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(共42張PPT)
人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊
第四章 光
4.2 全反射
授課人：揚帆起航
CONTENTS
01
02
全反射棱鏡
03
光導纖維
04
目錄
典型例題
典型例題
全反射
空氣
水
知識回顧：
1.光線由一種介質射向另一種介質時，在兩種介質的界面要發生反射和折射，其傳播方向遵從反射定律和折射定律。
2.當光線由真空(或空氣)射入某種介質發生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比叫該介質的折射率。
思考：為什么水滴晶瑩剔透呢？
課堂引入
01
全反射
光
光疏介質:兩種介質中折射率較小的介質叫做光疏介質.
光密介質:兩種介質中折射率較大的介質叫做光密介質.
注意:“光密介質”和“光疏介質” 是相對而言的，對其界定是以折射率為依據的。
介質 水 玻璃 金剛石
折射率n 1.33 1.5-1.9 n＝2.42
一、全反射
光疏介質(n小) 速度大，角度大；
光密介質(n大) 速度小，角度小。
空氣
水
光由光疏介質斜射入光密介質時，折射角小于入射角；
光由光密介質斜射入光疏介質時，折射角大于入射角。
（1）折射角逐漸 ；
（2）折射光線亮度逐漸 ；
（3）反射角逐漸 ；
（4）反射光線亮度逐漸 ；
（5）當入射角增大到某一角度時，折射
光線 ，所有光線全部反射。
觀察實驗現象后回答，隨著入射角的逐漸增大的過程中：
增大
減弱
增大
增強
消失
全反射
1.定義：當光從光密介質射入光疏介質時，入射角逐漸增大到某一角度，光線全部被反射回原光密介質的現象。 這時的入射角叫臨界角，一般用字母C 表示。
臨界角 折射角等于900時的入射角
剛剛(剛好)發生全反射時的入射角
2.發生全反射的條件：①光從光密介質射入光疏介質
②入射角大于或等于臨界角
3.折射率與臨界角的關系：（光由介質射入真空中）
注意：(1)只有光從介質射入真空（空氣）的交界面時，才能這樣求臨界角。
(2)n越大，臨界角越小，也就越容易發生全發射。
界面
真空
介質
C
1.000 28
空氣
1.54
水晶
1.33
水
1.5~1.9
玻璃
1.36
酒精
1.63
二硫化碳
1.55
巖鹽
2.42
金剛石
幾種介質的折射率
幾種介質對空氣的臨界角
48.6°
水
30°~42°
玻璃
47.3°
酒精
38.1°
二硫化碳
42.9°
甘油
24.4°
金剛石
臨界角
物質（液體）
臨界角
物質（固體）
4.現象解釋
水中和玻璃中的氣泡，看起來特別明亮，是因為光從水或玻璃射向氣泡時，一部分光在界面上發生了全反射。
例1．如圖所示，將一個半圓形玻璃磚置于空氣中，當一束單色光入射到玻璃磚的圓心O時，下列情況不可能發生的是（　　）
D
D
例2.某介質的折射率為 ，一束光從介質射向空氣，入射角為60°， 圖中哪個光路圖是正確的？
例3．一束復色光從空氣射入光導纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內芯中的a、b兩束光，a光的（　　）
A．頻率小，發生全反射的臨界角小
B．頻率大，發生全反射的臨界角小
C．頻率小，發生全反射的臨界角大
D．頻率大，發生全反射的臨界角大
C
02
全反射棱鏡
光
(1)截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡
(2)原理：利用全反射原理
(3)特點：(玻璃的臨界角為32°—42°)
①當光垂直于它的任意一個界面射入后，都會在其內部發生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高
②反射面不必涂敷任何反光物質
(4)作用：改變光的方向，可使光的傳播方向改變90°或180°
45
45
45
45
45
45
二、全反射棱鏡
全反射棱鏡實驗：
改變光的方向
常見物質的臨界角：
水：48.80 玻璃：320-420 金剛石：24.40
例4.空氣中兩條光線a和b從方框左側入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖甲所示。方框內有兩個折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖,其中能產生圖甲效果的是(　　)
甲
乙
B
解析 四個選項產生的光路效果如圖所示。
則可知選項B正確。
答案 B
03
光導纖維
光
(1)原理：利用全反射原理
(2)構造：由折射率較高的玻璃內芯和折射率較低的外層透明介質組成，因為內芯的折射率比外套的大，所以，光傳播時在內芯與外套的界面上發生全反射
(3)優點：容量大、衰減小、抗干擾性強
三、光導纖維
光導纖維的用途很大，醫學上將其制成內窺鏡，用來檢查人體內臟的內部實際的內窺鏡裝有兩組光纖，一組把光傳送到人體內部進行照明，另一組把體內的圖像傳出供醫生觀察。
內窺鏡的結構
光導纖維在醫學上的應用
光導纖維在醫學上的應用
光導纖維在通信上的應用
光纖通信的主要優點是：容量大、衰減小、抗干擾性強．
光纖裝飾照明
上現蜃景
解釋：
海面上下層空氣溫度低，密度大，折射率大，上層空氣溫度高，密度小，折射率小，遠方物體發出的光線向空中入射時不斷折射彎曲，到某高度時發生全反射，再射會地面，觀察者感覺這光線來自空中。
1、上現蜃景，海市蜃樓
解釋：
貼近地面空氣溫度高，密度小，折射率小，上層空氣溫度低，密度大 ，折射率大 。遠方物體發出的有些光線向地面入射時不斷折射彎曲，到地面附近時發生全反射，再折向上射向遠處空中，觀察者感覺這光線來自地下。
倒立虛象
2、下現蜃景，沙漠蜃景
04
典型例題
光
1．關于全反射，下列說法中正確的是（　　）
A．發生全反射時，折射光線完全消失，只剩下反射光線
B．光線從光密介質射向光疏介質時，一定會發生全反射現象
C．光從光疏介質射向光密介質時，也可能發生全反射現象
D．水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，在界面發生了全反射
AD
2．下列說法正確的是（　　）
A．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時，看到的物體的像比物體所處的實際位置高
B．光纖通信是一種現代通信手段，它是利用光的全反射原理來傳遞信息的
C．在光的照射下，玻璃杯裂縫處看上去比周圍明顯亮，是由于光的全反射
D．海市蜃樓產生的原因是海面上方上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大
ABC
3、(多選)如圖所示,ABCD是兩面平行的透明玻璃磚,AB面和CD面是玻璃和空氣的界面,分別設為界面Ⅰ和界面Ⅱ。光線從界面Ⅰ射入玻璃磚,再從界面Ⅱ射出回到空氣中。如果改變光到達界面Ⅰ時的入射角,則(　　)
A.只要入射角足夠大,光線在界面Ⅰ上可能發生全反射現象
B.只要入射角足夠大,光線在界面Ⅱ上可能發生全反射現象
C.不管入射角多大,光線在界面Ⅰ上都不可能發生全反射現象
D.不管入射角多大,光線在界面Ⅱ上都不可能發生全反射現象
CD
【答案】：C、D
【解析】：在界面Ⅰ光由空氣進入玻璃磚,是由光疏介質進入光密介質,不管入射角多大,都不可能發生全反射現象,選項A錯誤,C正確。在界面Ⅱ光由玻璃進入空氣,是由光密介質進入光疏介質,但由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ進入玻璃后再到達界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,故界面Ⅱ上的入射角總是小于臨界角,因此光在界面Ⅱ上不可能發生全反射現象,選項B錯誤,D正確。
4．如圖所示，一束可見光以入射角θ從玻璃磚射向空氣，經折射后分為a、b兩束單色光。a、b兩束光相比，下列說法正確的是（　　）
A．玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率
B．在玻璃中，a光的速度較大b光的速度
C．增大入射角θ，b光首先發生全反射
D．增大入射角θ，a光首先發生全反射
D
5.如圖所示,AB為一直光導纖維,AB之間距離為s,使一光脈沖信號從光導纖維中間入射,射入后在光導纖維內芯與外套的界面上恰好發生全反射,由A點傳輸到B點所用時間為t,求光導纖維所用材料的折射率n。(已知光在真空中的傳播速度為c)
思維導圖

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