《光的折射与全反射》PPT课件.ppt

第 四 章 光 的 折 射 与 全 反 射福 州 亭 江 中 学 傅 志 挺2008.4.11物 理 选 修 3-4 生 活 中 有 很 多 跟 光 有 关 的 有 趣 的 自 然现 象 比 较 不 容 易 看 到 的 有 : 海 市 蜃 楼 视 频 .wmv 沙 漠 海 市 蜃 楼 .rm 比 较 容 易 看 到 的 有 : 路 面 全 反 射 .mpg 水 珠 .mpg 实 验 实 验 1： 一 束 激 光 从 空 气 射 向 半 圆 形 玻 璃 砖 的 直 角 边 A的 圆 心 O。思 考 :两 者 有 何 异 同 点 ?实 验 2： 一 束 激 光 从 空 气 射 向 半 圆 形 玻 璃 砖 的 半 圆 面 。玻 璃 全 反 射 .mpg 不 同 点 ： 光 从 空 气 玻 璃 ， 入 射 角 折 射 角 ； 光 从 玻 璃 空 气 ，入 射 角 折 射 角 光 从 空 气 玻 璃 ， 同 时 存 在 反 射 光 和 折 射 光 ； 光 从 玻 璃 空 气 ， 当 入 射 角 达 到 某 个 角 度 时 折 射 角 达到 90 ， 折 射 光 线 消 失 相 同 点 ： 入 射 角 增 大 ， 反 射 角 增 大 ， 折 射 角 也 增 大 ； 入 射 角 增 大 ， 反 射 光 强 度 增 加 ， 折 射 光 强 度 减 弱 ； 在 半 圆 形 界 面 ， 光 的 入 射 角 皆 为 零 度 ， 光 不 偏 离 直 线 传 播 ； 而 在 直 径 AB的 分 界 面 ， 光 偏 离 原 直 线 传 播 。 光 由 一 种 透 明 介 质 射 到 另 一 透 明介 质 ,光 线 不 发 生 折 射 ， 而 全 部 返 回 到原 介 质 中 的 传 播 现 象 叫 全 反 射 现 象全 反 射 现 象 :问 :是 否 只 有 玻 璃 才 能 发 生 全 反 射 呢 ?水 全 反 射 .rm 从 以 上 的 实 验 中 ,我 们 可 以 得 到 什么 结 论 呢 ?什 么 情 况 下 发 生 了 全 反射 ? 1 光 从 玻 璃 (或 水 )介 质 到 空 气 2 入 射 角 要 大 于 某 个 值 12 介 质NN AOB 空 气 12 介 质NN AOB 空 气 光 由 玻 璃 介 质 射 入 空 气 时 ， 同 时 发 生 反 射 和 折 射 ，折 射 角 大 于 入 射 角 ， 随 着 入 射 角 的 增 大 ， 反 射 光 线 越来 越 强 ， 折 射 光 线 越 来 越 弱 ， 当 折 射 角 增 大 到 90 时 ，折 射 光 线 完 全 消 失 ， 只 剩 下 反 射 光 线 ， 这 种 现 象 叫 做全 反 射 13 介 质NN AOC 空 气12 介 质NN AOB 空 气3C 全 反 射 13 玻 璃 介 质NN AOB 空 气 nC 1sin 临 界 角水 的 临 界 角 为 48.80 各 种 玻 璃 的 临 界 角 为 320-420 金 刚 石 的 临 界 角 为 24.40nCC sin1sin90sin 思 考 :光 从 空 气 射 向 玻 璃 中 会 发 生 全 反 射 吗 ? 1 3NNA O B1 2 空 气NNA O B光 疏 介 质 和 光 密 介 质介 质 1 空 气介 质 22 3n n2 发 生 全 反 射 的 条 件思 考 :光 从 玻 璃 介 质 射 向 水 中 会 发 生 全反 射 吗 ? 蜃 景 .swf 1、 光 线 由 AB面 垂 直 入射 2、 光 线 由 AC面 垂 直入 射全 反 射 棱 镜 AB C CBA 在 AC面 发 生 全 反 射 ，垂 直 由 BC面 出 射 在 AB、 BC面 发 生 两 次 全反 射 ， 垂 直 由 AC面 出 射 全 反 射 棱 镜 在 光 学 仪 器 里 ， 常 用 全 反 射 棱 镜 来 代 替 平 面 镜 ，改 变 光 的 传 播 方 向 望 远 镜 为 了 提 高 倍 数 ， 镜 筒 要 很长 ， 通 过 使 用 全 反 射 棱 镜 能 够 缩 短 镜 筒 的 长 度 缩 短 镜 筒 的 长 度 全 反 射 棱 镜 一 般 的 平 面 镜 都 是 在 玻 璃 的 后 面 镀 银 ， 但 是 银 面 容 易 脱落 因 此 对 于 精 密 的 光 学 仪 器 ， 如 照 相 机 、 望 远 镜 、 显 微 镜等 ， 就 需 要 用 全 反 射 棱 镜 代 替 平 面 镜 与 平 面 镜 相 比 ,它 的 反射 率 高 ,几 乎 可 达 100% 提 高 反 射 率 在 实 际 的潜 望 镜 里用 全 反 射棱 镜 代 替平 面 镜潜 望 镜潜 望 镜 .mpg 光 导纤 维 光 纤 通 信光 纤 潜 望 镜内 窥 镜原 理 ：结 构 ：应 用 光 的 全 反 射包 层 与 内 芯 光 纤 光 纤 通 信 的 主 要 优 点 是 容 量 大 、 衰减 小 、 抗 干 扰 性 强 虽 然 光 纤 通 信 的 发展 历 史 只 有 20多 年 的 ， 但 是 发 展 的 速 度是 惊 人 的 在 潜 水 员 看 来 ， 岸 上 的 所 有 景 物 ， 都 出 现 在 一 个 倒 立 的 圆 锥 里 ， 为什 么 ？ 这 个 圆 锥 的 顶 角 是 多 大 ？ C水 的 折 射 率 为 1.33 所 以 C=48.80则 有 圆 锥 顶 角 =2C=97.60nC 1sin 1、 光 疏 介 质 、 光 密 介 质2、 全 反 射 定 义临 界 角 C全 反 射 的 产 生 条 件3、 全 反 射 原 理 的 应 用 实 例 全 反 射 棱 镜光 导 纤 维海 市 蜃 楼nC 1sin 例 题 1光 在 某 种 介 质 中 的 传 播 ,介 质 的 折 射率 为 2， 若 要 使 光 从 此 介 质 射 向 真 空 时 发 生全 反 射 ， 则 入 射 角 不 可 能 的 值 是 ： A. 150 B. 300C. 450 D. 600 (例 题 2)某 介 质 的 折 射 率 为 2， 一 束 光 从 介质 射 向 空 气 ， 入 射 角 为 60 ， 如 图 1所 示 的哪 个 光 路 图 是 正 确 的 ? D (例 题 3)劣 质 的 玻 璃 中 往 往 含 有 气 泡 .这 些空 气 泡 看 上 去 比 较 亮 ,对 这 一 现 象 有 下 列不 同 的 解 释 ,其 中 正 确 的 是 ( )A空 气 泡 对 光 线 有 聚 集 作 用 ,因 而 较 亮 .B.空 气 泡 对 光 线 有 发 散 作 用 .因 而 较 亮 .C.从 空 气 泡 到 达 玻 璃 的 界 面 处 的 光 一 部 分发 生 全 反 射 ,因 而 较 亮 .D.从 玻 璃 到 达 空 气 泡 的 界 面 处 的 光 一 部 分发 生 全 反 射 ,因 而 较 亮 . D ( 例 题 4)如 图 所 示 ， 一 束 光 以 45 的 入 射 角 从空 气 投 射 到 三 棱 镜 的 一 个 侧 面 上 ， 在 棱 镜 上 发生 折 射 ， 折 射 光 线 与 棱 镜 该 侧 面 成 60 角 ， 并在 棱 镜 另 一 侧 面 上 恰 好 发 生 全 反 射 。 由 此 可 知 ，该 棱 镜 材 料 的 折 射 率 为 _， 该 棱 镜 的 顶角 的 大 小 为 _ 2 750 2、 在 研 究 全 反 射 现 象 中 ， 刚 好 发 生 全 反 射 ， 即 折 射 角 等 于90 时 的 入 射 角 是 一 个 很 重 要 的 物 理 量 ， 叫 做 临 界 角 C。1、 定 义 ： （ 当 光 从 玻 璃 射 向 空 气 时 ， 一 部 分 光 从 分 界 面 上 折射 到 空 气 中 ， 一 部 分 光 反 射 回 玻 璃 内 ， 逐 渐 增 大 入 射 角 ， 会看 到 折 射 光 离 法 线 越 来 越 远 ， 而 且 越 来 越 弱 ， 反 射 光 却 越 来越 强 。 ） 当 入 射 角 增 大 到 某 一 角 度 ， 使 折 射 角 达 到 90 时 ，折 射 光 线 完 全 消 失 ， 只 剩 下 反 射 光 ， 这 种 现 象 叫 做 全 反 射 。3、 临 界 角 C是 折 射 角 等 于 90 时 的 入 射 角 ， 据 折 射 定 律 及 光路 可 逆 性 可 计 算 出 光 从 介 质 射 入 空 气 时 ,C和 折 射 率 的 关 系 ：4、 产 生 全 反 射 现 象 的 条 件 ： 光 从 光 密 介 质 射 入 光 疏 介 质 入 射 角 临 界 角 nCCCn 1sin,sin1sin90sin 0 即 ：