物理：13.2 全反射 课件(人教版选修3-4)
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高中物理人教版选修3-4课件：13.2 全反射
解决全反射问题的基本方法如下: (1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介 质。 1 (2)若光由光密介质进入光疏介质, 则根据 sin C= 确定临界角, 看是
n
否发生全反射。 (3)根据题设条件, 画出入射角等于临界角的“临界光路”。 (4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算 及变换, 进行动态分析或定量计算。
2.全反射
夏季的早晨, 从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮, 玻璃中的 气泡从侧面看也是特别明亮, 这是什么道理呢?
1. 知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。 2. 能判定是否发生全反射, 并能分析解决有关问题。 3. 了解全反射棱镜和光导纤维。
1. 研究光的全反射现象 (1)光疏介质和光密介质:折射率较大的介质称为光密介质, 折射 率较小的介质称为光疏介质, 光密介质与光疏介质具有相对性。 (2)全反射现象:光由光密介质进入光疏介质时, 同时发生折射和 反射。 如果入射角逐渐增大, 折射光离法线越来越远, 而且越来越弱。 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。 这时的入射角称为临界角, 用 C 表示。 1 (3)全反射临界角:C=arcsin n。 ①临界角的含义:折射角为 90° 时的入射角。 ②规律:一旦发生全反射, 即符合光的反射定律。 (4)全反射条件:①光从光密介质射到光疏介质;②入射角大于或 等于临界角。
光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的。任何 两种透明介质都可以通过比较光在其中速度的大小或折射率的大 小来判定是光疏介质还是光密介质。
当光从光密介质进入光疏介质时, 入射角增大, 折射角也随之增 大, 当折射角达到 90° 时, 折射光线消失, 只剩下反射光线, 这种现象叫 做全反射。对于全反射可以从以下三个方面来理解: 1. 临界角:光从某种介质进入真空(或空气)时, 刚好发生全反射 ������������������90°������������������C,故 C=arcsin1n。 2. 从能量的角度来理解全反射:当光从光密介质射入光疏介质 时, 入射角增大, 折射角增大。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 光强度减小到零, 入射光的能量全部集中到反射光。 3. 发生全反射的条件:光由光密介质射向光疏介质;入射角 θ1 大 于或等于临界角 C, 即 θ1 ≥C。
新课标人教版3-4选修三13.2《全反射》PPT课件1
生理光学：三原色原理
材料力学：杨氏弹性模量
考古学：破译古埃及石碑上的文 字
托马斯· 杨（Thomas Young）
一、 杨氏双缝干涉实验
杨氏用叠加 原理解释了 干涉现象， 在历史上第 一次测定了 光的波长， 为光的波动 学说的确立 奠定了基础。
一、 杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉实验妙何处？ 巧妙的获得两列振动情况完全相同的光 源——相干光源
干涉现 象是波独有 的特征，假 设光真的是 一种波，就 必然会观察 到光的干涉 现象．
第二节
光的干涉
一、 杨氏双缝干涉实验 1801年，英国物理学家托马斯· 杨 （1773~1829）在实验室里成功的观察到了光的 干涉．
光的波动说的奠基人之一
英国物理学家、医生和考古学家， 波动光学：杨氏双缝干涉实验
二、光的干涉
1、光的干涉： 由两束振动情况完全相 同的光在空间相互叠加，在一些地方相互 加强，在另一些地方相互削弱的现象，叫 做光的干涉。
单 色 激 光 束
S1 S2
P1 ΔS
二、 光的干涉
S线光源，G是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、 S2，且与S等距离，因此S1、S2 是相干光源，且相位相同；S1、 S2 之间的距离是d ，到屏的距离是L。
练习题：
不能 发 1 、两只相同的灯泡发出的光束相遇 ______ 生干涉现象？（填“能”或“不能”） 2 、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察 到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光 片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只 能透过绿光），这时：（ C ） A 、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干 涉条纹消失． B 、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条 纹仍然存在． C、任何颜色的干涉条纹都不存在。 D、屏上无任何亮光．
材料力学：杨氏弹性模量
考古学：破译古埃及石碑上的文 字
托马斯· 杨（Thomas Young）
一、 杨氏双缝干涉实验
杨氏用叠加 原理解释了 干涉现象， 在历史上第 一次测定了 光的波长， 为光的波动 学说的确立 奠定了基础。
一、 杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉实验妙何处？ 巧妙的获得两列振动情况完全相同的光 源——相干光源
干涉现 象是波独有 的特征，假 设光真的是 一种波，就 必然会观察 到光的干涉 现象．
第二节
光的干涉
一、 杨氏双缝干涉实验 1801年，英国物理学家托马斯· 杨 （1773~1829）在实验室里成功的观察到了光的 干涉．
光的波动说的奠基人之一
英国物理学家、医生和考古学家， 波动光学：杨氏双缝干涉实验
二、光的干涉
1、光的干涉： 由两束振动情况完全相 同的光在空间相互叠加，在一些地方相互 加强，在另一些地方相互削弱的现象，叫 做光的干涉。
单 色 激 光 束
S1 S2
P1 ΔS
二、 光的干涉
S线光源，G是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、 S2，且与S等距离，因此S1、S2 是相干光源，且相位相同；S1、 S2 之间的距离是d ，到屏的距离是L。
练习题：
不能 发 1 、两只相同的灯泡发出的光束相遇 ______ 生干涉现象？（填“能”或“不能”） 2 、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察 到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光 片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只 能透过绿光），这时：（ C ） A 、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干 涉条纹消失． B 、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条 纹仍然存在． C、任何颜色的干涉条纹都不存在。 D、屏上无任何亮光．
高中物理 13.2全反射课件 新人教版选修3-4
Know--X分类法
费曼学习法--
实操
第二步 根据参考，复述你所获得的主要内容
（二） 根 据 参 考 复 述
1.参照教材、辅导书或笔记复述主要内容； 2.复述并不是照着读出来或死记硬背，而是用自己的话去理解 ，想象如果你要把
这个讲给别人听，你会怎样讲。 就像你按照前面的步骤对定于从句的理解是“定语部分是个从句”，就没必要死记
角叫做临界角，用符号C 表示．
光从折射率为n的某种介质射到空气
N
(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：
B
O 光疏介质
光密介质
C A
N'
sin90
1
n
sinC sinC
因而 ：
sin C 1 n
常见物质的临界角：水：48.80 玻 璃： 320-420 金刚石：24.40
正确答案：A、C
［练习2］：光由折射率为 2 的介质中以400 的入射角射到介质与空气的界面上，问能否发 生全反射？
解析：不能发生全反射，因为全反射有 两个条件，第一个条件为光从光密介质 进入光疏介质，此题满足要求。第二个 条件为入射角大于或者等于临界角，通 过计算发现此介质临界角为45度，所以 不满足要求，由此可知不能发生全反射。
第二节 全反射
（一）、光疏介质和光密介质：
光疏介质：两种介质中折射率较小的介 质叫做光疏介质。
光密介质：两种介质中折射率较大的介 质叫做光密介质。
*注意：
1、相对性：如水和空气比较；水和金刚 石比较…
2、不能理解为介质密度。如水和酒精..
（二）、思考光进入不同介质时的 角度大小关系：
N A
i O 光疏介质
费曼学习法--
实操
第二步 根据参考，复述你所获得的主要内容
（二） 根 据 参 考 复 述
1.参照教材、辅导书或笔记复述主要内容； 2.复述并不是照着读出来或死记硬背，而是用自己的话去理解 ，想象如果你要把
这个讲给别人听，你会怎样讲。 就像你按照前面的步骤对定于从句的理解是“定语部分是个从句”，就没必要死记
角叫做临界角，用符号C 表示．
光从折射率为n的某种介质射到空气
N
(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：
B
O 光疏介质
光密介质
C A
N'
sin90
1
n
sinC sinC
因而 ：
sin C 1 n
常见物质的临界角：水：48.80 玻 璃： 320-420 金刚石：24.40
正确答案：A、C
［练习2］：光由折射率为 2 的介质中以400 的入射角射到介质与空气的界面上，问能否发 生全反射？
解析：不能发生全反射，因为全反射有 两个条件，第一个条件为光从光密介质 进入光疏介质，此题满足要求。第二个 条件为入射角大于或者等于临界角，通 过计算发现此介质临界角为45度，所以 不满足要求，由此可知不能发生全反射。
第二节 全反射
（一）、光疏介质和光密介质：
光疏介质：两种介质中折射率较小的介 质叫做光疏介质。
光密介质：两种介质中折射率较大的介 质叫做光密介质。
*注意：
1、相对性：如水和空气比较；水和金刚 石比较…
2、不能理解为介质密度。如水和酒精..
（二）、思考光进入不同介质时的 角度大小关系：
N A
i O 光疏介质
人教版物理(选修3-4)课件：13.2全反射(43页)
第二节
全反射
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
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，能够计算有关全反射的问题及解 释有关现象． 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．
教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
一、光疏介质和光密介质
名称 项目 定义 传播速度 光疏介质 折射率较小的介质 光密介质 折射率较大的介质
光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速 度小 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角
折射特点
二、全反射现象 1．全反射及临界角的概念 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增 大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象． (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90° 时的入射 角，用字母C表示．
(1)使入射光按图中顺时针方向逐渐偏转，如有色光射出 ab面，则哪种光首先射出？ (2)使入射光按图中逆时针方向逐渐偏转，哪种光首先射 出ab面？
【解析】
不论入射光顺时针还是逆时针绕O点旋转，只
要分析清楚在ab面上各色光的入射角的变化情况，若入射角小 于临界角，则不能发生全反射，从而射出．
(1)白光垂直入射ac面后直射到ab面，入射角为45° 发生全 反射，说明棱镜的临界角小于45° ，这是对红光到紫光所有光 而言的．当入射光顺时针偏转时，在ac面上发生色散，不同颜 色的光折射率不同，红光偏折小，紫光偏折大，如图所示．射 到ab面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都大于45° . 另一方面棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大，因此入射光 顺时针偏转时，在ab面上红光首先小于临界角而射出ab面．
全反射
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
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，能够计算有关全反射的问题及解 释有关现象． 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．
教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
一、光疏介质和光密介质
名称 项目 定义 传播速度 光疏介质 折射率较小的介质 光密介质 折射率较大的介质
光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速 度小 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角
折射特点
二、全反射现象 1．全反射及临界角的概念 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增 大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象． (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90° 时的入射 角，用字母C表示．
(1)使入射光按图中顺时针方向逐渐偏转，如有色光射出 ab面，则哪种光首先射出？ (2)使入射光按图中逆时针方向逐渐偏转，哪种光首先射 出ab面？
【解析】
不论入射光顺时针还是逆时针绕O点旋转，只
要分析清楚在ab面上各色光的入射角的变化情况，若入射角小 于临界角，则不能发生全反射，从而射出．
(1)白光垂直入射ac面后直射到ab面，入射角为45° 发生全 反射，说明棱镜的临界角小于45° ，这是对红光到紫光所有光 而言的．当入射光顺时针偏转时，在ac面上发生色散，不同颜 色的光折射率不同，红光偏折小，紫光偏折大，如图所示．射 到ab面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都大于45° . 另一方面棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大，因此入射光 顺时针偏转时，在ab面上红光首先小于临界角而射出ab面．
人教版高中物理选修3-4课件 13 全反射课件5
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
新课标 ·物理 选修3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
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课 前 自 主 导 学
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当 堂 双 基 达 标
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课 前 自 主 导 学
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课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
设
基
计
达
加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射 标
课
前 自
光的能量等于入射光的能量．
课
主
时
导
作
学
业
菜单
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教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
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课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
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当 堂 双 基 达 标
设
基
计
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加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射 标
课
前 自
光的能量等于入射光的能量．
课
主
时
导
作
学
业
菜单
新课标 ·物理 选修3-4
全反射
人教版选修3-4
§13.2 全反射
POWEPOINT
适用于唯美梦幻及相关类别演示 站长素材
复习巩固
光疏介质和光密介质
定义：光疏介质：折射率较小的物质 例表-几种介质的折射率及密度 光密介质：折射率较大的物质
材料 金刚石 酒精 水 折射率 2.42 1.36 1.33 密度g/cm3 3.55 0.8 1 材料 玻璃 水晶 冰 折射率 1.5~1.9 1.55 1.31 密度g/cm3 2.1~2.5 2.6 0.9
光密介质
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，此时折射光消失，只剩下了反射 光，称为全反射现象。 全反射
光疏介质
光密介质
※定义：
全反射：光从光密介质射入到光疏介质时，同时发 生折射和反射，折射角大于入射角，随着入射角的 增大，反射光强越来越强，折射光强越来越弱，当 入射光增大到临界角时，折射角达到90度，折射光 完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射
2、光线由AC面垂直入射，在 AB、 BC面发生两次全反射，垂 直由AC面出射．
变化180 °
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，以前讨论平面镜成 像都只考虑银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前后表 面对光线的反射，形成多个虚像，（其中第一次被玻璃前 表面反射而形成的虚像S是最明亮的)．
平面镜玻璃的前表面
衰减小
抗干扰性强.
光纤
释疑
现象解释
光线在导光棒（水流）中出 现了全反射
甘油
1.47
1.26
空气
1.00028
0.00129
注意：折射率与密度无关 定义的相对性
回忆知识：光从光疏介质到光密介质
§13.2 全反射
POWEPOINT
适用于唯美梦幻及相关类别演示 站长素材
复习巩固
光疏介质和光密介质
定义：光疏介质：折射率较小的物质 例表-几种介质的折射率及密度 光密介质：折射率较大的物质
材料 金刚石 酒精 水 折射率 2.42 1.36 1.33 密度g/cm3 3.55 0.8 1 材料 玻璃 水晶 冰 折射率 1.5~1.9 1.55 1.31 密度g/cm3 2.1~2.5 2.6 0.9
光密介质
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，此时折射光消失，只剩下了反射 光，称为全反射现象。 全反射
光疏介质
光密介质
※定义：
全反射：光从光密介质射入到光疏介质时，同时发 生折射和反射，折射角大于入射角，随着入射角的 增大，反射光强越来越强，折射光强越来越弱，当 入射光增大到临界角时，折射角达到90度，折射光 完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射
2、光线由AC面垂直入射，在 AB、 BC面发生两次全反射，垂 直由AC面出射．
变化180 °
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，以前讨论平面镜成 像都只考虑银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前后表 面对光线的反射，形成多个虚像，（其中第一次被玻璃前 表面反射而形成的虚像S是最明亮的)．
平面镜玻璃的前表面
衰减小
抗干扰性强.
光纤
释疑
现象解释
光线在导光棒（水流）中出 现了全反射
甘油
1.47
1.26
空气
1.00028
0.00129
注意：折射率与密度无关 定义的相对性
回忆知识：光从光疏介质到光密介质
高中物理人教版选修3-4《13.2全反射》(共24张PPT)-经典通用课件资料
全反射棱镜
全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 1、光线由AB面垂直入射
在AC面发生全反射，由BC面垂直出射．
A 变化90 °
B
A 2、光线由AC面垂直入射
在AB、 BC面发生两次全反射，由AC面垂直出射．
2021/10/10
变化180 °
B
C
12
C&C08 iNET
MSR多业务交换机 （ATM/IP/MPLS）
路由器
原则上产品 都要用右边 的符号，但 对于无法用 符号表达的 就用此色块 示意，标上 名称即可。
ATM交换机
MD
MPLS
的临界角是:
()
A.600
B.450
C.900
D.300
B
小结: 1.两种介质相比较,折射率较大的介质叫光密介质,折射率较小的介质叫光疏介质. 2.光从光密介质进入光疏介质,且入射角达到或超过临界角C时,发生全反射.
3.介质对真空的临界角C:
sinc
1 =
n
思考题: 如图所示,一立方体玻璃砖,放在空气中,平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖,然后投射到它的一个侧面,
全反射棱镜
缩短镜筒的长度
在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向．望远镜为了提高倍数，镜筒要很 长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度．
2021/10/10
13
全反射棱镜
提高反射率
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是银面容易脱落．因此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．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%
高中物理 13.2 全反射课件 新人教版选修34
后从它的另一端全部射出,必须使光线在光导纤维中发生全反射现象。
要使光线在光导纤维中经历的时间最长,就必须使光线的路径最长,即光
1
n
对光导纤维的入射角最小。光导纤维的临界角为 C=arcsin 。
L
=nL。
C
c
光在光导纤维中传播的速度为 v= 。
n
2
d
nL
L
所需最长时间为 tmax= = c =
c
n
是光疏介质;由 v= 可知,光在光密介质中的速度较小。
第十四页，共19页。
2.关于全反射,下列叙述中正确的是(
)
A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱
B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象
C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象
D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象
(2-C)
第八页，共19页。
sin
7
α= 。
3
1.由折射定律知,光由光疏介质射入光密介质,折射角小于入射角;
光由光密介质射入光疏介质,折射角大于入射角,所以全反射只有光由
光密介质射入光疏介质时才可能发生。
1
n
2.公式 sin C= 只适用于光由介质射向真空(或空气)时的临界角计
算,即 C 为介质对真空(或空气)的临界角。
一、全反射
1.不同介质的折射率不同,我们把折射率较小的介质称为光疏介质,
折射率较大的介质称为光密介质。
2.全反射及临界角的概念
(1)全反射:光从光密介质射入光疏介质时,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。
(2)临界角:刚好发生全反射即折射角等于 90°时的入射角,用字母 C
要使光线在光导纤维中经历的时间最长,就必须使光线的路径最长,即光
1
n
对光导纤维的入射角最小。光导纤维的临界角为 C=arcsin 。
L
=nL。
C
c
光在光导纤维中传播的速度为 v= 。
n
2
d
nL
L
所需最长时间为 tmax= = c =
c
n
是光疏介质;由 v= 可知,光在光密介质中的速度较小。
第十四页，共19页。
2.关于全反射,下列叙述中正确的是(
)
A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱
B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象
C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象
D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象
(2-C)
第八页，共19页。
sin
7
α= 。
3
1.由折射定律知,光由光疏介质射入光密介质,折射角小于入射角;
光由光密介质射入光疏介质,折射角大于入射角,所以全反射只有光由
光密介质射入光疏介质时才可能发生。
1
n
2.公式 sin C= 只适用于光由介质射向真空(或空气)时的临界角计
算,即 C 为介质对真空(或空气)的临界角。
一、全反射
1.不同介质的折射率不同,我们把折射率较小的介质称为光疏介质,
折射率较大的介质称为光密介质。
2.全反射及临界角的概念
(1)全反射:光从光密介质射入光疏介质时,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。
(2)临界角:刚好发生全反射即折射角等于 90°时的入射角,用字母 C
高中物理13.2全反射课件新人教版选修3-4
则 MN 上方的光线一定在界面 ab 上发生了全反射，因此只有射 到界面 Nb 上的光线才能射出玻璃，界面 Nb 部分是亮的． 1 由 sin C＝n得∠C＝30° 由几何关系知 θ＝30° 30° 1 所以 Nb 的长度 s＝ ×2πR＝ πR 360° 6
答案：
1 πR 6
解决全反射问题的一般方法： (1)确定光是从光密介质进入光疏介质． 1 (2)应用 sin C＝ 确定临界角． n (3)抓住特殊光线的分析， 关键是找出边界光线． 如画出入射 角等于临界角的临界光路图． (4)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等，进行分 析、判断、运算，解决问题．
外套 两层组成．内芯的折射率比外套的 ____ 大 ， 内芯 和_____ 之间，由 _____ 全反射 ． 光传播时在内芯与外套的界面上发生 ________ 衰减小 ，抗干扰性强． 3．光纤通信的主要优点：容量大，________
讲 要点例析
对全反射现象的理解 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．
折射特点 小于入射角
光密 介质射入 ______ 光疏 介质时， (2)光从 ______ 折射角
大于入射角
光疏介质和光密介质是相对而言的．
2．全反射现象
二、全反射棱镜 1．形状：截面为 ____________ 等腰直角 三角形的棱镜． 2．光学特性
垂直 于它的 ______ 任意 一个界面射入后，都会在其内 (1)当光 ______
2．沙漠蜃景 (1)气候条件： 夏天在沙漠里也会看到蜃景， 太阳照到沙地上， 接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小． (2)光路分析： 从远处物体射向地面的光线， 进入折射率小的 热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射． (3)虚像的形成： 人们逆着反射光线看去， 就会看到远处物体 的倒影 (图 )，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被 这种景象迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可 即．
物理：13.2全反射1(新人教版选修3-4)
物理选修3-4
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光的全反射
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生活中有很多跟光有关的有趣的自 然现象
• 比较不容易看到的有:
• • 海市蜃楼视频.wmv 沙漠海市蜃楼.rm
• 比较容易看到的有:
• 路面全反射.mpg • 水珠.mpg
实验
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问:是否只有玻璃才能发生全反射呢?
水全反射.rm
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从以上的实验中,我们可以得到 什么结论呢?什么情况下发生了 全反射?
• 1 光从玻璃(或水)介质到空气 • 2 入射角要大于某个值
我们现在研究当光从玻璃介质斜射入空气的过程, 通过前面的学习我们知道光由玻璃介质斜射入空气时， 折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到 一定程度时，折射角就会增大到90°．
B N N
空气 θ2
O
θ3
O
空气 介质
介质 θ1
θ3 A
C N'
θ1
C
A
N'
折射角θ2 为90°时，发生全反射现象．
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在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即折
射角等于90°时的入射角叫做临界角,是一个很重要的 物理量．临界角用C 表示
N
O
空气 玻璃介质
sin 90 1 n sin C sin C
因而 ：
1 sin C n
水的临界角为48.80 各种玻璃的临界角为320-420 金刚石的临界角为24.40 思考:光从空气射向玻璃中会发生全反射吗?
光疏介质和光密介质
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不同介质的折射率不同，我们把折 射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称 为光密介质．
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实验
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问:是否只有玻璃才能发生全反射呢?
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从以上的实验中,我们可以得到 什么结论呢?什么情况下发生了 全反射?
• 1 光从玻璃(或水)介质到空气 • 2 入射角要大于某个值
我们现在研究当光从玻璃介质斜射入空气的过程, 通过前面的学习我们知道光由玻璃介质斜射入空气时， 折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到 一定程度时，折射角就会增大到90°．
B N N
空气 θ2
O
θ3
O
空气 介质
介质 θ1
θ3 A
C N'
θ1
C
A
N'
折射角θ2 为90°时，发生全反射现象．
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在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即折
射角等于90°时的入射角叫做临界角,是一个很重要的 物理量．临界角用C 表示
N
O
空气 玻璃介质
sin 90 1 n sin C sin C
因而 ：
1 sin C n
水的临界角为48.80 各种玻璃的临界角为320-420 金刚石的临界角为24.40 思考:光从空气射向玻璃中会发生全反射吗?
光疏介质和光密介质
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不同介质的折射率不同，我们把折 射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称 为光密介质．
2017-2018学年人教版选修3-4全反射 课件(29张)
sin90° ,即 sin������
sin C= 。 可见,介质折射率
1 ������
典题例解 【例 2】 如图所示是两个城市间的光缆中的一条光导纤维,光纤长 为 L,它的玻璃芯的折射率为 n1,外层材料的折射率为 n2,光在真空中 的传播速度为 c。光由它的一端射入经多次反射后从另一端射出, 则( )
sin������ sin������ 1-sin2 ������ 1 ������
=
1
������2 -1
所以 OB=
������ ������2 -1
������ ������2 -1
所以圆纸片的最小半径为 R=r+
2
最小面积为 S=π ������ +
2
������ ������2 -1
。
答案:S=π ������ +
解析:如图所示,A 为发光面右边缘,若由 A 发出的光线射向 O 点恰好发生全反射,入射角 θ 就是玻璃的临界角,此时在玻璃板的上 表面 O 点外侧不再有折射光线。设 B 点为 A 在玻璃板正上方的对 应点,那么(r+BO)为玻璃板上表面透光面的半径。 由临界角公式知 sin θ= 由几何关系得 OB=dtan θ 又 tan θ=cos������ =
思考探究 1.观察课本中的演示实验,思考反射光线和折射光线是如何变 化的? 答案:入射角增大时,反射光线和折射光线离法线越来越远,反射 光越来越强,折射光越来越弱,直到折射光消失,反射光的强度就不再 发生变化了。 2.如何计算折射率为 n 的介质在空气(真空)中发生全反射时的 临界角 C?
答案:恰好发生全反射时,可认为在空气中的折射角为 90°,依 据光路可逆的道理,可列式子 n= 越大,临界角越小。
sin C= 。 可见,介质折射率
1 ������
典题例解 【例 2】 如图所示是两个城市间的光缆中的一条光导纤维,光纤长 为 L,它的玻璃芯的折射率为 n1,外层材料的折射率为 n2,光在真空中 的传播速度为 c。光由它的一端射入经多次反射后从另一端射出, 则( )
sin������ sin������ 1-sin2 ������ 1 ������
=
1
������2 -1
所以 OB=
������ ������2 -1
������ ������2 -1
所以圆纸片的最小半径为 R=r+
2
最小面积为 S=π ������ +
2
������ ������2 -1
。
答案:S=π ������ +
解析:如图所示,A 为发光面右边缘,若由 A 发出的光线射向 O 点恰好发生全反射,入射角 θ 就是玻璃的临界角,此时在玻璃板的上 表面 O 点外侧不再有折射光线。设 B 点为 A 在玻璃板正上方的对 应点,那么(r+BO)为玻璃板上表面透光面的半径。 由临界角公式知 sin θ= 由几何关系得 OB=dtan θ 又 tan θ=cos������ =
思考探究 1.观察课本中的演示实验,思考反射光线和折射光线是如何变 化的? 答案:入射角增大时,反射光线和折射光线离法线越来越远,反射 光越来越强,折射光越来越弱,直到折射光消失,反射光的强度就不再 发生变化了。 2.如何计算折射率为 n 的介质在空气(真空)中发生全反射时的 临界角 C?
答案:恰好发生全反射时,可认为在空气中的折射角为 90°,依 据光路可逆的道理,可列式子 n= 越大,临界角越小。
人教版高中物理选修3-4课件 13 全反射课件3
②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射 角。用字母C表示。
(2)全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件： ①光从光密介质射入光疏介质。 ②入射角等于或大于临界角。 (3)临界角与折射率的关系 光由介质射入空气(或真空)时，sinC＝n1(公式)。
(4)从能量角度理解全反射 全反射是光折射时的特殊现象，全反射还可以从能量变化 角度加以理解。当光线从光密介质射向光疏介质时，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。发生全反射时，依然遵守反射定律。
1．如何判定两种介质中哪一个是光疏介质，哪一个是光密 介质？
提示：可通过比较折射率的大小，光在介质中速度的大小 等来判定光疏介质和光密介质。
2．折射角达到90°时，折射光线还存在吗？ 提示：折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射 光。
例1 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( )
则由折射定律得：n＝ssiinnθγ
所以 sinγ＝sinnθ
则 cosγ＝ 1－sin2γ＝
1－sinn22θ＝
n2－sin2θ n
激光在玻璃光学纤维内壁不断反射，沿纤维轴 AA′方向的 速度不变：v′＝vcosγ
故激光在玻璃光学纤维中传导时所需的时间 t＝v′l ＝vcol sγ ＝nc2ln2n－2－sinsi2nθ2θ。
[疑后小练] 关于全反射，下列说法中正确的是( ) A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱， 因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线 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，不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，在界面发生全反射
人教高中物理选修3-4 光的全反射 优质课-课件
空气射向半圆形玻璃
砖的半圆面至直线
空
AB的圆心O点 猜想1：会发生什么现象？ 猜想2：如果改变入射角，
又会发生什么现象？
气
A
玻 璃
O
B
实验
实验
总结归纳实验1、实验2 的不同点？
不同点： ①光从空气→玻璃，入射角 ＞折射角； 光从玻璃→空气，入射角＜折射角 ②光从玻璃→空气，当入射角增大到某 个角度时，折射光线消失，只剩反射光 ③光从空气→玻璃，始终同时存在反射 光和折射光；
2.42
光从以上介质射向真空，
只要入射角等于或大于某个角 度，就会发生全反射
思考：
光从玻璃射向水时可能发生 全反射吗？
光密介质与光疏介质
• 光密介质：折射率较大的介质 • 光疏介质：折射率较小的介质 • 光密介质与光疏介质是相对的。
全反射现象:
1. 全反射的定义： 光从光密介质射入光疏 介质时，当入射角增大到某一个角度，使 折射角达到90°时，折射光完全消失，只 剩下反射光的现象。
应用
海市蜃楼
C
蜃景
应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
A
变化90 °
B
C
A
变化180 °
B
C
应用
全反射棱镜
缩短镜筒的长度
应用
全反射棱镜
提高反射率
应用
潜望镜
在实际的 潜望镜里 用全反射 棱镜代替 平面镜
潜望镜.mpg
应用
光导纤维
内窥镜 光纤
现象解释
硬币反射的光线 在杯子的侧壁从水进 入空气时，发生了全 反射，光线没有进入 我们的眼睛，所以我 们看不见人民币
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1 特别提醒：公式 sinC＝n只适用于光由介质射向 真空(或空气)时临界角的计算，即 C 为介质对真 空(或空气)的临界角．
2．解决全反射问题的思路和步骤 (1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介 质进入光疏介质． 1 (2)若光由光密介质进入光疏介质时， 则根据 sinC＝n 确定临界角，看是否发生全反射． (3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界 光路”． (4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行 判断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算．
答案：AC
二、全反射特例分析
1．“海市蜃楼”
由于空中大气的折射和全反射，会在空中出现
“海市蜃楼”．在海面平静的日子，站在海滨， 有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道
棋布、山峦重叠等景象．
(1)气候条件：当大气比较平静且海面与上层空气
温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小，
对光的折射率也随之减小．因海面上的空气湿度 比空中低，空气的下层比上层折射率大．我们可 以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层， 如图13－2－1所示．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．(2011年南昌高二检测)全反射是自然界里常见的
现象，下列与全反射相关的说法正确的是(
反射
)
A．光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全 B．如果条件允许，光从光疏介质射向光密介质时 也可能发生全反射
C．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光 的能量几乎等于入射光的能量 D．只有在入射角等于临界角时才能发生全反射
D．无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发 生全反射
【精讲精析】 光从光密介质射向光疏介质时才可 能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质球时， 肯定不能发生全反射；光从介质球向外射出的入射 角i′是随着i的增大而增大的，且i′的增大只是逐 渐接近临界角，不可能大于临界角. 原因如下：在图 13－2－5中，对于球上任意一点，球面法线一定过
课前自主学案
一、全反射
1．光疏介质和光密介质 光疏 两种介质相比较，折射率小的介质叫______介质, 光密 折射率大的介质叫______介质．
说明：光密介质和光疏介质是相对的．
2．全反射 光密 光疏 (1)定义：光从______介质射向______介质时，当入 射角增大到某一角度，使折射角达到 90° 时，折射 光线完全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射． (2)临界角 C 90° 入射 折射角等于______时的______角叫做临界角． 特别地，当光从某种介质射向真空(或空气)时，临 sin90° 1 界角 C 满足：n＝ ＝ . sinC sinC
图13－2－1
(2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中 时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的
入射角越来越大，当光线的入射角大到等于临
界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高 空的空气层通过空气的折射逐渐返回折射率较 大的下一层．
(3)虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为
光是从反向延长线方向发射而来的，所以地面附近
(3)发生全反射的条件 光密 光疏 ①光线从______介质射入______介质． 大于或等于 ②入射角______________临界角．
二、全反射棱镜
等腰直角三角形 横截面是_________________的棱镜叫全反射棱镜， 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．
三、光导纤维 1．光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几 微米到一百微米之间，光导纤维对光有传导作用， 全反射 是利用了光的_______原理，光传播时在内芯和外 全反射 套的界面上发生_______． 2．光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干 扰性强．
核心要点突破
一、对全反射的理解 1．从能量角度看，光在两种介质分界面上发生反 射和折射时，若不计介质的吸收，入射光能量会分 配成反射和折射两部分，其中反射光能量随着入射 角的增大而增强，折射光能量则随着入射角的增大 而减弱．当发生全反射时，折射光能量等于零，入 射光能量完全转化为反射光的能量．因此，当入射 角越小时折射光越强，而反射光越弱．这正是我们 看水底处物体时感到垂直下视时看得最清楚，而斜 视时感到有些模糊的原因．
第二节
全反射
课标定位
第 二 节 全 反 射
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知介质、光密介质、全反射、临
界角的概念．
2．能判断是否发生全反射，能计算有关问题并能解
释全反射现象．
重点难点：1.解释全反射现象，发生全反射时临界角 的计算． 2．能判断是否发生全反射，并能进行相关计算．
误．海市蜃楼属于全反射现象，所以选项C正
确．D项中的情况与沙漠蜃景类似，故D正确．
课堂互动讲练
折射、全反射的判断
例1
如图13－2－4所示，一束光由空气射到透明 )
介质的A点，入射角为i，则(
图13－2－4
A．当i 足够大时，在A点将发生全反射 B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全 反射
C．无论i多大，在A点都不会发生全反射
即时应用(即时突破，小试牛刀) 2．下列现象中是由于全反射造成的是( A．露珠在阳光下格外明亮 )
B．直棒插入水中时，呈现弯折现象
C．海市蜃楼 D．在炎热夏天的柏油马路上，远处的路面显 得格外明亮
解析：选ACD.露珠不是球形的，光线射入后在
另一面发生了全反射，A对．直棒斜插入水中时，
呈现弯折现象属于光的折射，所以选项A、B错
的观察者就可以观察到虚像．且虚像成像在远处的
半空中，这就是海市蜃楼的影像．如图13－2－2所 示．
图13－2－2
2．“沙漠蜃景” (1)气候条件：夏天在沙漠里也会看到蜃景，太阳 照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密
度小，折射率也小．
(2)光路分析：从远处物体射向地面的光线，进入 折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大， 也可能发生全反射．
(3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看
到远处物体的倒影(图13－2－3)，仿佛是从水面
反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种影像所
迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望 而不可及．
图13－2－3
特别提醒：(1)“沙漠蜃景”和“海市蜃楼”虽然
都是由空中大气对光线的折射和全反射形成的， 但因空气折射率大小分布有所不同，使得光线偏 折情况有所不同．(2)“沙漠蜃景”是倒立的虚像， 而“海市蜃楼”是正立的虚像．