光的全反射-(选修3-4)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,导入新课,美丽的光纤装饰,美丽的光纤装饰,美丽的光纤装饰,美丽的光纤装饰,晶莹剔透的露珠,在光的反射和折射现象中，光路都是,可逆的,。,折射定律,1.折射光线位于入射光线与法线所打算的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧.,2.数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即,提问：折射定律的内容是什么？,第,3,节 全反射,把握临界角的概念和发生全反射的条件.,教学重难点,教学重点,全反射的应用，对全反射现象的解释,教学难点,本节导航,一 .光疏介质和光密介质,二 .全反射,三 .全反射的应用,一 .光疏介质和光密介质,1.定义:,1光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.,2光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.,如何理解光疏介质和光密介质？,光疏介质和光密介质只是相对而言的.,比方我和下面一位比身高,光从光疏介质射入光密介质时，,入射角_折射角,光从光密介质射入光疏介质时，,入射角_折射角,思考,光进入不同介质时的角度大小关系：,1.光疏介质光密介质是相对而言的.只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质.没有确定的光密介质.,2.光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的,与介质的其它属性(如密度等)无关.,n,水,1.33,n,玻璃,n,金刚石,2.42,水和酒精： n水1.33 n酒精1.36,酒精相对于水而言是光密介质，但水酒精,二 .全反射,1,2,N,N”,A,O,B,光疏介质,光密介质,B,1,2,N,N”,A,O,光密介质,光疏介质,渐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度，折射角接近90时，连续增大入射角，这时会发生什么状况？,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,=90,0,结论：随着入射角的增大，反射角、折射角都随之增大，同时反射光的强度增加，折射光的强度减弱.当入射角到达某一角度时折射角为900，此时，在界面上只有反射光线，没有折射光线，发生了全反射，此时的入射角叫做临界角，用C表示.,1. 全反射现象,当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消逝入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.,2. 临界角,光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于90,0,时的入射角用字母 C 表示.临界角是指光由光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时的最小入射角，是发生全反射的临界状态.,当光由光密介质射入光疏介质时：,假设入射角 i C，则不发生全反射，既有反射又有折射形象.,假设入射角 i C，则发生全反射形象,3.临界角的计算,A.当光由某种介质射入真空或空气时:,B.任意两种介质:n,密,、n,疏,故临界角C =,= arcsin(,),其中, n密、n疏分别为光密介质和光疏介质确实定折射率.,n,密对疏,=,例：某介质的折射率为根号2，一束光从介质射向空气，入射角为60，图中光路图正确的选项是 ,D,1光从光密介质射向光疏介质,2入射角大于或等于临界角,即 i C,以上两个条件必需同时满足，缺一不行,4.发生全反射的条件,三 .全反射的应用,1. 露珠,2、珠宝的鉴赏 玻璃：320-420 金刚石：24.40,3.海市蜃楼,中新网2023年3月16日电 ，15日上午11时30分左右(北京时间10时30分)，日本根室市职员谷口博之在北海道根室市海疆的根室海峡上空，观测到了船悬于半空的海市蜃楼奇观，并将其拍摄下来。,中心电视台记者2023年9月12日沿着青藏大路经过海拔2675米的万长盐桥时，突然看到远处的戈壁上，有沙丘飘浮在天空中，在阳光和浮云的作用下，沙丘不断变幻着颜色，沙丘的四周是“波光粼粼的湖水”，水面映出清晰的倒影。,夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小，从而形成一具有折射率梯度的空气层.当光线通过此空气层时，将发生偏转.,假设人在较高处，看到的蜃景是由折射形成的正立虚像；假设人在较低处，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像.,海边、沙漠蜃景的成因,45,45,45,45,45,45,4.全反射棱镜,A、原理：利用全反射原理,B、作用：转变光路,C、优越性：反光率高,接近到达100%，成像失真小.,D、应用：周密昂贵的光学仪器中，比方说显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜,5.光导纤维光纤通讯,一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由内芯和外套组成，,直径只有几微米到100微米左右，内芯的折射率大于外套的折射率.,当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生屡次全反射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸,故光能损耗微小.,光导纤维在医学上的应用 :,内窥镜,光纤通信,1880年，美国 制造家贝尔就已经争论并成功地发送与接收了光 ,1881年，贝尔宣读了一篇题为关于利用光线进展声音的产生与复制的论文，报导了他的光 装置,1930年至1932年间，日本在东京的日本电报公司与每日新闻社之间实现了3.6公里的光通信，但在大雾大雨天气里效果很差.,1927年，英国的贝尔德首闪利用光全反射现象制成石英纤维可解析图像,相关资料,1951年，荷兰和英国进展松软纤维镜的研制,1970年美国康宁公司用高纯石英首次研制成功耗损率为每公里20分贝的套层光纤，使通信不纤争论跃进了一大步一根光纤可以传输150万路 和2万套电视.,1953年，荷兰人范赫尔把一种折射率为1.47的塑料涂在玻璃纤维上，形成比玻璃纤维芯折射率低的套层，得到了光学绝缘的单根纤维,80年月末，在不到10年时间内光缆就越过大西洋，联结了欧洲和美洲.,1993年光缆跨过太平洋，把美国、加拿大和日本联结起来.,一、光疏介质与光密介质,1.定义,折射率较小的介质叫做,光疏,介质.,折射率较大的介质叫做,光密,介质.,2.理解,相对性.以折射率为依据的，与介质的其它属性无关.,课堂小结,二、全反射,1.全反射现象,当光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射角等于900，此时，折射光完全消逝入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.,2.临界角,发生全反射形象时的最小入射角.,3.临界角的计算,4.发生全反射的条件:,1光从光密介质射向光疏介质,2入射角大于或等于临界角,即 i C,三、全反射的应用,会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等,1 . 一透亮塑料棒的折射率为 n ,光线由棒的一端面射入，当入射角 i 在肯定范围内变化时，光将全部从另一端面射出.当入射角为 i 时，光在棒的内侧面恰好发生全反射.求i的范围.,课堂练习,由图可知，光在左端面折射时的折射角,由折射定律得,：,故有,：,所以只要 光将全部从右端面射出.,r=,2.图示为始终角棱镜的横截面,一平行细光束从o点沿垂直于bc面的方向射人棱镜,棱镜材料的折射率 ，假设不考虑原入射光,在bc面上的反射光，则有光线( ),A.从面ab 射出,B.从面ac射出,C.从面bc射出，且与bc面斜交,D.从面bc射出，且与bc面垂直,B C,