全反射上課用PPT課件

1、 思考題：思考題：如圖所示，求此介質(zhì)的如圖所示，求此介質(zhì)的折射率和這種介質(zhì)中的光速。折射率和這種介質(zhì)中的光速。300450介質(zhì)介質(zhì)第1頁/共38頁 一一.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 1)1)、光疏介質(zhì)光疏介質(zhì): :兩種媒質(zhì)中折射率較小的介兩種媒質(zhì)中折射率較小的介 質(zhì)叫做光疏介質(zhì)質(zhì)叫做光疏介質(zhì). . 2) 2)、光密介質(zhì)光密介質(zhì): :兩種媒質(zhì)中折射率較大的介兩種媒質(zhì)中折射率較大的介 質(zhì)叫做光密介質(zhì)質(zhì)叫做光密介質(zhì). . 第2頁/共38頁【例例1】下列說法正確的是( )A因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì)B因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)C同一束光，在光

2、密介質(zhì)中的傳播速度較大D同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小BD第3頁/共38頁 光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，入光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，入射角射角_折射角折射角 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，入光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，入射角射角_折射角折射角空氣空氣玻璃玻璃 隨著入射角的增大會發(fā)生什么現(xiàn)象? ?第4頁/共38頁第5頁/共38頁 二、二、全反射全反射 1 1、全反射現(xiàn)象：當光從、全反射現(xiàn)象：當光從光密介質(zhì)進入光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。當入射時，折射角大于入射角。當入射角增大到某一角度時角增大到某一角度時, ,折射角等于折射角等于90900 0，此，此時，折射光完全消

3、失入射光全部反回原來時，折射光完全消失入射光全部反回原來的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射全反射。第6頁/共38頁2、對全反射的理解a全反射是光的折射的特殊現(xiàn)象，全反射現(xiàn)象還可以從能量變化角度加以理解。當光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，發(fā)生了全反射。第7頁/共38頁b發(fā)生全反射的條件 （1） 光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)； （2）入射角大于或等于臨界角。c全反射遵循的規(guī)律 光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射時，仍然遵守反射定律。有關(guān)計算仍依據(jù)反射定律進行。第8頁/共3

4、8頁3、臨界角 a臨界角的定義：折射角為90時的入射角稱為全反射臨界角，簡稱臨界角，用C表示。b 臨界角C的表示式： 由折射定律知，光由某介質(zhì)射向真空（或空氣)時，若剛好發(fā)生全反射，則： n =sin90sin C1sin C所以sinC=1n即C=arcsin1n 第9頁/共38頁 注意：注意：a.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，只要入射角大于或等于臨界角只要入射角大于或等于臨界角C，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象。象。b一般情況下，光由一種介質(zhì)到達另一種介質(zhì)時，光既有反射又有折射，即光的能量有一般情況下，光由一種介質(zhì)到達另一種介質(zhì)時，光既有反射又有折射，即

5、光的能量有一部分反射回原介質(zhì)中，而另一部分則進入其他介質(zhì)中。發(fā)生全反射時，光的能量全一部分反射回原介質(zhì)中，而另一部分則進入其他介質(zhì)中。發(fā)生全反射時，光的能量全部反射回原介質(zhì)中。部反射回原介質(zhì)中。第10頁/共38頁例例2:2:已知如圖所示，介質(zhì)已知如圖所示，介質(zhì)2 2為空氣，介質(zhì)為空氣，介質(zhì)1 1的折射的折射率為率為2 2，下列說法中正確的（），下列說法中正確的（） （A A）光線）光線a a、b b都不能發(fā)生全反射都不能發(fā)生全反射（B B）光線）光線a a、b b都能發(fā)生全反射都能發(fā)生全反射（C C）光線）光線a a發(fā)生全反射，光線發(fā)生全反射，光線 b b不發(fā)生全反射不發(fā)生全反射（D D）光線

6、）光線a a不發(fā)生全反射，光線不發(fā)生全反射，光線b b發(fā)生全反射發(fā)生全反射C C600300ab12第11頁/共38頁 例例3 3：某介質(zhì)的折射率為：某介質(zhì)的折射率為 ，一束光從介質(zhì)，一束光從介質(zhì)射向空氣，入射角為射向空氣，入射角為6060，圖中哪個光路圖是正，圖中哪個光路圖是正確的？（）確的？（）2第12頁/共38頁ABC第13頁/共38頁第14頁/共38頁第15頁/共38頁例例4 4、如圖、如圖2 2所示，一束光線從空氣射入某介所示，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質(zhì)，入射光線與反射光線夾角為9090，折射，折射光線與入射光線延長線間夾角為光線與入射光線延長線間夾角為15

7、15，求：（求：（1 1）該介質(zhì)的折射率；）該介質(zhì)的折射率；（2 2）光在該介質(zhì)中傳播的速度；）光在該介質(zhì)中傳播的速度；（3 3）當光從介質(zhì)射入空氣時的臨界角）當光從介質(zhì)射入空氣時的臨界角解：根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為9090，又根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，即 =，=45=45-15-153030第16頁/共38頁 應(yīng)用全反射解決實際問題的基本方法 1 1、確定光是由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。 2 2、若光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，則根據(jù) 確定臨界角，看是否發(fā)生全反射。nC1sin3 3、根據(jù)題設(shè)條件，畫出入射角等于臨界角 的“臨界光路”。4 4、運用幾何

8、關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進行判斷推理，運算及變換進行動態(tài)分析或定量計算。第17頁/共38頁1 1、折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。2 2、當光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角，當入射角大于某一角度時，折射現(xiàn)象消失，光全部返回原來的介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做全反射。3 3、發(fā)生全反射的條件：4 4、剛好發(fā)生全反射時的入射角，叫做這種介質(zhì)的臨界角。5 5、臨界角與折射率之間的關(guān)系CCnsin1sin90sin0第18頁/共38頁 發(fā)生全反射的條件： 1 1、光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)； 2 2、入射角大于或等于臨界角， 即:iC:iC。 以上兩個條件必須同時滿足,

9、缺一不可。 第19頁/共38頁三、全反射的應(yīng)用三、全反射的應(yīng)用第20頁/共38頁方向改變方向改變180 方向改變方向改變90、全反射棱鏡(1)(1)、橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。(2)(2)、全反射棱鏡對光線的控制作用： 第21頁/共38頁（）全反射棱鏡的應(yīng)用（）全反射棱鏡的應(yīng)用: : 在光學儀器里，常用全反射棱鏡來代替平面鏡，在光學儀器里，常用全反射棱鏡來代替平面鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向, ,反射率高，幾乎可達反射率高，幾乎可達100%100%， 利用非常廣泛，例如望遠鏡、自行車尾燈等利用非常廣泛，例如望遠鏡、自行車尾燈等 望遠鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很長，通過使用全

10、反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長度第22頁/共38頁 、光導纖維光纖通訊： 一種利用光的全反射原理制成的能傳導光的玻璃絲，由內(nèi)芯和外套組成，直徑只有幾微米到100100微米左右，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。 當光線射到光導纖維的端面上時，光線就折射進入光導纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后，從光導纖維的另一端面射出，而不從外套散逸, ,故光能損耗極小。第23頁/共38頁光導纖維由組成，二者的折射率不同，的折射率大， 的折射率小。內(nèi)芯和外套兩部分內(nèi)芯外套第24頁/共38頁第25頁/共38頁第26頁/共38頁【例1】據(jù)報道：2008年北京奧運會時，光纖通信網(wǎng)覆蓋了所有奧運場館，為各項比賽提供了安

11、全可靠的通信服務(wù)。光纖通信可利用光的全反射將大量信息高速傳輸。如圖所示，一根長為L的直光導纖維，它的折射率為n。如果把該光纖放在空氣中，要使從它的一個端面進入光纖的光發(fā)生全反射，入射角應(yīng)滿足什么條件(用該角的正弦函數(shù)值表示)？為簡化問題，光纖外套忽略不計。第27頁/共38頁第28頁/共38頁【例2】有人在河中游泳，頭部露出水面，在某一位置當他低頭向水中觀察時，看到河底有一靜止物體跟他眼睛正好在同一豎直線上。這個人再向前游12 m，正好不能看見此物體，求河深。(水的折射率為4/3)【答案】10.6 m第29頁/共38頁第30頁/共38頁 應(yīng)用全反射解釋自然現(xiàn)象 (1)對對“海市蜃樓海市蜃樓”的解

12、釋的解釋 由于空中大氣的折射由于空中大氣的折射 和全反射，會在空中和全反射，會在空中 出現(xiàn)出現(xiàn)“海市蜃樓海市蜃樓”。在。在 海面平靜的日子，站海面平靜的日子，站 在海濱，有時可以看在海濱，有時可以看 到遠處的空中出現(xiàn)了到遠處的空中出現(xiàn)了 高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象。高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象。 這種景象的出現(xiàn)是有原因的。這種景象的出現(xiàn)是有原因的。 第31頁/共38頁 當大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小，海面上空的空氣溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大。我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，下層的折射率較大。遠處的景物發(fā)出的光線

13、射向空中時，不斷被折射，射向折射率較小的上一層的入射角越來越大，當光線的入射角大到臨界角時，就會發(fā)生 全反射現(xiàn)象。光線就會從 高空的空氣層中通過空氣 的折射逐漸返回折射率較低 的下一層。第32頁/共38頁 在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來的光線形成的虛像。這就是海市蜃樓的景象。第33頁/共38頁 (2)對沙漠上、柏油路上的蜃景的解釋 在沙漠里也會看到蜃景，太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。從遠處物體射向地面的光線，進入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射。人們逆著反射光線看去，就會看到遠處物體的倒景，仿佛是從水面反射出來的一樣。沙漠里的行人常被這種景象所迷惑，以為前方 有水源而奔向前去， 但總是可望而不可即。第34頁/共38頁 在炎熱夏天的柏油馬路上，有時也能看到上述現(xiàn)象。貼近熱路面附近的