选修3-4 全反射

选修选修3-4 3-4 全反射全反射一、光疏介质与光密介质一、光疏介质与光密介质 1、两种两种介质相介质相比较比较，我们把，我们把折射率较小折射率较小的的介质称为介质称为光疏介质光疏介质，折射率较大折射率较大的介质称为的介质称为光密介质光密介质请问：酒精是请问：酒精是光密介质还是光疏介质？光密介质还是光疏介质？注：注：光疏介质与光密介质是相对的。光疏介质与光密介质是相对的。由由n=c/v知，同一种光在光疏介质中传播速度大于在知，同一种光在光疏介质中传播速度大于在光密介质中传播速度光密介质中传播速度当光由空气当光由空气(光疏介质光疏介质)射入光密介质时，如果增大入射入光密介质时，如果增大入射角，会发生什么现象？射角，会发生什么现象？因因n1n1，所以所以sinsin2 21,1,折射角小于折射角小于90900 0，故入故入射角射角1 1增大，增大，折射角折射角2 2也增大也增大由折射定律由折射定律sinn得得sin =1 12 2 玻璃空气实验那么当光由光密介质射入空气那么当光由光密介质射入空气(光疏介质光疏介质)时，时，如果增大入射角，又会发生什么现象？如果增大入射角，又会发生什么现象？玻璃空气实验玻璃空气实验1.光在两种介质分界面的时候可能同时发生发射和折射现象光在两种介质分界面的时候可能同时发生发射和折射现象2.入射光线最亮，反射和折射亮度在变化（能量）入射光线最亮，反射和折射亮度在变化（能量）3.当入射角增大到一定程度的时候，折射光线消失，入射光线全当入射角增大到一定程度的时候，折射光线消失，入射光线全部反射回介质部反射回介质进一步观察进一步观察1 1、全反射：全反射：光线从光密介质到光疏介质时，当入射角增大到某一角度，光线从光密介质到光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射角达到折射角达到9090，折射光线完全消失的现象。，折射光线完全消失的现象。二、全反射二、全反射 2 2、临界角：临界角：折射角变成折射角变成9090时的时的入射角入射角。用。用C C表示。表示。3 3、发生全反射的条件：发生全反射的条件：入射角等于或大于临界角入射角等于或大于临界角 光线从光密介质到光疏介质光线从光密介质到光疏介质1光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是()A光从玻璃射到分界面上，入射角足够小光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B光从玻璃射到分界面上，入射角足够大光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C光从空气射到分界面上，入射角足够小光从空气射到分界面上，入射角足够小D光从空气射到分界面上，入射角足够大光从空气射到分界面上，入射角足够大 B临界角的计算 当光线从介质进入真空或空气时，由于临界角C是折射角等于90时的入射角，根据光路可逆性和折射定律：SinC=1narcsinC=1nC介质真空界面因而或SinCSin 90=1n练习：练习：试求光从折射率为试求光从折射率为n的某种介质中射向空气的某种介质中射向空气（或真空）界面时的临界角（或真空）界面时的临界角C。已知玻璃的折射率。已知玻璃的折射率其临界角多大？其临界角多大？例题例题1光在某种介质中的传播光在某种介质中的传播,介质的折射介质的折射率为率为2 2，若要使光从此介质射向真空时发生全，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：反射，则入射角不可能的值是：A.150 B.300C.450 D.600A A练习：练习：光在某种介质中传播的速度为光在某种介质中传播的速度为1.5108 m/s，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为为()A60B45 C30 D75例2、如图所示，介质如图所示，介质为空气，介质为空气，介质的折射率为的折射率为，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是 A光线光线a、b都不能发生全反射都不能发生全反射B光线光线a、b都能发生全反射都能发生全反射C光线光线a发生全反射，光线发生全反射，光线b不发生全反射不发生全反射D光线光线a不发生全反射，光线不发生全反射，光线b发生全反射发生全反射C(例题例题2)某介质的折射率为某介质的折射率为2，一束光从介质，一束光从介质射向空气，入射角为射向空气，入射角为60，如图，如图1所示的哪个所示的哪个光路图是正确的光路图是正确的?D如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90，折射光线与入射光线延长线间夹角为15，求：(1)该介质的折射率；(2)光在该介质中传播的速度；(3)当光从介质射入空气时的临界角例题3三、全反射的应用实例三、全反射的应用实例1、光导纤维、光导纤维A A A A、原理：利用全反射原理（思考光、原理：利用全反射原理（思考光、原理：利用全反射原理（思考光、原理：利用全反射原理（思考光纤内外层折射率的差别）纤内外层折射率的差别）纤内外层折射率的差别）纤内外层折射率的差别）B B B B、作用：传输光、图象或者其他信、作用：传输光、图象或者其他信、作用：传输光、图象或者其他信、作用：传输光、图象或者其他信息息息息C C C C、优越性：光纤通信的主要优点是、优越性：光纤通信的主要优点是、优越性：光纤通信的主要优点是、优越性：光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强容量大、衰减小、抗干扰性强容量大、衰减小、抗干扰性强容量大、衰减小、抗干扰性强D D D D、应用：光纤通信，医学及工业内、应用：光纤通信，医学及工业内、应用：光纤通信，医学及工业内、应用：光纤通信，医学及工业内窥镜，饰品等窥镜，饰品等窥镜，饰品等窥镜，饰品等内内层层折折射射率率大大于于外外层层折折射射率率2光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务目前，我国正在大力建设高质量速度、高质量的通信服务目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络下列说法正确的是的宽带光纤通信网络下列说法正确的是()A光纤通信利用光作为载体来传播信息光纤通信利用光作为载体来传播信息B光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理C光导纤维传递光信号是利用光的色散原理光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝AD5、光导纤维的结构如图所示，其内芯和外、光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是光导纤维的说法正确的是A、内芯的折射率比外套大，光传播时在内、内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射芯与外套的界面发生全反射B、内芯的折射率比外套小，光传播时在内、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射芯与外套的界面发生全反射C、内芯的折射率比外套小，光传播时在内、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射芯与外套的界面发生折射D、内芯的折射率比外套相同，外套的材料、内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用有韧性，可以起保护作用A6、光纤通信是一种现代化的通讯手段，它可、光纤通信是一种现代化的通讯手段，它可以提供大容量，高速度、高质量的通信服务。以提供大容量，高速度、高质量的通信服务。为了研究问题的方便，我们将光导纤维简化为了研究问题的方便，我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管，如图所示，设此玻璃为一根长直的玻璃管，如图所示，设此玻璃管长为管长为L，折射率为，折射率为n，且光在玻璃的内界面，且光在玻璃的内界面上恰好发生全反射。已知光在真空中的传播上恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为，则光通过此段玻璃管所需的时间为（）AnL/c Bn2L/c C nL/c2Dn2L/c2B 全反射棱镜：全反射棱镜：全反射棱镜：全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）（截面为等腰直角三角形的棱镜）（截面为等腰直角三角形的棱镜）（截面为等腰直角三角形的棱镜）454545454545全反射棱镜全反射棱镜海市蜃楼海市蜃楼(例题例题3)劣质的玻璃中往往含有气泡劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空这些空气泡看上去比较亮气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不对这一现象有下列不同的解释同的解释,其中正确的是其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用空气泡对光线有聚集作用,因而较亮因而较亮.B.空气泡对光线有发散作用空气泡对光线有发散作用.因而较亮因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D鱼眼里的世界在水中的鱼看来，水面在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为都出现在顶角约为97.697.6的倒立圆锥里，的倒立圆锥里，为什么？为什么？C 最大视角最大视角2结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！22