13.2《全反射》課件

13 2 全反射 水中或玻璃中的氣泡看起來特別明亮 原因是 光從水或玻璃射向氣泡時(shí) 一部分光在分界面上發(fā)生了全反射 自學(xué)指導(dǎo) 1 什么是光疏介質(zhì) 什么是光密介質(zhì) 2 什么是光的全反射及發(fā)生全反射的條件3 什么是臨界角及如何計(jì)算臨界角4 全反射棱鏡的構(gòu)造及原理 5 光纖通信 的原理及其應(yīng)用 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)是相對的 全反射 介質(zhì)1 空氣 介質(zhì)2 介質(zhì)1相對介質(zhì)2是光疏介質(zhì) 介質(zhì)1與介質(zhì)2相對空氣都是光密介質(zhì) 2 3 n n2 既然光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)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) 折射角就會增大到90 折射角 2為90 時(shí) 會發(fā)生什么情況 光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)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 1 3 光密介質(zhì) N N A O C 光疏介質(zhì) 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)的入射角是一個(gè)很重要的物理量 叫做臨界角 臨界角用C表示 當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(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 發(fā)生全反射現(xiàn)象 折射角等于90 時(shí)的入射角叫做臨界角 用符號C表示 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)折射定律可得 因而 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 三 例題 例1 在水中的魚看來 水面上和岸上的所有景物 都出現(xiàn)在頂角約為97 6 的倒立圓錐里 為什么 你能想象一下 從水里看到的水面上景物是什么樣的嗎 所有水面上的景物在什么范圍內(nèi) 在倒立圓錐里 例2 如圖所示 介質(zhì) 為空氣 介質(zhì) 的折射率為 下列說法中正確的是 A 光線a b都不能發(fā)生全反射B 光線a b都能發(fā)生全反射C 光線a發(fā)生全反射 光線b不發(fā)生全反射D 光線a不發(fā)生全反射 光線b發(fā)生全反射 C 三 例題 如圖2所示 一束光線從空氣射入某介質(zhì) 入射光線與反射光線夾角為90 折射光線與入射光線延長線間夾角為15 求 1 該介質(zhì)的折射率 2 光在該介質(zhì)中傳播的速度 3 當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角 全反射棱鏡 1 光線由AB面垂直入射 在AC面發(fā)生全反射 垂直由BC面出射 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 在AB BC面發(fā)生兩次全反射 垂直由AC面出射 變化90 變化180 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 通過使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長度 全反射棱鏡 一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀 我們在以前討論平面鏡成像都只考慮這個(gè)銀面的反射 實(shí)際上由于平面鏡玻璃的前表面對光線的反射 形成多個(gè)虛像 其中第一次被玻璃前表面反射而形成的虛像S 是最明亮的 平面鏡玻璃的前表面 平面鏡玻璃的后表面 全反射棱鏡 對于精密的光學(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 以消除多余的像 當(dāng)然 如果在玻璃的前表面鍍銀 就不會產(chǎn)生多個(gè)像 但是前表面鍍銀 銀面容易脫落 光導(dǎo)纖維 全反射現(xiàn)象是自然界里常見的現(xiàn)象 我們常聽到的 光纖通信 就是利用了全反射的原理 彎曲的玻璃棒能傳光 光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲 直徑只有幾微米到幾百微米之間 由內(nèi)芯與外套兩層組成 內(nèi)芯的折射率比外套的大 光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 把光導(dǎo)纖維聚集成束 使其兩端纖維排列的相對位置相同 圖像就可以從一段傳到另一端了 光導(dǎo)纖維 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