(新教材)2020-2021学年物理人教版选择性第一册课件：4.2 全反射

①全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反
射 ． 当 入 射 角 增 大 到 某 一 角 度 ， 使 折 射 角 达 到 ___9_0_°___ 时 ， 折 射 光 _完_全__消__失__，只剩下反射光的现象．
② 临 界 角 ： 刚 发 生 全 反 射 ( 即 折 射 角 等 于 ___9_0_°_______) 时 的 _____入__射__角___，用字母 C 表示．
(1)求棱镜的折射率； (2)保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边上 恰好有光线射出．求此时 AB 边上入射图所示．
光束在 AB 边上折射，由折射定律得
sin sin
αi ＝n①
式中 n 是棱镜的折射率，由几何关系可知
α＋β＝60°②
2.全反射
知识结构导图
核心素养目标 物理观念：光疏介质、光密介质、全反射及临界角． 科学思维：通过实验总结物理规律． 科学探究：探究全反射发生的条件． 科学态度与责任：能利用折射及全反射条件解释日常生活中的沙 漠蜃景和海市蜃楼等现象．
一、全反射 1．光疏介质和光密介质
名称 项目 定义 传播速度
折射特点
由几何关系和反射定律得
β＝β′＝∠B③
联立①②③式，并代入 i＝60°得
n＝ 3④
(2)设改变后的入射角为 i′，折射角为 α′，由折射定律得
sin sin
αi′′＝n⑤
依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角 θc，且
sin θc＝1n⑥
由几何关系得
θc＝α′＋30°⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
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： (1)当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生 __全__反__射__，光射出棱镜时，传播方向改变了___90_°____． (2)当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一 次__全__反__射__，使光的传播方向改变了__1_8_0_°___． (3)应用：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，以消除多余的像．
三、光导纤维
1．原理： 利用了光的__全_反__射___． 2．构造： 光导纤维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______，光传播时在内芯与外套的界面上发生 __全__反__射__． 3．主要优点： 容量大、__能__量____损耗小、抗干扰能力强、保__密__性__好__等． 4．应用： 医用光纤内窥镜、光纤通信等
光疏介质
光密介质
折射率_较_小__的介质
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.
2.全反射及其条件
(1)全反射及临界角的概念：
(2)全反射的条件：
①光由___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： ①定量关系：光由某种介质射入空气(真空)时，sin
C＝__n1______.
②定性关系：介质的折射率越大，发生全反射的临界角
____越__小______，越容易发生全反射．
sin i′＝
3－ 2
2
【答案】
(1) 3
3－ 2 (2) 2
变式训练 1 如图所示，空气中有一折射率为 2的玻璃柱体，其 横截面是圆心角为 90°、半径为 R 的扇形 OAB.一束平行光以 45°入射 角照射到 OA 面上，OB 面不透光．若只考虑首次入射到圆弧 AB上的 光，则圆弧 AB上有光透出部分的弧长为多长？
光疏介质；两种介质的折射率大小关系与密度大小关系无关；由 v＝nc可 知，光在光密介质中的速度较小．
【答案】 BD
题型 2 有关全反射问题的分析与计算 【例 2】 如图，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，∠A＝90°， ∠B＝30°.一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂 直于 AC 边射出．
解析：
由 sin C＝n1可知，光在该玻璃柱体中发生全反射的临界角 C＝45°.根 据折射定律可知，所有光线从 OA 进入玻璃柱体后的折射角均为 30°.从 O 点入射后的折射光线将沿半径从 C 点射出．假设从 E 点入射的光线经折 射后到达 D 点时刚好发生全反射，则∠ODE＝45°.如图所示，由几何关系 知 θ＝45°.故弧长 DC ＝41πR.
【思考辨析】
(1)晨光中草叶上的露珠特别明亮是阳光照到露珠上发生了全反 射．( × )
(2)水晶的折射率 n＝1.55，它一定是光密介质．(× ) (3)我们看到的海市蜃楼与沙漠蜃景都是因为发生全反射后而形 成的虚像．( × ) (4)全反射棱镜是一种能够改变光路的光学仪器．( √ ) (5)光在光导纤维中是沿弧线传播的．( × ) (6)光纤是一种透明的玻璃纤维，其内芯的折射率小于外套的折射 率．( × )
题型 1 对光疏介质和光密介质的理解 【例 1】 (多选)下列说法正确的是( ) A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质 B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光 疏介质
C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大 D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小
【解析】 因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是
要点一 全反射 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． 3．从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时， 随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，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，折射光线强 度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．