同步备课套餐之物理教科3-4讲义：第四章 3 .pdfVIP

学必求其心得，业必贵于专精

3光的全反射

[学习目标］1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.

2。理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光

导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用.

一、全反射现象及条件

［导学探究］如图1,让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直

的边上．逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化．

图1

（1）在入射角逐渐增大时,折射角的大小如何变化？

(2)在入射角逐渐增大时，反射光线和折射光线的亮度如何变化？

（3)折射界面两侧的介质的折射率有何不同？

答案逐渐增大入射角，会看到折射光线离法线越来越远,折射角

逐渐增大，折射光线越来越弱，反射光线越来越强．当入射角增大

到某一角度，使折射角达到90°时,折射光线完全消失，只剩下反射

光线．入射侧介质的折射率较大，折射侧介质的折射率较小．

［知识梳理]

学必求其心得，业必贵于专精

1．光密介质和光疏介质

（1）对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即折射

率较大的介质叫光密介质;光在其中传播速度较大的介质，即折射

率较小的介质叫光疏介质．

（2）光疏介质和光密介质是相对的．

2．全反射

(1)定义：光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原

介质的现象．

(2）全反射的条件

①光需从光密介质射至光疏介质的界面上．

②入射角必须等于或大于临界角．

(3）临界角

①定义:光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入

射角，称作这种介质的临界角．

②临界角C与折射率n的关系：sinC＝.

错误!

[即学即用]判断下列说法的正误．

（1）光发生全反射时，折射光线消失，只剩下反射光线．(√)

(2）光从一种介质进入另一种介质时，只要入射角足够大就一定会

发生全反射现象．（×）

(3）折射率大的介质就是光密介质．（×)

(4）光由介质进入空气，介质的折射率越大，临界角越小．(√）

学必求其心得，业必贵于专精

（5）光发生全反射时,依然遵守反射定律．(√)

二、全反射的应用--光导纤维

[导学探究]如图2所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套

由两种光学性能不同的介质构成．构成内芯和外套的两种介质,哪

个折射率大？为什么？

图2

答案内芯的折射率大．因为当内芯的折射率大于外套的折射率

时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传

到另一端．

[知识梳理]

1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，

当光从有机玻璃棒的一端射入时,可以沿着有机玻璃棒的表面发生

多次全反射，从另一端射出．

2．光导纤维的构造:由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，

内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大．当光从一端进入光纤时,

将会在两层玻璃的界面上发生全反射．

3．光纤通讯的优点是容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输速率

高．

4．应用：光纤通信；医学上的内窥镜．

学必求其心得，业必贵于专精

[即学即用]判断下列说法的正误．

（1)光纤通信是利用光作为载体来传递信息．(√)

（2)光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理．(√)

(3）光在光导纤维中的传播的速度小于光在真空中的光速c.(√)

（4)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率,光传播时在内芯和

外套的界面上发生全反射．（√）

一、对全反射的理解

1．对光疏介质和光密介质的理解

(1）光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．

(2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．

（3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，

光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．

(4）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．

2．全反射

（1）全反射的条件:①光由光密介质射向光疏介质；②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，光全部反射回原介质，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

学必求其心得，业必贵于专精

定律不再适用．

例1