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(共50張PPT)
這是一種蜃景現(xiàn)象
遠(yuǎn)方有一灣美麗的湖水，走向前去，那里卻是一片荒漠
蜃景是怎樣形成的
熏黑的鐵球放入水中，為什么看上去會(huì)變得锃亮
學(xué)習(xí)了光的全反射
便能發(fā)現(xiàn)其中的奧秘
什么是全反射現(xiàn)象呢
下面我們通過實(shí)驗(yàn)來說明
觀察全反射現(xiàn)象準(zhǔn)備好一塊半圓形玻璃磚、光屏和激光光源。如圖 4-17 所示，用一束激光沿半圓形玻璃磚的半徑射到直邊上，讓入射角由0逐漸增大，觀察折射光和反射光，你會(huì)看到什么現(xiàn)象
由上面的實(shí)驗(yàn)可見，光從玻璃人射到空氣中時(shí)，
折射角大于入射角，入射角逐漸增大，
反射光變強(qiáng)，折射光變?nèi)酰?br/>當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，
折射光完全消失，全部光都被反射回玻璃內(nèi)。
這種現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象。
在以上實(shí)驗(yàn)中，剛好發(fā)生全反射時(shí)的入射角，稱為全反射的臨界角。
當(dāng)入射角趨近于臨界角時(shí)，折射角趨近于 90°，
折射光強(qiáng)度趨近于0，
反射光強(qiáng)度與人射光強(qiáng)度幾乎相等。
當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射
光由不同的介質(zhì)射入真空或空氣時(shí)，臨界角不同根據(jù)折射定律，光從折射率為n的某種介質(zhì)進(jìn)入真空或空氣時(shí)的臨界角C應(yīng)滿足
1
根據(jù)公式 sinC= 可求出不同介質(zhì)的臨界角。
鉆石的臨界角約為 24.4°
水的臨界角約為 48.8°
而玻璃因制造材料的不同，臨界角有較大的差異，一般在 30°—42°
介質(zhì)的臨界角越小，就越容易發(fā)生全反射。
上述實(shí)驗(yàn)中看到的全反射現(xiàn)象，是光從玻璃射入空氣時(shí)產(chǎn)生的。
如果光從空氣射入玻璃，其折射角小于入射角，
入射角再大，折射角也不會(huì)達(dá)到90°，
折射光始終存在，不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。
光只有從折射率較大的介質(zhì)射入折射率較小的介質(zhì)時(shí)，才可能發(fā)生全反射現(xiàn)象。
對(duì)兩種不同的介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)。
例如，水晶與水相比，
水晶為光密介質(zhì)，水為光疏介質(zhì)
水與空氣相比，
水為光密介質(zhì)，空氣為光疏介質(zhì)。
發(fā)生全反射的條件是:
光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，
且入射角大于等于臨界角。
例如，當(dāng)光從水晶射入水時(shí)可能發(fā)生全反射，而光從水射入水晶時(shí)就不會(huì)發(fā)生全反射，
一束單色光從玻璃射入空氣。
已知玻璃的折射率n=1.53，當(dāng)入射角分別為50°、30 °時(shí)，光能否發(fā)生折射
若能，折射角為多大
先根據(jù)玻璃的折射率求出臨界角，再比較入射角與臨界角的大小，判斷是否會(huì)出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。
若出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，折射光消失;若沒有出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，根據(jù)光的折射定律求解。
分析
光由玻璃射入空氣，是由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，其臨界角滿足sin C=
代入數(shù)值得 C = 40° 50′
當(dāng) i = 50 ° 時(shí)，i ＞ C，所以光將發(fā)生全反射，不會(huì)發(fā)生折射；
解
當(dāng) i = 30 ° 時(shí)，i ＜ C，所以光進(jìn)入空氣中發(fā)生折射現(xiàn)象。
由折射定律=
代入數(shù)值得r = 49° 54′
玻璃的臨界角一般在 30°～ 42°，題中關(guān)于全反射的判斷結(jié)果是合理的。發(fā)生折射時(shí)，所求得的折射角大于入射角，結(jié)果合理。
討論
光從其他介質(zhì)射入真空或空氣中，需比較入射角與臨界角的大小，判斷是否出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。
臨界角與光的顏色有關(guān)。某小區(qū)噴水池底部裝有不同顏色的 LED燈，該燈可視為點(diǎn)光源，如圖4-19 所示。若水池底部水平，水面平靜，紅光與紫光從水面上射出時(shí)所圍成的面積哪個(gè)更大
“消失” 的硬幣
在桌子上放一枚硬幣，取一只玻璃杯，里面盛滿水，然后把玻璃杯壓在硬幣上(圖4-20)，
從杯壁看去，硬幣不見了，但是從杯口向下望，硬幣還在那里。
給玻璃杯底霞上一些水，再從杯壁看去，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么不同 請(qǐng)解釋此現(xiàn)象。
2.全反射現(xiàn)象
全反射是自然界常見的現(xiàn)象。
當(dāng)熏黑的鐵球放入水中時(shí)球面和水之間形成空氣層。
日光從水照射到空氣層時(shí)，會(huì)有部分光發(fā)生全反射，球看上去就變得锃亮了。
同理，魚缸中上升的氣泡亮晶晶的，也是由于光射到氣泡上發(fā)生了全反射圖 4-21)。
在荒漠里看到的蜃景也是一種全反射現(xiàn)象。
太陽照到沙地上，接近地面的熱空氣比上層空氣的密度小，折射率也小從遠(yuǎn)處物體射向地面的光，進(jìn)入折射率較小的熱空氣層時(shí)被折射。
當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射，人們逆著反射光看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景（ 圖 4-22）
炎熱的夏天，在公路上向遠(yuǎn)處看去，有時(shí)路面顯得格外明亮光滑，就像被水淋過一樣，
你能解釋這種現(xiàn)象嗎？
全反射有著重要應(yīng)用。
全反射棱鏡的截面為等腰直角三角形。
當(dāng)光垂直于AB 面射向棱鏡時(shí)，光會(huì)沿著入射方向進(jìn)人棱鏡，射到AC面上。
由于入射角等于45°，大于玻璃的臨界角，光在 AC面上發(fā)生全反射，沿著垂直于BC面的方向射出棱鏡，使光的傳播方向改變了 90°( 圖 4-24);
用同樣的分析方法可知，當(dāng)光垂直于 AC面射入棱鏡時(shí)，在兩個(gè)直角邊的界面都會(huì)發(fā)生全反射，使光的傳播方向改變了180°(圖4-25)。
全反射棱鏡的反射性能比鍍銀的平面鏡更好，精密的光學(xué)儀器常用它代替鍍銀平面鏡來反射光，如全反射棱鏡應(yīng)用于潛望鏡等
美妙的彩虹，常引發(fā)人們產(chǎn)生美好的聯(lián)想，被比喻為“天空的微笑”“相會(huì)的彩橋”等。通常能看見的彩虹是紅色在外、紫色在內(nèi)，這被稱為“虹”。
有時(shí)還能看見一組相對(duì)“虹”而言顏色較淡的彩色圓弧，紅色在內(nèi)、紫色在外，這被稱為“霓”
根據(jù)圖 4-28，與同學(xué)討論交流:
(1)什么情況下看見虹，什么情況下看見霓
(2)為什么現(xiàn)在很難看到天空中的彩虹
(3)你對(duì)環(huán)境保護(hù)有什么設(shè)想
鉆石的打磨與全反射
為了使鉆石能發(fā)生全反射，需要將其表面打磨成特定的角度使射到鉆石背面的光的入射角大于其臨界角24.4°。
在圖4-30中，圖(a)是打合適的一種式樣而圖(b)(c)分別是打得太深、太淺的情況，這樣光會(huì)從其側(cè)面或者底面射出，使鉆石失去光澤。
1.自行車尾燈用透明介質(zhì)制成，其外形如圖所示。請(qǐng)說明自行車尾燈在夜晚被燈光照射時(shí)特別明亮的原因。
2.夏天的傍晚，在乎靜無風(fēng)的海面上有時(shí)會(huì)看到山峰、船舶、樓臺(tái)等出現(xiàn)在遠(yuǎn)方的空中這就是海市蜃樓現(xiàn)象，如圖所示。請(qǐng)解釋該現(xiàn)象，并比較海市蜃樓與沙漠蜃景的差異
3.光由某種介質(zhì)射向與空氣的分界面，當(dāng)入射角大于或等于 45時(shí)，折射光消失。由此，可判斷這種介質(zhì)的折射率是（ ）
4.如圖所示，包含紅、藍(lán)兩種顏色的一東復(fù)色光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚。在玻璃磚底面的入射角為i，經(jīng)折射后射出到空氣中。下列說法正確的是
A.在玻璃磚中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.a光為紅光，b光為藍(lán)光
C.玻璃磚材料對(duì)q光的折射率小于對(duì)b光的折射率
D.若改變光束的入射方向使i角逐漸變大，則a光的折射光首先消失
5.如圖所示，一塊半圓形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓AB 為半圓的直徑，O為圓心。玻璃的折射率n=
(1)平行光垂直射向玻璃磚的下表面。若光到達(dá)上表面后，都能從上表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少
(2)一東光在點(diǎn)O左側(cè)與 O相距R 處垂直于 AB 從下方入射，求此光從玻璃磚上表面射出時(shí)的位置
6.如圖所示，某同學(xué)想把剖面 MON為等腰三角形的玻璃磚加工成“玻璃鉆石”。已知頂角∠MON=2θ ，該玻璃磚材料的折射率n=2。現(xiàn)有一束光垂直于 MN邊入射。
(1)為了使該光在 OM邊和 ON邊都能發(fā)生全反射，求θ的取值范圍;
(2)若θ =42°，試通過計(jì)算說明該光第一次返回 MN邊能否射出。

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