有:路面全反射.mpg水珠.mpg,實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)1：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的直角邊A的圓心O。,思考:兩者有何異同點(diǎn)?,實(shí)驗(yàn)2：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的半圓面。,玻璃全反射.mpg,不同點(diǎn)：光從空氣玻璃，入射角折射角；光從玻璃空氣，入射角折射角光從空氣玻璃，同時(shí)存在反射光和折射光；光從玻璃空氣，當(dāng)入射角達(dá)到某個(gè)角度時(shí)折射角達(dá)到90，折射光線消失,相同點(diǎn)： 入射角增大，反射角增大，折射角也 增大； 入射角增大，反射光強(qiáng)度增加，折射光強(qiáng)度減弱； 在

2、半圓形界面，光的入射角皆為零度，光不偏離直 線傳播；而在直徑AB的分界面，光偏離原直線傳播。,光由一種透明介質(zhì)射到另一透明介質(zhì),光線不發(fā)生折射，而全部返回到原介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象,全反射現(xiàn)象:,問:是否只有玻璃才能發(fā)生全反射呢?,水全反射.rm,從以上的實(shí)驗(yàn)中,我們可以得到什么結(jié)論呢?什么情況下發(fā)生了全反射?,1 光從玻璃(或水)介質(zhì)到空氣2 入射角要大于某個(gè)值,我們現(xiàn)在研究當(dāng)光從玻璃介質(zhì)斜射入空氣的過程, 通過前面的學(xué)習(xí)我們知道光由玻璃介質(zhì)斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角，由此可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，折射角就會(huì)增大到90,折射角2 為90時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？,光由玻璃介質(zhì)射

3、入空氣時(shí)，同時(shí)發(fā)生反射和折射，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線越來越強(qiáng)，折射光線越來越弱，當(dāng)折射角增大到90時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射,折射角2 為90時(shí)，發(fā)生全反射現(xiàn)象,全反射,1,3,玻璃介質(zhì),N,N,A,O,B,空氣,在研究全反射現(xiàn)象中，剛好發(fā)生全反射的，即折射角等于90時(shí)的入射角叫做臨界角,是一個(gè)很重要的物理量臨界角用C 表示,當(dāng)光線從玻璃介質(zhì)射入空氣介質(zhì)時(shí)，如果入射角等于或大于臨界角，就發(fā)生全反射現(xiàn)象,1 臨界角C,發(fā)生全反射現(xiàn)象,因而 ：,臨界角,光從折射率為n的某種介質(zhì)射到空氣(或真空)時(shí)的臨界角C 就是折射角等于90時(shí)的入射角，根據(jù)折射

4、定律可得：,水的臨界角為48.80 各種玻璃的臨界角為320-420 金剛石的臨界角為24.40,思考:光從空氣射向玻璃中會(huì)發(fā)生全反射嗎?,不同介質(zhì)的折射率不同，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì),光疏介質(zhì)和光密介質(zhì),介質(zhì) 1,空氣,介質(zhì)2,介質(zhì)1相對(duì)介質(zhì)2是光疏介質(zhì),介質(zhì)1與介質(zhì)2相對(duì)空氣都是光密介質(zhì),2,3,n,n2,光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的,發(fā)生全反射的條件, 光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；, 入射角等于或大于臨界角,思考:光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生 全反射嗎?,海市蜃樓,全反射原理在生活中的應(yīng)用及對(duì)奇妙自然現(xiàn)象的解釋,C,蜃景.swf,1、光線由AB面垂直入

5、射,橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡,2、光線由AC面垂直入射,變化90 ,變化180 ,全反射棱鏡,全反射原理在生活中的應(yīng)用及對(duì)奇妙自然現(xiàn)象的解釋,A,B,C,C,B,A,在AC面發(fā)生全反射，垂直由BC面出射,在AB、 BC面發(fā)生兩次全反射，垂直由AC面出射,全反射棱鏡,在光學(xué)儀器里，常用全反射棱鏡來代替平面鏡，改變光的傳播方向望遠(yuǎn)鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很長(zhǎng)，通過使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長(zhǎng)度,縮短鏡筒的長(zhǎng)度,全反射棱鏡, 一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀， 但是銀面容易脫落因此對(duì)于精密的光學(xué)儀器，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等，就需要用全反射棱鏡代替平面鏡與平面鏡相比,它的反射率高,

6、幾乎可達(dá)100%,提高反射率,在實(shí)際的潛望鏡里用全反射棱鏡代替平面鏡,潛望鏡,潛望鏡.mpg,光導(dǎo)纖維,光纖通信,光纖潛望鏡,內(nèi)窺鏡,原理：,結(jié)構(gòu)：,應(yīng)用,光的全反射,全反射原理在生活中的應(yīng)用及對(duì)奇妙自然現(xiàn)象的解釋,包層與內(nèi)芯,光導(dǎo)纖維的用途很大，醫(yī)學(xué)上將其制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部,內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu),光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,光導(dǎo)纖維,內(nèi)窺鏡,光導(dǎo)纖維的用途很大，通過它可以實(shí)現(xiàn)光纖通信,光纖,光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有20多年的，但是發(fā)展的速度是驚人的,在潛水員看來，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)圓錐的頂角是多大？,全反

7、射原理在生活中的應(yīng)用及對(duì)奇妙自然現(xiàn)象的解釋,C,水的折射率為1.33 所以C=48.80則有圓錐頂角=2C=97.60,小 結(jié),1、光疏介質(zhì)、光密介質(zhì),2、全反射,定義,臨界角C,全反射的產(chǎn)生條件,3、全反射原理的應(yīng)用實(shí)例,全反射棱鏡光導(dǎo)纖維,海市蜃樓,解題指導(dǎo),例題1光在某種介質(zhì)中的傳播,介質(zhì)的折射率為2，若要使光從此介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射，則入射角不可能的值是： ,150 B. 300C. 450 D. 600,A,(例題2)某介質(zhì)的折射率為2，一束光從介質(zhì)射向空氣，入射角為60，如圖1所示的哪個(gè)光路圖是正確的? ,D,(例題3)劣質(zhì)的玻璃中往往含有氣泡.這些空氣泡看上去比較亮,對(duì)這一現(xiàn)

8、象有下列不同的解釋,其中正確的是()A空氣泡對(duì)光線有聚集作用,因而較亮.B.空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用.因而較亮.C.從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮.D.從玻璃到達(dá)空氣泡的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮.,D,( 例題4)如圖所示，一束光以45的入射角從空氣投射到三棱鏡的一個(gè)側(cè)面上，在棱鏡上發(fā)生折射，折射光線與棱鏡該側(cè)面成60角，并在棱鏡另一側(cè)面上恰好發(fā)生全反射。由此可知，該棱鏡材料的折射率為_，該棱鏡的頂角的大小為_,2,750,2、在研究全反射現(xiàn)象中，剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90時(shí)的入射角是一個(gè)很重要的物理量，叫做臨界角C。,1、定義：（當(dāng)光從玻璃射向空氣時(shí)，一部分光從分界面上折射到空氣中，一部分光反射回玻璃內(nèi)，逐漸增大入射角，會(huì)看到折射光離法線越來越遠(yuǎn)，而且越來越弱，反射光卻越來越強(qiáng)。）當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射。,3、臨界角C是折射角等于90時(shí)的入射角，據(jù)折射定律及光路可逆性可計(jì)算出光從介質(zhì)射入空氣時(shí),C和折射率的關(guān)系：,4、產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件：,光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),入射角 臨界角,知識(shí)結(jié)構(gòu),