光的全反射
光的全反射
新课引入
思考：当光从玻璃射入到空气时，会发生折射现象。
那么，是不是无论入射光线如何变化（非90°和
0°），都能看到折射光线呢？
演示视频
实验结果：当入射角增大到某一角度，没有折射光 线，只有反射光线。
一、光疏介质和光密介质
1、光疏介质：折射率小的介质叫光疏介质。 2、光密介质：折射率大的介质叫光密介质。
（4）能总结要发生这样的现象，需要什么条件吗？
实验观察
光从玻璃射向空气，当入射角逐渐增大时
角 反射角 度 折射角
增大 增大
强 反射光 增强 度 折射光 减弱
临界 只
90° 有
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
全
反
反
最强 射
射
消失 光
量变 转折 质变
二、全反射
1、全反射：光从光密介质射入到光疏介质时，若入射 角增大到某一角度，折射光线就会完全消失，只剩下反 射光线的现象。
提问：水是光疏介质还是光密介质？酒精呢？ 3、光密介质和光疏介质是相对的。 例如，当界面为空气和水时，水为光密介质；当界面 为水和玻璃时，水为光疏介质。 注意：光密介质和光疏介质的概念与物质的密度的概 念无关。
思考1：
（1）光从玻璃砖射入空气时，谁是光密介质，谁是光 疏介质？ 玻璃砖是光密介质，空气是光疏介质。
四、全反射现象的应用
1、全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形的棱镜
（1）光由AB面垂直入射 各种玻璃的临界角为320-420
A
在AC面发生全反射，垂直由 BC面出射。
θ
变化90 °
（2）光由AC面垂直入射
B
C
A
在AB、 BC面发生两次全
反射，垂直由AC面出射。 变化180 °
认识光的全反射现象
实验结果和分析
实验结果
当入射角增大到某一角度（临界角）时，光线不再折射进入空气，而是完全反射回玻璃 砖内。
结果分析
光从光密介质（玻璃）射向光疏介质（空气）时，折射角大于入射角。随着入射角的增 大，折射角也增大。当入射角增大到某一角度时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，
这种现象叫做光的全反射。
实验注意事项
光的偏振和色散
偏振现象
光波是横波，其振动方向垂直于传播 方向。偏振光指的是光波中振动方向 对于传播方向的不对称性。例如，通 过偏振片可以观察到光的偏振现象。
色散现象
复色光分解为单色光的现象叫光的色 散。色散现象表明，复色光是多种单 色光的混合。例如，棱镜可以将白光 分解为七色光。
光的量子性和波粒二象性
未来研究方向和应用前景
01
02
03
04
深入研究全反射现象的物理机 制，探索其在不同介质和条件
下的表现和特点。
拓展全反射现象的应用领域， 如光纤通信、光学传感、光学
器件设计等。
探索全反射现象与其他物理现 象的相互作用和影响，如非线 性光学效应、量子光学效应等
。
发展新型材料和结构，实现全 反射现象的可控和高效利用， 推动光学技术的创新和发展。
对光的全反射现象的深入理解
光的全反射现象是光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折 射角达到临界角时，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。
全反射现象的产生与光的波动性质有关，是光在两种不同介质分界面上发生的一种 特殊现象。
在全反射现象中，光在介质分界面上的反射和折射遵循斯涅尔定律和菲涅尔公式， 同时伴随着倏逝波的产生。
01
保持实验环境的清洁， 避免灰尘等杂质影响实 验结果。
全反射
全反射求助编辑百科名片全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。
英文名称: total internal reflection(TIR)光由光密媒质进入光疏媒质时，要离开法线折射，如图4－5所示。
当入射角θ增加到某种情形（图中的e射线）时，折射线延表面进行，即折射角为90°，该入射角θc称为临界角。
若入射角大于临界角，则无折射，全部光线均反回光密媒质（如图f、g射线），此现象称为全反射。
当光线由光疏媒质射到光密媒质时，因为光线靠近法线而折射，故这时不会发生全反射。
编辑本段原理公式为n=sin90`/sinc=1/sinc sinc=1/n (c为临界角）当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象．当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角．当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射．所以产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质．②入射角必须大于临界角(C)．所谓光密介质和光疏介质是相对的,两物质相比,折射率较小的,就为光疏介质,折射率较大的,就为光密介质。
例如，水折射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质，而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言，水就是光疏介质。
临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时，才会发生全反射）编辑本段应用全反射的应用：光导纤维是全反射现象的重要应用。
蜃景的出现，是光在空气中全反射形成的。
全反射是一种特殊的折射现象，当光线从一种介质1射向另一种介质2时，本来应该有一部分光进入介质2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光。
但当介质1的折射率大于介质2的折射率，既光从光密介质射向光疏介质时，折射角是大于入射角的，所以当增大入射角，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此时（入射角叫临界角）折射光消失，只剩下反射光，称为全反射现象。
光学中的全反射现象
光学中的全反射现象介绍：在光学领域中，全反射是一种非常重要的现象。
当光从光密介质中射入光疏介质时，如果入射角大于一个临界角，光将完全反射回光密介质中，而不是折射进入光疏介质中。
全反射现象在很多实际应用中都得到了广泛应用，例如光纤通信和显微镜观察等。
全反射的原理：全反射现象的原理可以从光的波动性和几何光学两个方面来解释。
从波动性来看，当光从光密介质射入光疏介质时，部分光将被折射，而部分光将被反射。
入射角越大，折射角就越接近于90°，这时候折射光的能量非常小，几乎等于零。
此时，全反射发生。
从几何光学的角度来看，入射角大于临界角时，入射光无法通过光疏介质而呈现反射现象。
光纤通信中的全反射应用：光纤通信是一种基于全反射原理的高速数据传输技术。
光纤中的光信号是由光波在光纤内部的全反射中传输的。
光纤内部被包围着具有高折射率的芯层，而外层则是较低折射率的护层。
当光从光纤进入空气或其他介质时，会发生全反射，从而使光能够在光纤中传播很长的距离而几乎不损失能量。
光纤通信的高速、高清晰、长距离传输能力正是依靠全反射现象实现的。
全反射现象的实际应用：除了光纤通信之外，全反射现象在很多其他实际应用中也扮演着重要的角色。
例如，显微镜的原理就基于全反射。
显微镜通过利用全反射使得光在物镜与载物之间反复总反射来增强其分辨率，从而实现对微小物体的观察。
全反射还被应用在光导板、光隔离器、透镜和棱镜等光学器件中，将光线精确地传播和调整。
全反射现象与折射率的关系：全反射现象与介质的折射率有密切的关系。
折射率是一个介质对光的传播速度影响因素之一，通常被定义为光在真空中传播速度与在介质中传播速度之比。
当光从折射率较高的介质射入折射率较低的介质时，全反射更容易发生。
折射率的不同可以导致临界角的大小变化，从而影响全反射现象的发生。
例如，钻石具有较高的折射率，因此在钻石中观察到的全反射现象非常明显。
总结：全反射现象是光学中的一个重要现象，广泛应用于光纤通信、显微镜和其他光学器件中。
4.3 光的全反射
自主学习
名师解疑
分类例析
【变式2】 关于光纤的说法，正确的是 ( )．
A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大
B．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它 比普通电线衰减小 C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光 纤是利用全反射原理来实现光的传导的
射，不同色光偏向角不同，因而相互分散开来，于是在太阳对面
的天空出现了按波长的大小依次排列的外红内紫的彩色光弧－ 虹．
彩虹的形成与白光通过三棱镜后发生色散相似．光线经折射、 反射后，出射方向和入射方向之间的夹角称为偏向角，不同色光
的折射率不同，偏向角不同，因而分散开来．
自主学习 名师解疑 分类例析
图4-3-6 (i－ r)，共偏转： 2(i－r)；在水滴内全反射一次，方向改变： (π－
小来判定谁是光疏介质或光密介质．
自主学习
名师解疑
分类例析
二、全反射现象 反射是光的折射的特殊现象，全反射现象还可以从能量变化
角度加以理解．当光线从光密介质射入光疏介质，在入射角逐
渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐 减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零， 发生了全反射． 发生全反射的条件
扰性强等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的． C 选项正 确． 答案 C
自主学习
名师解疑
分类例析
彩虹是怎样形成的
2002 年高考物理试卷 ( 广东、河南、广西卷 ) 中有一个关于彩
虹的题目，大多数考生对彩虹的形成原理不清楚，对这一自然现 象缺乏足够的了解，只知道彩虹与白光经三棱镜后形成的谱带相 似，但不明确谱带是怎样经过反射、折射后形成的．下面介绍虹 和霓的形成．
光的全反射和干涉分析
光的全反射和干涉分析
一、光的全反射
全反射指的是当光束的入射角大于一定的阈值时，光线不会进入介质而是在入射界面上全部反射出去，即完全反射的现象，它主要受介质的性质影响，如果介质的介电常数比空气大，则它会出现全反射现象。
全反射的原理依据的是因果定律，即物体反射的光强度等于它入射的光强度。
全反射的物理机理就是：当光束从一种介质进入另一种介质时，由于介质性质的差异，空间的折射率会发生变化，从而导致光线在二者之间发生折射。
若入射角超过特定角度，则出射会发生变化，出射光线会全部反射出去，即完全反射的现象，这就是全反射现象。
二、光的干涉分析
光的干涉是一种物理现象，它指的是两束分别从两个光源发出的平行光束，出现交叉现象，形成一种特殊光纹，从而产生干涉现象。
其物理机理可以分为四步：
1.光波简单相加：两束平行光波交叉后，会发生简单的加法，此时光束强度的分布是较为均匀的；
2.光波相位差：当两束相同频率波出现相位差时，加法后的光强分布会有所改变；
3.光波振幅差：当两束光波有不同大小的振幅时，光束强度的分布会有所变化；
4.干涉现象出现：由于上述加法和相位差造成。
光的全反射的计算与分析
光的全反射的计算与分析光的全反射是光在从光密介质到光疏介质传播时，入射角大于临界角时发生的现象。
全反射是光学中重要的现象之一，广泛应用于光纤通信、显微镜、望远镜等领域。
本文将通过计算与分析，探讨光的全反射现象及其相关性质。
全反射的条件是光从光密介质传播到光疏介质时，入射角大于临界角。
临界角是指使光线发生全反射的最大入射角度。
在光密介质到光疏介质的界面上，光线从垂直入射到临界角时，不再传播到光疏介质中，而是全部反射回光密介质。
光的全反射现象可以用折射定律来解释。
根据折射定律，入射角和折射角之间的正弦比与两种介质的折射率之比相等。
当光从光密介质传播到光疏介质时，光的传播速度减小，折射率也随之减小。
当入射角增大到一定程度时，折射率之比将小于1，无法满足折射定律。
此时，光将全部反射回光密介质。
在具体计算光的全反射过程中，需要了解两种介质之间的折射率、光的入射角和临界角。
折射率是介质对光的折射能力的度量，可以根据介质的物理性质和光源的波长进行计算。
入射角是入射光线与法线之间的夹角，可以通过实验或几何关系进行测量。
临界角可以通过折射定律推导得到，在光密介质和光疏介质之间的界面上，当入射角等于临界角时，发生全反射。
通过计算和分析光的全反射过程可以得到一些重要结论。
首先，入射角大于临界角时，光发生全反射，不再传播到光疏介质中。
其次，临界角与两种介质的折射率有关。
当两种介质的折射率差异较大时，临界角较小，全反射概率较高。
反之，当两种介质的折射率差异较小时，临界角较大，全反射概率较低。
这也是为什么光纤通信中使用的光纤一般采用光密介质包覆的原因。
此外，全反射还可以用于实现光的隔离和反射，这在光学仪器和光学传感器中具有重要应用。
当光从光疏介质传播到光密介质时，入射角大于临界角，全反射发生。
此时，光将完全反射回光疏介质，实现了光的隔离和反射。
通过调整入射角和临界角，可以控制隔离和反射光的强度和方向。
光的全反射现象不仅在实际应用中具有重要意义，也是光学研究的热点之一。
光的全反射-PPT
课后作业
22
12
全反射现象的应用
全反射棱镜
13
望远镜 14
光导纤维
15
内窥镜
16
鱼眼中的
世界
17
一、光疏介质与光密介质 二、全反射
1、 全反射 2、 临界角 3、 发生全反射的条件： 4、 临界角的计算：
三、全反射应用
18
巩固练习
1、光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的
条件是（ B ）．
A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小 B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大 C．光从空气射到分界面上，入射角足够小 D．光从空气射到分界面上，入射角足够大
1
真空
i r’
介质
r
r’ =i
界面
sin i / sin r = 常数
折射率n = sin i / sin r = c/v >1 入射角大于折射角
2
r
真空
界面
介质
i
折射角大于入射角 入射角增大折射角也增大
3
某介质的折射率为 3，一束光由介质射入空气， 当入射角为30°时，折射角多大？当入射角为60 °时，折射角多大？
用符号 C 表示。
演示
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
发生全反射的条件
① 光线从光密介质到光疏介质 ② 入射角等于或大于临界角
10
介质在空气中的全反射的临界角计算
求解光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临 界角C。
临界角C 就是折射角等于90°时的入射角
C
介质
n sin i sin r
当r= 30 °时， i = 60 °
解释并举例说明光的全反射现象。
实验步骤：将棱镜慢慢转动，观察到光线在某一角度时完 全反射到屏幕上，形成一条亮线。
实验步骤：将棱镜慢慢转动，观察到光线在某一角度时完全反射到屏幕上， 形成一条亮线。
实验原理：当光线从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于或等于临界 角，光线就会发生全反射现象。
实验器材：棱镜、光源、屏幕、支架等。
实验注意事项：确保棱镜表面干净，调整光源和屏幕的位置，使光线能够 正确射入棱镜。
显微镜：利用全反射 现象，将微小物体发 出的光聚焦并成像在 目镜上，从而观察到 微小的细节。
光纤通信：利用全反 射现象，将光信号在 光纤中传输，实现高 速、大容量的信息传 输。
光学传感器：利用全 反射现象，检测物体 的位置、形状、大小 等信息，广泛应用于 工业、医疗等领域。
太阳能收集器：利用全反射现象来聚焦阳光，提高太阳能 的收集效率。
意义：光的全反射现象在光学、通信、水下探测等领域有广泛应用。例如，利用全反射现象可以制作光学仪器、提高光学 元件的成像质量；在光纤通信中，全反射现象被用来传递信息；在水下探测中，全反射现象可以帮助我们发现水下目标。
临界角的定义：当入射角增大到某一角度时，光在界面上 发生全反射，这个角度叫做临界角。
图像显示：全反射现象用于制造全息图像，实现三维图像的显示。
光学传感器：利用全反射现象检测各种物理量，如压力、温度、位移等。
光学仪器：利用全反射现象来改变光的传播路径，制造出 各种光学仪器，如望远镜、显微镜等。
望远镜：利用全反射 现象，将远处物体发 出的光聚焦并成像在 目镜上，从而观察到 远处的景物。
光的全反射现象的定义：当光从光密介质射入光疏介质，入射角大于或等于临界角时，光线全部 反射回原介质的现象。
临界角的定义：当入射角增大到某一角度时，光在界面上发生全反射，这个角度叫做临界角。
光的全反射 ppt课件
光进入液体中。当入射角是450时，折射角为300，求：
（1）该液体对红光的折射率n；
（2）该液体对红光的全反射临界角C。
【答案】
（1）
2；
（2）45°
【解析】
（1）该液体对红光的折射率为 n
1
（2）由临界角公式 sin C
n
2
得 sin C 2
则 C=45°
sin i sin 45
2
C．若从上表面入射的光为红光和紫光的复合光，则在BD面上紫光比红光更靠近D端
D．要求从上表面射入的光能从右侧面射出，材料的折射率必须大于 2
【正确答案】ABC
【典例6】（2022·福建省连城县第一中学高二阶段练习）有一玻璃棱镜，
横截面为如图所示的圆心角为90°的扇形，扇形的半径为R，一束细光以
垂直于OP的方向射向OP界面，当入射点M距O点0.5R时，在圆弧PQ界面
第四章
光
2、光的全反射
理解光疏和光密介质
02
掌 握 光 的 全反射
03
了解全反射棱镜
04
了解导纤维
05
典型例题
CONTENTS
目录
01
一、光密介质和光疏介质
1.光疏介质：折射率较小的介质
2.光密介质：折射率较大的介质
注意：（1）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)光疏介质与光密介质是相对的
A．发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线
B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光疏介质射向光密介质时，也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
光的全反射与光纤
光的全反射与光纤光的全反射是光学中的一个重要现象，它在光纤的工作原理中发挥着关键作用。
本文将介绍光的全反射的原理及其在光纤中的应用。
一、光的全反射的原理光是一种电磁波，其传播遵循折射定律。
当光从一种介质传播到另一种折射率较低的介质时，光线会发生折射。
然而，当光从折射率较高的介质传播到折射率较低的介质时，情况就不同了。
根据折射定律，当入射角大于一个特定的临界角时，光将发生全反射，即全部反射回原介质中。
光的全反射现象是基于能量守恒和动量守恒的原理，入射光的能量将完全返回到原介质内，而折射光的能量为零。
二、光的全反射在光纤中的应用光纤是一种利用光的全反射进行信号传输的技术。
光纤由内芯和外包层组成，内芯是折射率较高的材料，外包层则是折射率较低的材料。
光信号通过内芯的全反射来实现光的传输。
在光纤中，光信号通过光的全反射在纤芯内部反复发生反射，从而沿着光纤传输。
由于光的全反射的特性，光信号可以在光纤中长距离传输，而且无需外界干扰。
光的全反射不仅使光信号可以传输，而且还使光信号能够有效地防止损耗。
由于光在光纤中的传输是基于反射的，因此光损耗非常小，使得光纤成为一种优秀的传输媒介。
光纤的应用非常广泛，主要用于通信领域。
光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优点，成为现代通信的主要方式。
同时，光纤还广泛用于医疗、传感、工业控制等领域。
三、光纤技术的发展和前景随着科技的不断进步，光纤技术也在不断发展。
目前，光纤通信已经进入了高速、大容量的时代。
光纤通信网络已经覆盖了全球，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
未来，随着物联网、云计算等技术的快速发展，对通信带宽的需求将会呈现爆发式增长。
光纤作为一种高效可靠的传输媒介，将继续发挥其重要作用。
同时，随着纤芯材料、传输技术的不断突破和创新，光纤技术也将迎来更广阔的发展前景。
总结：光的全反射是光学中的重要现象，通过折射定律及临界角的原理解释。
在光纤中，光的全反射被应用于信号传输，使光信号可以长距离传输且损耗极小。
光的全反射知识点
光的全反射知识点一、全反射现象。
1. 定义。
- 光从光密介质射入光疏介质时，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。
- 光从某种介质射向真空（或空气）时的临界角C满足sin C=(1)/(n)（n为该介质的折射率）。
例如，对于水（n = 1.33），其临界角C=arcsin(1)/(1.33)≈48.8^∘。
- 注意：临界角是光从某种介质射向真空（或空气）时的特殊角度，计算时要根据具体的介质折射率准确计算。
二、发生全反射的条件。
1. 光从光密介质射入光疏介质。
- 光密介质和光疏介质是相对的概念。
例如，水相对于空气是光密介质，而玻璃相对于水又是光密介质。
折射率n_1>n_2的两种介质，n_1对应的介质就是光密介质，n_2对应的介质就是光疏介质。
2. 入射角大于或等于临界角。
- 当入射角等于临界角时，开始发生全反射；当入射角大于临界角时，全反射现象更明显。
三、全反射的应用。
1. 光纤通信。
- 光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成。
内芯的折射率比外套的大，光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射，从而使携带信息的光在内芯中沿着光纤传播，减少了光在传播过程中的损失，实现了远距离的信息传输。
2. 全反射棱镜。
- 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。
当光垂直于棱镜的一个直角边射入棱镜时，由于光在棱镜中的传播速度小于在空气中的传播速度（即棱镜相对空气是光密介质），在斜边与空气的界面上，入射角为45°，大于玻璃相对于空气的临界角（一般玻璃的临界角小于45°），所以光会发生全反射，改变传播方向。
全反射棱镜在光学仪器中常用来改变光路方向。
光的全反射现象
光的全反射现象光的全反射是光线从光密介质射入光疏介质时，当入射角超过临界角时，光线完全被反射回光密介质内部的现象。
在这个现象中，光线不再穿透进入另一种介质，而是完全被反射回原介质，形成了一个类似镜面的效果。
全反射现象是基于光在介质之间传播时遵循折射定律的基础上产生的。
根据折射定律，当光线从光密介质射入光疏介质时，入射角i和折射角r之间的关系可以用下式表示：n1 × sin(i) = n2 × sin(r)其中，n1和n2分别代表光的入射介质和折射介质的折射率。
当入射角i小于临界角c时，式中的sin(r)存在实数解，光线能够在介质之间传播，并产生折射现象。
然而，当入射角i大于或等于临界角c时，式中的sin(r)无实数解，导致折射角r不存在。
这时，光线无法穿透光疏介质，而是被完全反射回光密介质。
为了更好地了解光的全反射现象，我们可以通过实验来验证。
在一块透明的均匀介质上方放置一束光线，将光线从介质的一侧射入，可以观察到以下现象：当入射角小于临界角时，光线从介质的另一侧折射出来；当入射角等于临界角时，光线沿着介质表面传播；而当入射角大于临界角时，光线完全被反射回原介质内部。
全反射现象在实际生活中有着广泛的应用。
例如，光纤通信中就是利用光的全反射来传输信息的。
当光线从光纤的一端射入，并通过多次的全反射到达光纤的另一端时，能够有效地减小光信号的衰减，实现信号的长距离传输。
此外，全反射也被应用在显微镜、光导器件和光学传感器等领域。
光的全反射现象背后的物理原理也可以通过数学分析来进行推导。
在接下来的部分中，我们将使用数学公式来解释光的全反射现象。
设光线从光密介质射入光疏介质的入射角为i，折射角为r。
根据折射定律，我们有：n1 × sin(i) = n2 × sin(r)在全反射条件下，折射角r不存在，即sin(r)无实数解。
此时，我们可以使用临界角c来表示入射角和折射率之间的关系，即：sin(c) = n2 / n1在全反射发生时，入射角i等于临界角c。
物理课件：光的全反射
【解析】(1)光路如图所示,设光线在P点的入射角为i,折射角为r,因光线平行 AC射入,所以i=60°,由折射定律得,对于P处折射有sini=nsinr,对于M处折射有 nsinr′=sini,所以r=r′,又OO′∥AC,∠MNC=r′, ∠ANP=∠MNC=r,根据三角 形的外角等于不相邻的两内角之和,得r=30°,所以n= sini 3。
【解析】选A、B。光从介质1射入介质2时,入射角与折射角的正弦之比叫作介 质相2对对折介射质率1为的相3对,可折以射得率,出所介以质有2n的21绝= 对ssiinn折6300射 率= 大3,,因故vA=正确nc ;,因所介以质光2在对介介质质1的 2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度,故B正确;介质2相对介质1来说是
【典例示范】 (2018·全国卷Ⅱ)如图,△ABC是一直角三棱镜的横截面,∠A=90°,∠B=60°,
一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。 EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点。不计多次反射。 世纪金榜导学号
(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角。 (2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?
sinr
(3)这种材料的临界角C=arcsin
1 =arcsin
n
故能利用这种材料制成全反射棱镜。
3 <arcsin
3
2 =45°,
2
答案:(1)60° 60° 30°
(2) 3 (3)能
【素养训练】
1.(多选)如图所示,ABC为一玻璃三棱镜的截面,一束光线MN垂直于AB面射入,在
AC面发生全反射后从BC面射出,则
nsin i2≥nsin C>nsin i3
⑦
《光的全反射讲课》课件
海市蜃楼是由于地面上的热空气在遇到冷空气时产生的折射和全反射现象，使得远处的 物体看起来像是漂浮在空中。水中筷子看起来弯曲是由于光从水到空气的折射和全反射 导致的视觉错觉。雨后彩虹则是由于阳光穿过雨滴时发生的折射、反射和色散形成的。
02
光的全反射原理
折射率与临界角
折射率
当光从一种介质进入另一种介质时，由于速度的改变，光的传播方向会发生改变 ，这种现象称为折射。折射率是描述光在介质中传播速度变化程度的物理量。
全反射的应用有哪些局限性？
要点一
总结词
要点二
详细描述
全反射的应用主要局限于需要将光线完全约束在介质内部 的情况，这可能导致能量损失和光路设计的限制。
全反射的应用通常是在需要将光线完全约束在介质内部， 如光纤通信、光学传感器等。然而，由于全反射过程中存 在能量损失和光路设计的限制，因此在实际应用中存在一 定的局限性。例如，在光纤通信中，信号的衰减和散射会 导致能量损失，影响通信质量。此外，全反射的应用还可 能受到材料特性和几何形状的限制。
详细描述
临界角是光线从折射率较小的介质入射到折射率较大的介质 的最大入射角。当入射角大于或等于临界角时，才会发生全 反射。此外，全反射只发生在光从折射率较小的介质入射到 折射率较大的介质的情况下。
光的全反射现象举例
总结词
生活中有许多光的全反射现象的例子，如海市蜃楼、水中筷子看起来弯曲、雨后彩虹等 。
THANKS
感谢您的观看
探究光的全反射现象 及其产生条件。
培养观察、分析和解 决问题的能力。
理解折射率与临界角 的关系。
实验材料
半圆形玻璃棱镜
水 量角器
激光笔 白色纸板
实验步骤与观察
光的全反射及应用试验
光的全反射及应用试验光的全反射是指光从光密介质射入光疏介质时，在一定角度内发生完全反射的现象。
全反射现象在日常生活中有许多实际应用，如光纤通信、显微镜和照明等。
首先，我们来介绍一下全反射的原理。
当光从光密介质（如玻璃）射入光疏介质（如空气）时，发生折射现象。
根据斯涅尔定律，光线在折射界面上的入射角和折射角之间满足：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别是光密介质和光疏介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
当入射角θ1大于一定的临界角θc，根据斯涅尔定律可知，折射角θ2将会变得越来越大，直到达到90度。
这时，光线将完全反射回光密介质中，并不会穿过折射界面。
这种现象被称为全反射。
全反射的应用之一是光纤通信。
光纤是一种能够将光信号传输的细长导光管。
光纤由一个中心的光芯和一个包围光芯的光层构成。
光纤中的光信号是通过全反射的方式在光芯中传输的。
当光信号从一端射入光纤时，光束遇到光纤和空气的界面，会发生全反射，并被指向光纤的另一端传输。
由于光的传输速度快且损耗小，光纤通信在现代通信领域中得到了广泛应用。
另一个应用全反射的例子是显微镜。
显微镜是一种用于放大物体细节的光学仪器。
光学显微镜通常使用两个透镜系统，即客观镜和目镜。
当光线从物体进入显微镜的客观镜时，会发生全反射，通过后续透镜系统的组合放大被观察物体的图像。
这样，我们能够看到被观察物体的细节。
此外，全反射还在照明领域中得到了应用。
在一些特定的灯具中，利用全反射将光线反射到需要照亮的地方。
比如，车灯中的反光镜，其内部通常涂有高反射率的金属涂层，使得光线发生全反射并反射出来，提高了照明效果。
总结来说，光的全反射是一种重要的光学现象，它在光纤通信、显微镜和照明等实际应用中发挥着重要的作用。
通过合理利用全反射现象，我们可以实现光信号的传输、物体细节的放大以及高效的照明效果。
这些应用大大推动了现代科技的发展。
如何解释光的全反射现象？
如何解释光的全反射现象？在我们的日常生活中，光无处不在，它为我们带来了光明和色彩，让我们能够看清这个五彩斑斓的世界。
而光的全反射现象，是光学中一个十分有趣且重要的概念。
那么，什么是光的全反射现象呢？又该如何去解释它呢？让我们先从光的传播特性说起。
光在均匀介质中是沿着直线传播的，但当光从一种介质进入另一种介质时，它的传播方向会发生改变，这种现象被称为光的折射。
比如，当我们把一根笔直的筷子插入水中，从水面上方看，筷子好像在水中“折断”了，这就是光的折射造成的。
而光的全反射现象，则是在特定条件下光的折射的一种特殊情况。
当光从光密介质（比如玻璃、水等，其折射率较大）射向光疏介质（比如空气，其折射率较小）时，如果入射角增大到一定程度，折射光线就会消失，只剩下反射光线，这就是光的全反射。
为了更好地理解这一现象，我们来看看它发生的条件。
首先，光必须是从光密介质射向光疏介质。
其次，入射角要大于或等于一个特定的角度，这个角度被称为临界角。
当入射角等于临界角时，折射光线恰好沿着两种介质的分界面传播；而当入射角大于临界角时，就会发生全反射现象。
那么，为什么会发生全反射呢？这与光的折射定律有关。
根据折射定律，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。
当入射角逐渐增大时，折射角也会随之增大。
当入射角增大到使折射角达到90 度时，折射光线就无法射出光密介质进入光疏介质了，此时所有的光都会被反射回光密介质，从而发生全反射。
光的全反射现象在生活中有许多实际的应用。
光纤通信就是一个典型的例子。
光纤由内芯和包层组成，内芯的折射率大于包层的折射率。
当光信号在光纤内传播时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射，使得光信号能够沿着光纤长距离传输，而且损耗很小。
这使得我们能够实现高速、大容量的信息传输。
再比如，在一些光学仪器中，如三棱镜、潜望镜等，也利用了光的全反射现象来改变光的传播方向和增强光的强度。
此外，珠宝鉴定中也会用到光的全反射。
光的全反射现象的观察实验
光的全反射现象的观察实验标题：光的全反射现象的观察实验引言：光的全反射现象是光线由一介质射入另一介质时，入射角大于临界角时，光线完全被反射回原介质的现象。
本文将详细解读光的全反射现象，包括相关物理定律、实验准备、实验过程以及实验的应用和其他专业性角度。
一、物理定律解读：1. 斯涅尔定律：它描述了光线从一种介质射入另一种介质时的折射现象，即入射角、折射角和两种介质折射率的关系。
2. 临界角：指光线由光密介质射入光疏介质时，入射角达到的最大角度。
当入射角大于临界角时，光线将发生全反射。
二、实验准备：1. 实验器材：光源、平行板、半圆筒（用于形成圆柱光束）、角度测量设备（如角度测量器或经纬仪）、测量尺等。
2. 实验材料：高折射率的透明介质（如玻璃）、透明液体（如水）。
三、实验过程：1. 准备工作：设置光源，确保光线直线传播；清洁实验器材，特别是平行板的两个平面。
2. 测量临界角：将平行板放置在一平面上，调整倾斜角度，使得光线从玻璃入射到水中。
通过逐渐增加入射角度，并测量入射角和折射角度数，找到使折射角等于90度的入射角度，即为临界角。
3. 观察全反射现象：超过临界角的入射角度，将光线由玻璃射入水中。
观察光线完全被反射回玻璃的现象。
通过调整入射角度，观察全反射的发生条件。
四、实验应用：1. 光纤通信：光的全反射现象使光线在光纤内部沿直线传播，实现长距离的高速通信。
2. 光电子学：全反射现象使光电子仪器的光路设计更加灵活，能够实现光学元件的紧凑布局。
3. 计算机图像处理：通过控制入射角度和临界角，可以实现图像的反射、折射和全反射，用于模拟真实光线在复杂介质中的传播行为。
五、其他专业性角度：1. 斯涅尔定律的数学表达式和物理解释。
2. 光的全反射现象的推导，包括入射角、折射角和折射率之间的关系，以及边际角和临界角的计算方法。
3. 光的全反射与介质特性的关系，如折射率大小、介质表面状态、入射光的波长等因素。
4. 全反射现象的影响因素与实验的准确性，如光线方向的精确控制、实验环境的稳定性等。
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学以致用——例题分析
例3、如图2所示，一束光线从空气射入某介质，入射
光线与反射光线夹角为90°，折射光线与入射光线 延长线间夹角为15°，求： (1)该介质的折射率； (2)光在该介质中传播的速度； (3)当光从介质射入空气时的临界角．
学以致用——例题分析
空气
C
S
水
你能想象一下，从水里看到的水面上景物是什么样的吗？ 所有水面上的景物在什么范围内？
学以致用——例题分析 鱼眼里的世界
例1、在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景 物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里， 为什么？
在倒立圆锥里
学以致用——例题分析
例2、如图所示，介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率 为 2 ，下列说法中正确的是 C
1 sin C n
联系实际——现象解释
现象1.水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮
原因是：光从水或玻璃射向气泡时，一部分光 在分界面上发生了全反射
联系实际——现象解释
现象2.海市蜃楼
中新网2004年3月16日电 ，
北京时间10时30分，在北 海道海域某海峡上空，观 测到了船悬于半空的海市 蜃楼奇观。
4.2 全反射
一、全反射
二、光导纤维
为什么露珠这么亮？
奇特的光现象－－海市蜃楼
中央电视台记者2001年9月12日在奔赴中国西部长 江源头采访途中拍下了难得一见的“海市蜃楼”。
光疏介质和光密介质
两介质相比较，折射率小的为光疏介质， 折射率大的为光密介质。
（1）光从光疏介质射到光密介质时，折射 角小于入射角，并小于90°； （2）光从光密介质射到光疏介质时，折射 角大于入射角，折射角可等于90°。
一、全反射
光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射 角，随着入射角增大折射光线越来越偏离法线，折 射光线越来越弱，而反射光线就越来越强，当入射 角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线 完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反 射．
全反射
N N
真空 介质
N
真空
C
介质
临界角C: 出现全反射的最小入射角
h C S
，即
R
，
重要提示
在运用光的折射定律作光路 图解决实际问题时,首先要确定 临界角,看是否会发生全发射, 在确定未发生全反射的情况下, 再根据折射定律确定入射角或 折射角.
科学应用——光导纤维
应用1--光导纤维—光纤通讯
• 一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由 内芯和外套组成，直径只有几微米到100微米左右，内 芯的折射率大于外套的折射率。 • 当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导 纤维内，经内芯与外套的界面发生多次全反射后，从光 导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸,故光能损耗 极小。
4、光导纤维：
A、原理：利用全反射原理（思考 光纤内外层折射率的差别）
B、作用：传输光、图象或者其他 信息
C、优越性：光纤通信的主要优点 是容量大、衰减小、抗干扰性强． D、应用：光纤通信，医学及工业内 窥镜，饰品等……
光导纤维在医学上的应用 :内窥镜
学以致用——针对训练
• 水的折射率为n，距水面深度为h处有一点光 源，岸上的人看见水面被点光源照亮的圆形 区域的直径多大？ 设临界角为C，有 故圆形区域的直径为
大于C
二、发生全反射的条件
(1)全反射产生的条件: ①光线由光密介质射向光疏介质 ②入射角大于临界角即: i ≥ C
(2)临界角计算：光从折射率
为n的某种介质射到空气(或 真空)时的临界角C就是折射 角等于90°时的入射角，根 据折射定律可得：
sin 90 0 1 n sin C sin C
大气中的光现象——海市蜃楼（海面）
正立虚象
解释：海面上下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气 温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射 时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射会地面，观察 者感觉这光线来自空中。
大气中的光现象——海市蜃楼（沙漠或马路）
倒立虚象
解释：贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温 度低，密度大 ，折射率大 。远方物体发出的有光线向地面 入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上射 向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。
2、全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）
45 45 45
45 45 45
A、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
C、优越性：反光率高,接近达到100%，成 像失真小. D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说 显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……
3、珠宝的鉴赏（ 玻璃：320-420 金刚石：24.40）
应用2--光导纤维—内窥镜