【公開課】光的全反射+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)+

第四章光2、光的全反射CONTENTS01

理解光疏和光密介質(zhì)02掌握光的

全反射03了解全反射棱鏡04目錄了解導(dǎo)纖維05典型例題一、光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)1.光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì)2.光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì)注意：（1）光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的,并不是它的密度大小。(2)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的如，水、水晶和金剛石三種物質(zhì)相比較，水晶對(duì)水來說是光密介質(zhì)，對(duì)金剛石來說則是光疏介質(zhì)。(4)折射角與入射角：光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，折射角小于入射角。光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，折射角大于入射角。

O空氣水光疏介質(zhì)光密介質(zhì)思考：光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角不斷增大，使折射角增大到90o時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

O光疏介質(zhì)光密介質(zhì)空氣水

（1）折射角逐漸

；（2）折射光線亮度逐漸

；（3）反射角逐漸

；（4）反射光線亮度逐漸

；

（5）當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光線

，所有光線全部反射。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后回答，隨著入射角的逐漸增大的過程中：增大減弱增大增強(qiáng)消失二、全反射全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角逐漸增大到某一角度，使折射角為90°，即折射光線消失，光線全部被反射回原光密介質(zhì)的現(xiàn)象。臨界角：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角等于900角時(shí)的入射角叫做臨界角。用C表示。2.發(fā)生全反射的條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)②入射角大于或等于臨界角3.折射率與臨界角的關(guān)系：（光由介質(zhì)射入真空中）注意：n越大，臨界角越小，也就越容易發(fā)生全發(fā)射。界面真空

介質(zhì)C例1．如圖所示，將一個(gè)半圓形玻璃磚置于空氣中，當(dāng)一束單色光入射到玻璃磚的圓心O時(shí)，下列情況不可能發(fā)生的是（）DD例2.某介質(zhì)的折射率為，一束光從介質(zhì)射向空氣，入射角為60°，

圖中哪個(gè)光路圖是正確的？例3．一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內(nèi)芯中的a、b兩束光，a光的（）A．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角小B．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角小C．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角大D．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角大C全反射棱鏡：玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形，當(dāng)光從圖中所示的方向射入玻璃時(shí)，由于光的方向與玻璃面垂直，光線不發(fā)生偏折。但在玻璃內(nèi)部，光射向玻璃與空氣的界面時(shí)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射。

與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達(dá)100%。這種棱鏡在光學(xué)儀器中可用來改變光的方向。三、全反射棱鏡當(dāng)光線由AB面垂直入射時(shí)：橫截面是等腰直角三角形的棱鏡當(dāng)光線由AC面垂直入射時(shí)：變化90°變化180°ABCCBA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．全反射棱鏡的應(yīng)用自行車尾燈全反射棱鏡的應(yīng)用潛望鏡潛望鏡例4.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖甲所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖,其中能產(chǎn)生圖甲效果的是(

)甲

乙

B解析

四個(gè)選項(xiàng)產(chǎn)生的光路效果如圖所示。則可知選項(xiàng)B正確。答案

B1966年，33歲的華裔科學(xué)家高錕提出：光通過直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來傳輸大量信息。高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。根據(jù)這一理論制造的光導(dǎo)纖維（opticalfiber）已經(jīng)普遍應(yīng)用到通信領(lǐng)域。這其中就用到了全反射原理。高錕（1933-2018）四、光導(dǎo)纖維當(dāng)光在有機(jī)玻璃棒內(nèi)傳播時(shí)，如果從有機(jī)玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會(huì)發(fā)生全反射，于是光在有機(jī)玻璃棒內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。這就是光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理。實(shí)用光導(dǎo)纖維的直徑只有幾微米到一百微米。因?yàn)楹芗?xì)，一定程度上可以彎折。它由內(nèi)芯和外套兩層組成，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。

如果把光導(dǎo)纖維聚集成束，使纖維在兩端排列的相對(duì)位置一樣，圖像就可以從一端傳到另一端（圖1）。醫(yī)學(xué)上用這種光纖制成內(nèi)窺鏡（圖2）用來檢查人體胃、腸、氣管等臟器的內(nèi)部。實(shí)際的內(nèi)窺鏡裝有兩組光纖，一組把光傳送到人體內(nèi)部進(jìn)行照明，另一組把體內(nèi)的圖像傳出供醫(yī)生觀察。圖2圖1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)部光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)。光纖通信光纖一路光纖的傳輸能力理論值為二十億路電話，一千萬路電視。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。光纖裝飾照明1．關(guān)于全反射，下列說法中正確的是（）A．發(fā)生全反射時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線B．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象C．光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，也可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，在界面發(fā)生了全反射AD五、當(dāng)堂訓(xùn)練4．如圖所示，一束可見光以入射角θ從玻璃磚射向空氣，經(jīng)折射后分為a、b兩束單色光。a、b兩束光相比，下列說法正確的是（）A．玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率B．在玻璃中，a光的速度較大b光的速度C．增大入射角θ，b光首先發(fā)生全反射D．增大入射角θ，a光首先發(fā)生全反射D5.如圖所示,AB為一直光導(dǎo)纖維,AB之間距離為s,使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射,射入后在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯與外套的界面上恰好發(fā)生全反射,由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用時(shí)間為t,求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n。(已知光在真空中的傳播速度為c)【正確答案】B【典例4】（2022·福建三明·高二期中）如圖所示，MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光被折射，一部分光進(jìn)入液體中。當(dāng)入射角是450時(shí)，折射角為300，求：（1）該液體對(duì)紅光的折射率n；（2）該液體對(duì)紅光的全反射臨界角C?！镜淅?】（2022·浙江·高二階段練習(xí)）(多選)如圖所示，用透明材料制成一長方體光學(xué)器件，其側(cè)面BD足夠長，現(xiàn)有一光束從上表面射入，下列說法正確的是（）A．入射角越大，光進(jìn)入介質(zhì)后在側(cè)面越不容易發(fā)生全反射B．要求從上表面射入的光能從右側(cè)面射出，材料的折射率必須小于C．若從上表面入射的光為紅光和紫光的復(fù)合光，則在BD面上紫光比紅光更靠近D端D．要求從上表面射入的光能從右側(cè)面射出，材料的折射率必須大于【正確答案】ABC【典例6】（2022·福建省連城縣第一中學(xué)高二階段練習(xí)）有一玻璃棱鏡，橫截面為如圖所示的圓心角為90°的扇形，扇形的半徑為R，一束細(xì)光以垂直于OP的方向射向OP界面，當(dāng)入射點(diǎn)M距O點(diǎn)0.5R時(shí)，在圓弧PQ界面上的折射角為45°。已知光在真空中的傳播速度為c。（1）求此種玻璃的折射率；（2）若此入射光可以在OP方向上移動(dòng)，是否存在反射光垂直O(jiān)Q方向從OQ界面射出的情況；如果有，請(qǐng)作出最簡單的光路圖，并求出此種情況下光在該玻璃棱鏡中的傳播時(shí)間。【典例7】