教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光及其应用 3.光的全反射.ppt

;;基础落实·必备知识全过关;;一、全反射现象

两种介质比较,折射率大的介质

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中传播的现象叫作。?;二、发生全反射的条件

1.临界角

我们把光从某种介质射向真空或空气、折射角为90°时的,称为这种介质的临界角。?

2.全反射的条件同时具备下面两个条件

(1)光从光密介质射至介质的界面上。?

(2)入射角等于或大于临界角。

3.临界角与折射率的关系

(1)定性关系:介质折射率越大,发生全反射的临界角越小,越发生全反射。?

(2)定量关系:光由介质射向空气(或真空),sinC=。?;三、全反射的应用——光导纤维

光导纤维是非常细的特制玻璃丝,由两种折射率不同的玻璃制成,内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大,光传播时,在两层玻璃的界面上发生

。?

光纤通信的主要优点:容量大、衰减小、强、传输质量高。;情境链接

微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂,光纤为什么要由两层介质构成?;易错辨析

(1)光从空气射入水中时可能发生全反射现象。()

(2)密度大的介质就是光密介质。()

(3)两种介质相比较,折射率大的介质是光密介质。()

(4)只要入射角足够大,就能发生全反射。();;;知识归纳

(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,折射光线强度减弱到零,反射光的能量等于入射光的能量。

(3)临界角表达式:光由折射率为n的介质射向真空或空气时,若刚好发生全;特别提示(1)光必须从光密介质射入光疏介质才能发生全反射。

(2)入射角大于或等于临界角才能发生全反射。

(3)利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时比例应与实际相符,这样更有利于问题的分??。;应用体验

【例1】截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示,DE为嵌在三棱镜内部紧贴BBCC面的线状单色可见光光源,DE与三棱镜的ABC面垂直,D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为,只考虑由DE直接射向侧面AACC的光线,下列说法正确的是();解析由题可知sinC=,所以临界角为C=45°,因此从D点发出的光,竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘,同时C点也恰好是出射光线的边缘,如图所示,因此光线只能从MC段射出,根据几何关系可知,M恰好为AC的中点,因此在AACC平面上有一半的面积有光线射出,故A、B错误;由于频率越小,折射率越小,当光源发出的光的频率变小时,折射率也会变小,导致临界角增大,出射光线区域的面积将增大,故C正确,D错误。;对点演练1

(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的分界面,分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出,回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则()

A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生

全反射现象

B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生

全反射现象

C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象

D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象;解析在界面Ⅰ,光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不能发生全反射现象,选项A错误,C正确;在界面Ⅱ,光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但是,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,入射角总是小于临界角,因此也不会发生全反射现象,选项B错误,D正确。;;知识归纳

1.全反射棱镜的作用及应用

(1)作用:全反射棱镜是一种特殊的棱镜,在光学仪器中用来改变光的方向。

(2)应用:对于精密的光学仪器,如照相机、望远镜、显微镜等,就需要用全反射棱镜代替平面镜,以消除多余的像。

2.光导纤维

(1)光导纤维的传播原理:

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播光,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音、图像。;(2)光导纤维的折射率:;特别提示解决全反射问题的解题步骤

(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。

(2)应用sinC=确定临界角。

(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。

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