§19-3全反射

课题：§19-3 全反射
[自主学习目标]
1、全反射现象及其发生条件;
2、临界角的计算；
3、全反射的应用。

[知识要点导读]
一、光疏媒质与光密媒质 1、定义:
1)、光疏媒质:两种媒质中折射率较 的媒质叫做光疏媒质. 2)、光密媒质:两种媒质中折射率较 的媒质叫做光密媒质.
因V C
n =,对光疏媒质,n 较 ,V 较 . 对光密媒质,n 较 ,V 较 .故也可以说,对于两种媒质,光在其中传播速度较大的是光 媒质,光在其中传播速度较小的是光 媒质.反过来说,同一种光在光疏媒质中传播速度较 ,
在光密媒质中传播速度较 . 即： V C
n = 2、理解:
1)、光疏媒质光密媒质是相对而言的.只有对给定的两种媒质才能谈光疏媒质与光密媒质.没有绝对的光密媒质.
如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n 水＝1.33 n 玻璃＝1.5~1.9 n 金刚石
＝2.42。

对水而言，玻璃是光 介质；但对金刚石而言，玻璃则是光 介质。

2)、光疏媒质与光密媒质的界定是以 为依据的,与媒质的其它属性(如密度等)无关.例如：水和酒精，n 水＝1.33＜n 酒精＝1.36，酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒。

二、全反射:
1、全反射：当光从光 媒质进入光 媒质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时,折射角等于 ,此时,折射光完全消失入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射.
2、临界角: 1)、定义:光从光密媒质射向光疏媒质时,折射角等于900时的 射角,叫做临界角.用字母C 表示.临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,发生全反射形象时的最小 射角,是发生全反射的临界状态.
小结．．:．当光由光密媒质射入光疏媒质时．．．．．．．．．．．．．．:．若入射角．．．．i<C ．．．,．则不发生全反射．．．．．．．,．既有反．．．射又有折射形象．．．．．．．;．若入射角．．．．i ．≥．C ．,．则发生全反射形象．．．．．．．．.． 即．:．
发生全反射的条件: (1)、光从光密媒质射向光疏媒质;
(2)、入射角大于或等于临界角,即i ≥C.以上两个条件必须同时满足,缺一不可.
2)、临界角的计算:
A 、任意两种媒质:n
密
、n
疏
,n
密对疏
=
疏
密n n C
o
=
sin 90sin ,故临界角
C=)(sin 1密疏n n -=arcsin(密
疏
n n
). 说明:n 密、n 疏分别为光密媒质和光疏媒质的绝对折射率．．．．．
. B 、当光由某种媒质射入真空或空气时:n
C C n 1sin 90sin arcsin 0
=⇒= . [拓展提高]
三、全反射的应用:
1、光导纤维—光纤通讯：
问题:光导纤维是如何传递信息的?
2、蜃景的成因和规律：
问题1：蜃景的成因
问题2：蜃景的特征和规律
[典型例题]
【例1】如图所示,直角玻璃棱镜中∠A=70°,入射光线垂直于AB面,求光线从棱镜中第一次射入空气时的折射角,并做出光路图.(已知该玻璃的折射率为2)
【例2】如图所示,玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成.一束频率为5.3×1014 Hz的单色细光束从AD面入射,在棱镜中的折射光线如图中ab所示,ab与AD面的夹角 =60°.已知光在真空中的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:
(1)这束入射光线的入射角多大?
(2)光在棱镜中的波长是多大?
(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角.(结果可用三角
函数表示)
[知识目标检测]
一、选择题
1．下述现象哪些是由于全反射造成的：[ ]
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当
他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及
C．用光导纤维传输光信号、图象信号
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在
水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
空气时入射角为60°，其正确的光路图如图1中哪一幅所示？[ ]
3．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则[ ]
A．绿光也一定能发生全反射B．红光也一定能发生全反射
C．红、绿光都能发生全反射D．红、绿光都不能发生全反射
4．一束平行单色光从真空射向一块半圆形的玻璃块，入射方向垂直直径平面，如图2，已知该玻璃的折射率为2，下列判断中正确的是：[ ]
A．所有光线都能通过玻璃块
B．只有距圆心两侧R/2范围内的光线才能通过玻璃块
C．只有距圆心两侧R/2范围内的光线不能通过玻璃块
D．所有光线都不能通过玻璃块
5．主截面为等边三角形的三棱镜，临界角为45°，光线从它的一面
垂直入射，在图3所示的a，b，c三条出射光线中正确的是[ ] A．a B．b C．c D．都不正确
6．介质Ⅰ中光速为v1=c，介质Ⅱ中的光速为v2=c/2，临界角为30°，
如果光线a，b如图4中所示射到Ⅰ、Ⅱ两介质的分界面上，那么正确
的是[ ]
A．a，b均不能发生全反射B．a，b均能发生全反射
C．a能发生全反射D．b能发生全反射
7．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为[ ]
A．小于42°B．小于60°C．小于90°D．无折射光线
8．用临界角为42°的玻璃制成的三棱镜ABC，∠B=15°，∠C=90°，一束光线垂直AC面射入，如图5它在棱镜内发生全反射的次数为
[ ]
A．2次B．3次
C．4次D．5次
9．如图7所示，入射光线1经45°的直角三棱镜折射，反射后，沿着与入射光相反的方向射出，如图中光线Ⅱ所示，现将棱镜顺时针方向转过一个小角α，如图7虚线所示，则[ ]
A．出射光线应与光线Ⅰ平行
B．出射光线也顺时针方向转过α角
C．出射光线逆时针方向转过α角
D．出射光线顺时针方向转过2α角
二、填空题
10．光由空气以45°的入射角射向介质时，折射角是30°，则光由介质射向空气的临界角是____。

11．如图10所示，一条光线垂直射到一个玻璃三棱镜
线在
AC面上发生全反射，θ角最小值为____，若将此三棱镜置于折射
率为1.5的介质中，其他条件不变，则光在AC面上一定____（填
“会”或“不会”）发生全反射。

12．如图12所示，用临界角为42°的玻璃制成的棱镜ABC，放在空气中，∠B=15°，
∠C=90°，一束紫光垂直AC侧面入射，在棱镜内可以发生全反射
的次数为____
13.如图19所示,光源发出的光线经狭缝进入折射率为3的半圆形玻璃M。

当M绕圆心O缓慢地沿逆时针旋转时，光线OA跟法线之间的夹角γ逐渐
____，强度逐渐____，光线OB跟法线之间的夹角i′逐渐____，强
度逐渐____；当角i等于____时，光线OA完全消失。

三、计算题
14.水的折射率n=4/3.当在水面下h=2m深处放一强点光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？。