高中物理 第13章 第2节 全反射课件 新人教版选修3-4.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 4 机械波 第十三章 第二节全反射 第十二章 沙漠中的旅行者急于找到水源时 有时会意外地看到前方有一片晶莹的 水面 而当他们向前走去时 水面 却是可望而不可即 原来这就是 蜃景 这种现象是怎样形成的呢 光疏介质和光密介质 较小 较大 小 小于 大于 1 定义当入射角增大到某一角度 使折射角达到 时 折射光完全消失 只剩下 这种现象叫做全反射 这时对应的 叫做临界角 2 发生全反射的条件 1 光由 介质射入 介质 2 入射角 或 临界角 全反射 90 反射光 入射角 光密 光疏 大于 等于 越小 1 全反射棱镜 1 构造 截面为 的棱镜叫全反射棱镜 2 光学特性 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 光射出棱镜时 传播方向改变了 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 使光的传播方向改变了 全反射的应用 等腰直角三角形 全反射 90 全反射 180 3 主要优点 光垂直于它的一个界面射入后 都会在其内部发生 与平面镜相比 它的反射率 反射面不必涂敷任何反光物质 反射时 全反射 很高 失真小 2 光导纤维 1 原理 利用了光的 2 构造 光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝 直径只有1 100 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 外套的折射率 光由一端进入 在内芯和外套的界面上经多次 从另一端射出 3 主要优点 容量大 损耗小 抗干扰能力强 等 全反射 大于 全反射 能量 保密性好 一 对光疏介质和光密介质的理解1 相对性光疏介质和光密介质是相对而言的 并没有绝对的意义 例如 水晶 n 1 55 对玻璃 n 1 5 是光密介质 而对金刚石来说 n 2 427 就是光疏介质 同一种介质到底是光疏介质还是光密介质 是不确定的 2 与介质密度无关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 3 光疏介质和光密介质的比较 下列说法正确的是 A 因为水的密度大于酒精的密度 所以水是光密介质B 因为水的折射率小于酒精的折射率 所以水对酒精来说是光疏介质C 同一束光 在光密介质中的传播速度较大D 同一束光 在光密介质中的传播速度较小答案 BD 解析 因为水的折射率为1 33 酒精的折射率为1 36 所以水对酒精来说是光疏介质 由v c n可知 光在光密介质中的速度较小 3 产生全反射现象的条件 1 光从光密介质射到它与光疏介质的界面上 2 入射角等于或大于临界角 4 全反射现象中的能量分配关系 1 折射角随入射角的增大而增大 折射角增大的同时 折射光线的强度减弱 即折射光线的能量减小 亮度减弱 而反射光线增强 能量增大 亮度增加 2 当入射角增大到某一角度时 即临界角 折射光能量减到零 入射光的能量全部反射回来 这就是全反射现象 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 解析 光照射露珠或经玻璃照射气泡时 一部分光会发生全反射 有更多的光反射到人的眼晴中 光的能量大了 人就会感觉特别明亮 对全反射的理解 答案 BCD 答案 BC 解析 小鱼下潜一点后 它的入射角变小 光线能折射出水面 人能看到鱼 同理 鱼上浮一点 入射角大于临界角 发生全反射 所以 B C正确 A D错误 自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理 它虽然本身不发光 但在夜间骑行时 从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后 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 尾灯由透明介质制成 其外形如图甲所示 下面说法正确的是 全反射的应用 A 汽车灯光从左面射过来 在尾灯的左表面发生全反射B 汽车灯光从左面射过来 在尾灯的右表面发生全反射C 汽车灯光从右面射过来 在尾灯的左表面发生全反射D 汽车灯光从右面射过来 在尾灯的右表面发生全反射答案 C 华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖 他被誉为 光纤通信之父 光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维 它的结构如图所示 其内芯和外套材料不同 光在内芯中传播 下列关于光导纤维的说法中正确的是 A 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B 内芯的折射率比外套的小 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C 波长越短的光在光纤中传播的速度越大D 频率越大的光在光纤中传播的速度越大答案 A 在海面平静的日子 站在海边有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立 街道棋布 山峦重叠等景象 这就是 海市蜃楼 这种现象是怎样形成的呢 解析 当大气层比较平静时 空气的密度随温度的升高而减小 对光的折射率也随之减小 海面上空气的温度比空中低 空气的折射率下层比上层大 我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层 如图1所示 下层的折射率较大 开放 探究 远处的景物发出的光线射向空中时 不断被折射 射向折射率较低的上一层的入射角越来越大 当光线的入射角大到临界角时 就会发生全反射现象 光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层 在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像 这就是海市蜃楼的景象 如图2所示 请解释本节 课堂情景切入 中提出的沙漠 蜃景 是怎样形成的 答案 太阳照到沙地上 接近沙面的热空气层比上层空气的密度小 折射率也小 从远处物体射向地面的光线 进入折射率小的热空气层时被折射 入射角逐渐增大 也可能发生全反射 人们逆着反射光线看去 就会看到远处物体的倒景 如下图所示 仿佛是从水面反射出来的一样 这就是沙漠中的蜃景