2016新课标创新人教物理选修3-4 第十三章 第2节 全反射.docVIP

一、光疏介质和光密介质┄┄┄┄┄┄┄┄① 名称项目　　 光疏介质 光密介质 定义 折射率较小的介质 折射率较大的介质 传播速度 光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小 折射特点 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 ①[选一选] [多选]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，所以水对于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 解析：选BD　因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对于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，故B、D正确。 [说明] 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折射率的大小或光在其中传播速度的大小来判定谁是光疏介质或光密介质。 二、全反射② 1．概念：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，这种现象叫做全反射。 2．临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90° 时的入射角。用字母C表示。 3．发生全反射的条件 (1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角大于或等于临界角。 4．临界角与折射率的关系 (1)定量关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝(公式)。 (2)定性：光从光密介质射入光疏介质，光密介质的折射率越大，发生全反射的临界角就越小，越容易发生全反射。②[选一选] [多选]关于全反射，下列说法正确的是(　　) A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线 B．光线从光密介质射入光疏介质时，一定会发生全反射现象 C．光从光疏介质射入光密介质时，不可能发生全反射现象 D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射 解析：选CD　发生全反射时，反射光线的能量等于入射光线的能量，故没有折射光线，A错误；由发生全反射的条件知B错误，C正确；D项中射向气泡的光线经全反射回来进入人眼的光线强度大，故看起来特别明亮，故D正确。[注意] 光的反射和全反射均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。 三、全反射的应用③ 1．全反射棱镜 (1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。 (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全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了 90°； 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°。 2．光导纤维及其应用 (1)原理：利用了光的全反射。 (2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。 (3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强、必威体育官网网址性好等。③[选一选] 光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输。若采用的光导纤维是由内芯和外层两层介质组成，下列说法正确的是(　　) A．内芯和外层折射率相同，折射率都很大 B．内芯和外层折射率相同，折射率都很小 C．内芯和外层折射率不同，外层折射率较小 D．内芯和外层折射率不同，外层折射率较大 解析：选C　光在光导纤维内传播而不折射出来，这是光在内芯和外层的界面上发生全反射的缘故，因而内芯的折射率一定大于外层的折射率，所以C正确。 1.全反射现象 (1)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。 (2)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，折射光线强度减小到零，反射光的能量等于入射光的能量。 2．不同色光的临界角 不同颜色的光由同一介质射入空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。 [典型例题] 例1.如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A＝30°，B＝60°。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。 (1)求三棱镜的折射率。 (2)在三棱镜的AC边是否有光线透出，写出分析过程。(不考虑多次反射的情况) [解析]　(1)光路图如图所示， 图中N点为光线在AC边发生反射的入射点，设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r′、折射角依题意也为i，由几何关系知i＝60°　 由折射定律有sin i＝nsi