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2 全反射,填一填,练一练,1.光疏介质和光密介质(见课本第48页),填一填,练一练,2.全反射及其产生条件(见课本第49页) (1)全反射及临界角的概念: 全反射:当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90时,折射光完全消失,只剩下反射光的现象。 临界角:刚发生全反射(即折射角等于90)时的入射角,用字母C表示。,填一填,练一练,(2)全反射的条件: 光由光密介质射入光疏介质。 入射角大于或等于临界角。 (3)临界角与折射率的关系: 定量关系:光由某种介质射入空气(或真空)时,sin C= 。 定性关系:介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小,越容易发生全反射。,填一填,练一练,3.全反射的应用(见课本第50页) (1)全反射棱镜: 形状:截面为等腰直角三角形的棱镜。 光学特性: a.当光垂直于截面的直角边射入棱镜时,光在截面的斜边上发生全反射,光射出棱镜时,传播方向改变了90。 b.当光垂直于截面的斜边射入棱镜时,在两个直角边上各发生一次全反射,使光的传播方向改变了180。,填一填,练一练,(2)光导纤维及其应用: 原理:利用了光的全反射。 构造:光导纤维是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套 两层组成。内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 主要优点:容量大、能量损耗小、抗干扰能力强、保密性好等。,填一填,练一练,如图所示,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。,填一填,练一练,探究一,探究二,探究一对全反射的理解 问题导引 夏季的早晨,从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮,玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮,这是什么道理呢?,探究一,探究二,名师精讲 1.对光疏介质和光密介质的理解 (1)光疏介质和光密介质的比较: (2)相对性:光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。 (3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的,并不是它的密度大小。例如,酒精的密度比水小,但酒精和水相比,酒精是光密介质。,2.全反射现象 (1)全反射的条件: 光由光密介质射向光疏介质。 入射角大于或等于临界角。 (2)全反射遵循的规律:发生全反射时,光全部返回原介质,入射光与反射光遵循光的反射定律,由于不存在折射光线,光的折射定律不再适用。 (3)从能量角度来理解全反射:当光从光密介质射入光疏介质时,随着入射角增大,折射角也增大。同时折射光线强度减弱,即折射光线能量减小,反射光线强度增强,能量增加,当入射角达到临界角时,折射光线强度减弱到零,反射光的能量等于入射光的能量。,探究一,探究二,探究一,探究二,3.不同色光的临界角 不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时,频率越高的光的临界角越小,越易发生全反射。,探究一,探究二,典例剖析 【例题1】 如图所示,某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,A等于30,一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜。如图所示,发现光线刚好不能从BC面射出,而是最后从AC面射出。求: (1)透明物质的折射率n; (2)光线从AC面射出时的折射角的正弦值。,探究一,探究二,探究一,探究二,变式训练1 导学号38190080 一束光以45的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中,棱镜折射率n= 。试求进入AB面的折射角,并在图中画出该光束在棱镜中的光路。,探究一,探究二,探究一,探究二,探究一,探究二,探究二全反射的应用 问题导引 如图所示,自行车后面有尾灯,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。那么自行车的尾灯利用了什么原理?,探究一,探究二,名师精讲 1.光导纤维的构造及传播原理 光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝,直径只有1100 m左右。如图所示,它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在两层的界面上经过多次全反射,从另一端射出。光导纤维可以远距离传输光,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音、图像。如果把许多(上万根)光导纤维合成一束,并使两端的纤维按严格相同的次序排列,就可以传输图像。,探究一,探究二,2.全反射棱镜 全反射棱镜是利用全反射改变光路以便于观察。 在图甲中的等腰直角三角形ABC表示一个全反射棱镜的横截面,它的两直角边AB和BC表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到AB面上,光在棱镜内会沿原来的方向射到AC面上。由于入射角(45)大于光从玻璃射入空气的临界角(42),光会在AC面上发生全反射,沿着垂直于BC的方向从棱镜射出(图甲)。如果光垂直地射到AC面上(图乙),沿原方向射入棱镜后,在AB、BC两面上都会发生全反射,最后沿着与入射时相反的方向从AC面上射出。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。图丙是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图。,探究一,探究二,探究一,探究二,探究一,探究二,典例剖析 【例题2】 导学号38190081 如图所示,AB为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。,探究一,探究二,探究一,探究二,变式训练2 空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是( ),甲,乙,探究一,探究二,解析:四个选项产生光路效果如图所示。 则可知选项B正确。 答案:B,1 2 3 4 5,1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是( ) A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳 C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶 解析:折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密介质,发生全反射的条件之一是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项C正确。 答案:C,1 2 3 4 5,2.关于光纤的说法,正确的是( ) A.光纤是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大 B.光纤是非常细的特制玻璃丝,但导电性能特别好,所以它比普通电线衰减小 C.光纤是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成,光纤是利用全反射原理来实现光的传导的 D.在实际应用中,光纤必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能传导光的,1 2 3 4 5,解析:光导纤维的作用是传导光,它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝,且由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大。载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时,在内芯和外套的界面上发生全反射,光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点。在实际应用中,光纤是可以弯曲的,选项C正确。 答案:C,1 2 3 4 5,3.某种介质对空气的折射率是 ,一束光从该介质射向空气,入射角是60,则下列光路图中正确的是(图中为空气,为介质)( ) 解析:由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由 ,得C=4560,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光线,故选项D正确。 答案:D,1 2 3 4 5,4. 如图所示,一束光从空气中射向折射率n= 的某种玻璃的表面,1表示入射角,则下列说法中正确的是( ) A.当145时会发生全反射现象 B.无论入射角是多大,折射角2都不会超过45 C.欲使折射角2=30,应以1=45的角度入射 D.当入射角满足tan 1= 时,反射光跟折射光恰好垂直,1 2 3 4 5,1 2 3 4 5,
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