第2節(jié)　全反射 課件

物理第四章光第2節(jié)全反射[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．能正確區(qū)分光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)．2．能正確理解全反射、臨界角的概念．3．能用全反射的條件計(jì)算有關(guān)問題和解釋相關(guān)現(xiàn)象．4．知道光導(dǎo)纖維的工作原理以及在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用．01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)定義：折射率______的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率______的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)．較小較大(2)對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解①光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的，同一種介質(zhì)，相對(duì)其他介質(zhì)來說可能是光疏介質(zhì)，也可能是光密介質(zhì)．②光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度______．③光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角______入射角；反之，光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，折射角______入射角．④光疏和光密是相對(duì)介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不指它的密度大?。〈笥谛∮?．全反射(1)定義：當(dāng)光從______介質(zhì)射入______介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生折射和反射．如果入射角逐漸增大，折射光離法線會(huì)越來越______，而且越來越______，反射光卻越來越______．當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到______時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫作全反射．這時(shí)的________叫作臨界角．光密光疏遠(yuǎn)弱強(qiáng)90°入射角光疏大于或等于[判一判]1．(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介質(zhì)．(

)(2)光從水中射入空氣中時(shí)一定能發(fā)生全反射．(

)(3)光從玻璃射入水中時(shí)能發(fā)生全反射．(

)(4)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．(

)(5)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射．(

)××√√×[想一想](1)水是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？(2)當(dāng)光從水中射向與玻璃的交界面時(shí)，只要入射角足夠大就會(huì)發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為什么？提示：(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的，與折射率大的比是光疏介質(zhì)，如與水晶相比；與折射率小的比是光密介質(zhì)，如與空氣相比．(2)不正確．要發(fā)生全反射必須是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)．而水相對(duì)玻璃是光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射．知識(shí)點(diǎn)2全反射的應(yīng)用1．全反射棱鏡(1)全反射棱鏡是截面為__________________的棱鏡．(2)全反射棱鏡的特點(diǎn)①當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生________，與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達(dá)100%.等腰直角三角形全反射②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時(shí)失真?。廴瓷淅忡R改變光路的兩種常見情況．如圖甲、乙所示．2．光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理：________．(2)光導(dǎo)纖維構(gòu)造由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的______，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生________(如圖所示)．全反射大全反射(3)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是傳輸容量____、衰減______、抗干擾性______等．(4)光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．[判一判]2．(1)全反射棱鏡的截面是等腰直角三角形．(

)(2)光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，光傳播時(shí)在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射．(

)大小強(qiáng)√√1．(光疏介質(zhì)和光密介質(zhì))(多選)下列說法正確的是(

)A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎剩运畬?duì)酒精來說是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(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√√2．(對(duì)全反射現(xiàn)象的理解)夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低．可以設(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的．景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向、人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景．如圖所示，則下列說法正確的是(

)A．蜃景是景物由于海平面對(duì)光的反射所成的像B．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物√解析：當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大．遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當(dāng)光線的入射角大到臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象．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．3．(對(duì)全反射現(xiàn)象的理解)(多選)透明的水面上有一圓形荷葉，葉梗直立在水中，緊靠葉梗有一條小魚，在岸上的人恰能看到小魚，則(

)A．當(dāng)小魚潛深點(diǎn)時(shí)，人就看不見它B．當(dāng)小魚潛深點(diǎn)時(shí)，人照樣能看見它C．當(dāng)小魚上浮點(diǎn)時(shí)，人就看不見它D．當(dāng)小魚上浮點(diǎn)時(shí)，人照樣看見它√√解析：小魚下潛一點(diǎn)后，它的入射角變小，光線能折射出水面，人能看到魚，同理，魚上浮一點(diǎn)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，人不能看到魚，所以B、C正確，A、D錯(cuò)誤．探究一全反射現(xiàn)象【問題導(dǎo)引】1．只有一種介質(zhì)能否確定它是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？2．七種色光能否在同一界面上同時(shí)發(fā)生全反射？提示：1.不能．光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)是對(duì)確定的兩種介質(zhì)相比較折射率而確定的，只有一種介質(zhì)是無法比較折射率的，從而無法確定它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)．2．能．如果光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，并且入射角大于等于紅光的臨界角，則七種色光能在同一界面上同時(shí)發(fā)生全反射．1．對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)對(duì)光路的影響：根據(jù)折射定律，光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)(例如由空氣射入水)時(shí)，折射角小于入射角；光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)(例如由水射入空氣)時(shí)，折射角大于入射角．(2)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較(3)相對(duì)性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對(duì)的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判定誰(shuí)是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．

光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大2．全反射現(xiàn)象(1)全反射的條件①光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)全反射遵循的規(guī)律：發(fā)生全反射時(shí)，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用．(3)從能量角度來理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角也增大．同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線能量減小，反射光線強(qiáng)度增強(qiáng)，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．√【例2】如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°，一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)，不計(jì)多次反射．(1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角；(2)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？[解析]

(1)由于D是CG的中點(diǎn)，GE⊥AC

，根據(jù)幾何關(guān)系可得光束在D點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的折射角為rD＝30°那么，根據(jù)幾何關(guān)系可得在E點(diǎn)的入射角、反射角均為rD＋30°＝60°在F點(diǎn)的入射角為αF＝30°在D點(diǎn)的入射角為αD

，可得折射角rF＝αD故出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為60°－αD＋rF＝60°.[針對(duì)訓(xùn)練1]為了測(cè)定某種材料制成的長(zhǎng)方體的折射率，用一束光線從AB面以60°入射角射入長(zhǎng)方體時(shí)光線剛好不能從BC面射出，如圖所示，該材料的折射率是多少？探究二全反射的應(yīng)用問題分析【問題導(dǎo)引】1．如圖所示，自行車后面有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車．那么自行車的尾燈利用了什么原理？2．微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂，光纖為什么要由兩層介質(zhì)構(gòu)成？提示：1.利用了全反射的原理．2．光纖的工作原理是全反射，要由兩種介質(zhì)配合才能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象．1．全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡是全反射棱鏡．它在光學(xué)儀器里，常用來代替平面鏡，改變光的傳播方向．光通過全反射棱鏡時(shí)的幾種方式：2.光導(dǎo)纖維：用光密介質(zhì)制成的用來傳導(dǎo)光信號(hào)的纖維狀的裝置．(1)光纖原理：“光纖通信”利用了全反射原理．實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，一定程度上可以彎折，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套組成．如圖所示，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，使反射光的能量最強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送．(2)光纖的應(yīng)用：攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等的光信號(hào)沿著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)光纖通信．√√【