高二物理《光的反射和折射2-全反射》(課件)

1、全反射全反射瀏陽(yáng)六中譚永香瀏陽(yáng)六中譚永香一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 1、光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的、光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)介質(zhì)叫做光疏介質(zhì); 光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)。叫做光密介質(zhì)。注意：（注意：（1）相對(duì)性：如水和空氣比較；）相對(duì)性：如水和空氣比較；水和金剛石比較水和金剛石比較 ;（2）不能理解為介質(zhì)密）不能理解為介質(zhì)密度，如水和酒精度，如水和酒精。一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 1、光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的、光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)介質(zhì)

2、叫做光疏介質(zhì); 光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)。叫做光密介質(zhì)。注意：（注意：（1）相對(duì)性：如水和空氣比較；）相對(duì)性：如水和空氣比較；水和金剛石比較水和金剛石比較 ;（2）不能理解為介質(zhì)密）不能理解為介質(zhì)密度，如水和酒精度，如水和酒精。介質(zhì)介質(zhì)空氣空氣水水酒精酒精金剛石金剛石折射折射率率1.000281.331.362.42由折射定律由折射定律 知，光在知，光在光密介質(zhì)傳播的速度小于在光疏介質(zhì)中傳播光密介質(zhì)傳播的速度小于在光疏介質(zhì)中傳播的速度。的速度。一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)2、光在光疏和光密介質(zhì)中傳播時(shí)的角、光在光疏和光

3、密介質(zhì)中傳播時(shí)的角度、速度關(guān)系：度、速度關(guān)系：2211vnvn 由折射定律由折射定律 知，光從知，光從光密介質(zhì)傳到光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射光密介質(zhì)傳到光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。角。2211sinsin nn 光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)二、二、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1、隨著入射角、隨著入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何變化。如何變化。2、當(dāng)入射角增、當(dāng)入射角增大到某一值時(shí)，大到某一值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。象。光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)v小小二、二、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1、隨著入射角、隨著入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能

4、量如何變化。如何變化。2、當(dāng)入射角增、當(dāng)入射角增大到某一值時(shí)，大到某一值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。象。光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)v小小v大大二、二、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1、隨著入射角、隨著入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何變化。如何變化。2、當(dāng)入射角增、當(dāng)入射角增大到某一值時(shí)，大到某一值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。象。光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)v小小v大大二、二、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1、隨著入射角、隨著入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何變化。如何變化。2、當(dāng)入射角增、當(dāng)入射角增大到某一值時(shí)，大到某一值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)

5、會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。象。光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)v小小v大大二、二、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1、隨著入射角、隨著入射角的增大，反射光的增大，反射光和折射光的能量和折射光的能量如何變化。如何變化。2、當(dāng)入射角增、當(dāng)入射角增大到某一值時(shí)，大到某一值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。象。光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角的增大，當(dāng)折射角增大到射角的增大，當(dāng)折射角增大到90時(shí)，折射時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射產(chǎn)生的條件全反射產(chǎn)生的條件:光線由光密介質(zhì)射向光疏

6、介質(zhì)光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角大于等于臨界角即入射角大于等于臨界角即: i C光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角的增大，當(dāng)折射角增大到射角的增大，當(dāng)折射角增大到90時(shí)，折射時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射產(chǎn)生的條件全反射產(chǎn)生的條件:光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角大于等于臨界角即入射角大于等于臨界角即: i C光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角的增大，當(dāng)折射角增大到射角的增大，當(dāng)

7、折射角增大到90時(shí)，折射時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射產(chǎn)生的條件全反射產(chǎn)生的條件:光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角大于等于臨界角即入射角大于等于臨界角即: i C光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角的增大，當(dāng)折射角增大到射角的增大，當(dāng)折射角增大到90時(shí)，折射時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。叫做全反射。二、全反射二、全反射N(1)全反射產(chǎn)生的條件全反射產(chǎn)生的條件

8、:光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角大于等于臨界角即入射角大于等于臨界角即: i C真空真空介質(zhì)介質(zhì)C真空真空介質(zhì)介質(zhì)光從介質(zhì)射入真空時(shí)光從介質(zhì)射入真空時(shí)真空真空介質(zhì)介質(zhì)nC1sin 得：得：由由 nsinC1sinCsin90 幾種光密介質(zhì)的臨界角：水：幾種光密介質(zhì)的臨界角：水：48.848.80 0 玻玻璃：璃：32320 0-42-420 0 金剛石：金剛石：24.424.40 0海市蜃樓海市蜃樓中新網(wǎng)中新網(wǎng)20042004年年3 3月月1616日日電電 ，1515日上午日上午1111時(shí)時(shí)3030分左右分左右( (北京時(shí)間北京時(shí)間1010時(shí)時(shí)3030分分) )，日

9、本根室市職，日本根室市職員谷口博之在北海道根員谷口博之在北海道根室市海域的根室海峽上室市海域的根室海峽上空，觀測(cè)到了船懸于半空，觀測(cè)到了船懸于半空的海市蜃樓奇觀，并空的海市蜃樓奇觀，并將其拍攝下來(lái)。將其拍攝下來(lái)。中央電視臺(tái)記者中央電視臺(tái)記者20012001年年9 9月月1212日沿著青藏公日沿著青藏公路經(jīng)過(guò)海拔路經(jīng)過(guò)海拔26752675米的米的萬(wàn)長(zhǎng)鹽橋時(shí)，突然看萬(wàn)長(zhǎng)鹽橋時(shí)，突然看到遠(yuǎn)處的戈壁上，有到遠(yuǎn)處的戈壁上，有沙丘飄浮在天空中，沙丘飄浮在天空中，在陽(yáng)光和浮云的作用在陽(yáng)光和浮云的作用下，沙丘不斷變幻著下，沙丘不斷變幻著顏色，沙丘的周圍是顏色，沙丘的周圍是“波光粼粼的湖水波光粼粼的湖水”，水面

10、映出清晰的倒影。水面映出清晰的倒影。 思考與討論思考與討論:1、光從空氣射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎、光從空氣射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎?2、光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎、光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生全反射嗎?3、池塘的水面下一定深度有一個(gè)點(diǎn)光源，從、池塘的水面下一定深度有一個(gè)點(diǎn)光源，從水面上方觀察，會(huì)看到什么現(xiàn)象？水面上方觀察，會(huì)看到什么現(xiàn)象？思考與討論：思考與討論：在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)在潛水員看來(lái)，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)圓錐的頂角多大？倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)圓錐的頂角多大？C水的折射率為水的折射率為1.33 所以所以C=48.80則有圓錐

11、頂角則有圓錐頂角=2C=97.60nC1sinC馬路上所成的蜃景現(xiàn)象.flv.flv四、全反射的應(yīng)用四、全反射的應(yīng)用四、全反射棱鏡：四、全反射棱鏡：（截面為等腰直角三角形的棱鏡）（截面為等腰直角三角形的棱鏡）454545454545全反射棱鏡典型應(yīng)用全反射棱鏡典型應(yīng)用2 2、光導(dǎo)纖維（演示）：、光導(dǎo)纖維（演示）：四、全反射的應(yīng)用四、全反射的應(yīng)用 光導(dǎo)纖維的用途很大，醫(yī)學(xué)上將其制成內(nèi)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(lái)檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部窺鏡，用來(lái)檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部?jī)?nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)光導(dǎo)纖維在醫(yī)光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用學(xué)上的應(yīng)用A A、原理：利用全反射原理、原理：利用全反射原理B B

12、、作用：改變光路、作用：改變光路C C、優(yōu)越性：反光率高、優(yōu)越性：反光率高, ,接近達(dá)到接近達(dá)到100%100%，成像失真小成像失真小. .D D、應(yīng)用：精密昂貴的光學(xué)儀器中，、應(yīng)用：精密昂貴的光學(xué)儀器中，比比 方說(shuō)顯微鏡，單反相機(jī)，潛望鏡，方說(shuō)顯微鏡，單反相機(jī)，潛望鏡，望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡四、全反射的應(yīng)用四、全反射的應(yīng)用 【例例】如圖所示，如圖所示，EF和和MN是長(zhǎng)方形玻璃磚兩是長(zhǎng)方形玻璃磚兩平行側(cè)面，將其置于空氣中，一束光線射到玻璃平行側(cè)面，將其置于空氣中，一束光線射到玻璃磚的磚的EF面上若入射角逐漸增大到靠近界面，關(guān)面上若入射角逐漸增大到靠近界面，關(guān)于能否發(fā)生全反射的判斷，下列正確的是于能否發(fā)生

13、全反射的判斷，下列正確的是:A. 在在EF面上不可能，在面上不可能，在MN面上有可能面上有可能B. 在在EF面上有可能，在面上有可能，在MN面上不可能面上不可能C. 在在EF和和MN面上都有可能面上都有可能D. 在在EF和和MN面上都不可能面上都不可能1 1、嘗試過(guò)在游泳課的時(shí)候潛入水中看岸上的、嘗試過(guò)在游泳課的時(shí)候潛入水中看岸上的景物嗎景物嗎? ?你會(huì)發(fā)現(xiàn)水面上的所有景物，都出現(xiàn)你會(huì)發(fā)現(xiàn)水面上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立圓錐里，為什么？在一個(gè)倒立圓錐里，為什么？接近接近90900 0接近接近90900 0c ccc cc c解：由臨界角公式解：由臨界角公式SinC=1/nSinC=1/n和水

14、的率和水的率n=1.33n=1.33，可求得臨界角可求得臨界角C C：SinCSinC= C=arcsinC=arcsin設(shè)圓錐的頂角為設(shè)圓錐的頂角為，則有：，則有： =2C=97.6=2C=97.60 0=48.8=48.80 0 練習(xí)練習(xí)1 1：光從介質(zhì)：光從介質(zhì)a a射向介質(zhì)射向介質(zhì)b b，如果，如果要在要在a a、b b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是什么？須滿足的條件是什么？A A、a a是光密介質(zhì)，是光密介質(zhì)，b b是光疏介質(zhì)是光疏介質(zhì)B B、光在介質(zhì)、光在介質(zhì)a a中的速度必須大于在介質(zhì)中的速度必須大于在介質(zhì)b b中的中的速度速度C

15、C、光的入射角必須大于或等于臨界角、光的入射角必須大于或等于臨界角D D、必須是單色光、必須是單色光正確答案：正確答案：A A、C C 練習(xí)練習(xí)2 2：光由折射率為：光由折射率為 的介質(zhì)中以的介質(zhì)中以40400 0的入射角射到介質(zhì)與空氣的界面上，問(wèn)能的入射角射到介質(zhì)與空氣的界面上，問(wèn)能否發(fā)生全反射？否發(fā)生全反射？2 解析：不能發(fā)生全反射，因?yàn)槿瓷溆薪馕觯翰荒馨l(fā)生全反射，因?yàn)槿瓷溆袃蓚€(gè)條件，第一個(gè)條件為光從光密介質(zhì)進(jìn)入兩個(gè)條件，第一個(gè)條件為光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，此題滿足要求。第二個(gè)條件為入光疏介質(zhì)，此題滿足要求。第二個(gè)條件為入射角大于或者等于臨界角，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)此射角大于或者等于臨界角，

16、通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)此介質(zhì)臨界角為介質(zhì)臨界角為4545度，所以不滿足要求，由此度，所以不滿足要求，由此可知不能發(fā)生全反射。可知不能發(fā)生全反射。 拓展：如圖所示，水的折射率為拓展：如圖所示，水的折射率為n，水面，水面上漂浮著一圓木板，圓木板中央插著一根大上漂浮著一圓木板，圓木板中央插著一根大頭針，且在水中部分長(zhǎng)為頭針，且在水中部分長(zhǎng)為h。若從圓木板四周。若從圓木板四周恰好看不到大頭針的頂尖恰好看不到大頭針的頂尖P，則圓木板的面積，則圓木板的面積為多大？為多大？練習(xí)練習(xí)3如圖，一束單色光射入一玻璃如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為球體，入射角為60。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射

17、后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行。此玻璃的折射率為多少？線平行。此玻璃的折射率為多少？ 練習(xí)練習(xí)4如圖，一棱鏡截面為直角三角如圖，一棱鏡截面為直角三角形形ABC，A=300，斜邊，斜邊ABa。棱鏡材料的。棱鏡材料的折射率為折射率為n = 。在此截面所在的平面內(nèi)，一。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以條光線以450的入射角從的入射角從AC邊的中點(diǎn)邊的中點(diǎn)M射入棱射入棱鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原）鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原）2練習(xí)練習(xí)5空氣中有一折射率為空氣中有一折射率為 的玻璃的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為柱體，其橫截面是圓心角為90，半徑為，半徑為R的的扇形扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以，一束平行光平行于橫截面，以45入射角照射到入射角照射到OA上，上，OB不透光，若只考慮首不透光，若只考慮首次入射到圓弧次入射到圓弧AB上的光，則弧上的光，則弧AB上有光