ZXXKCOM2011040512003657761

B N θ2 O θ1 N' A N'
光疏介质 光密介质
N B θ2 O θ1
光疏介质 光密介质
A
(二)全反射: 全反射:
1、概念： 概念： 光从光密介质进入光疏介质时,……当 光从光密介质进入光疏介质时,……当 ,…… 入射角增大到某一角度 折射角等于90 某一角度使 入射角增大到某一角度使折射角等于900, 此时,折射光完全消失 完全消失, 此时,折射光完全消失,入射光全部反回 原来的介质中,这种现象叫做全反射. 原来的介质中,这种现象叫做全反射.
13.7 全 反 射（一）
（一）光疏介质与光密介质
1、定义: 定义
两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质. 两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质. 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 两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质. 对光疏介质 → n较小 → 同一频率的光在其中 传播的V较大； 传播的V较大； 对光密介质 → n较大 →同一频率的光在其中 传播的V较小。 传播的V较小。
光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜， 光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜， 用来检查人体内脏的内部。 用来检查人体内脏的内部。
内窥镜的结构
光导纤维在 医学上的应用
常见的全反射现象： 常见的全反射现象：
（1）水或玻璃中的气泡看上去特别明亮
水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃照 水或玻璃中的气泡是光疏介质， 射气泡时，一部分光会发生全反射， 射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射 到人的眼睛中，人眼感觉会特别明亮。 到人的眼睛中，人眼感觉会特别明亮。
当光由某种介质射入真空或空气时: 当光由某种介质射入真空或空气时:
n=
sin 90 sin C
0
［例题］： 例题］： 尝试过在游泳课的时候潜 入水中看岸上的景物吗? 入水中看岸上的景物吗?你会发现 水面上的所有景物， 水面上的所有景物，都出现在一 个倒立圆锥里，为什么？ 个倒立圆锥里，为什么？
接近900
练习: 练习:
某玻璃的临界角为42 42° 1. 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， 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， 角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应 为 ( ) C A.小于42° A.小于42° 小于42 B.小于60° B.小于60° 小于60 C.小于90° C.小于90° 小于90 D.无折射光线 D.无折射光线
2 一束光从空气射向折射率为n= 2. 一束光从空气射向折射率为n= 的某 种玻璃的表面，如图所示， 代表入射角 代表入射角， 种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则 ( ) BCD A.当 ＞45° A.当i＞45°时会发生全反射现象 B.无论入射角是多大 折射角都不会超45 无论入射角是多大， 45° B.无论入射角是多大，折射角都不会超45° C.欲使折射角 =30°应以i=45 欲使折射角γ =45° C.欲使折射角γ =30°应以 =45°的角度入射 D.当入射角 当入射角i=arctan D.当入射角 =arctan 2 时，反射光线跟折 射光线恰好互相垂直
人在C处逆着C光线看， 人在C处逆着C光线看，可看到经全反射形成 的倒立虚像； 处逆着a光线看 光线看， 的倒立虚像；在B处逆着 光线看，也可看到经 折射形成的正立虚像。 折射形成的正立虚像。 总之，若人在较高处， 总之，若人在较高处，看到的 蜃景是由折射形成的正立虚像； 蜃景是由折射形成的正立虚像； 若人在较低处， 若人在较低处，看到的蜃景是由 折射和全反射形成的倒立虚像。 折射和全反射形成的倒立虚像。
(3)蜃景的成因和规律 (3)蜃景的成因和规律
夏天，在气压恒定的海面上， 夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增 加而减小，对光的折射率也随之减小。 加而减小，对光的折射率也随之减小。从而形成一具 有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时， 有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将 发生偏转。如图所示，设一束从远处景物A 发生偏转。如图所示，设一束从远处景物A发出的光 以入射角i由折射率为 线a以入射角 由折射率为n处射入空气层。 以入射角 由折射率为n处射入空气层。 一定时， 当n, i一定时，从下层空气进入上 一定时 层空气的入射角不断增大， 层空气的入射角不断增大，当增大 到由某两层空气的折射率决定的临 界角时，就会全反射。 界角时，就会全反射。
出,而不从外套散逸,故光能损耗极小. 而不从外套散逸,故光能损耗极小. 利用光纤可实现光纤通信， 利用光纤可实现光纤通信，光纤通信的主要 优点是容量大、衰减小、抗干扰性强. 优点是容量大、衰减小、抗干扰性强. 利用光导纤维可以弯曲传光、传像， 利用光导纤维可以弯曲传光、传像，可制作 各种潜望镜，医用内窥镜等. 各种潜望镜，医用内窥镜等.。
（2）在炎热的夏天，我们有时会看到远处 在炎热的夏天， 柏油马路上显得特别明亮
因为贴近热路面附近的空气层稀薄， 因为贴近热路面附近的空气层稀薄，比上层空 气的折射率小，从远处物体射向路面的光线， 气的折射率小，从远处物体射向路面的光线，也可 能发生全反射，远远看上去，路面显得特别明亮， 能发生全反射，远远看上去，路面显得特别明亮， 就像用水淋过一样。 就像用水淋过一样。
当光由光密介质射入光疏介质时: 当光由光密介质射入光疏介质时: 光密介质射入光疏介质时 若入射角i<C,则不发生全反射 既有反射又有折 则不发生全反射,既有反射又有折 若入射角 则不发生全反射 射现象. 射现象 若入射角i≥C,则发生全反射现象. 若入射角 ,则发生全反射现象.
2)、临界角的计算: 2)、临界角的计算:
接近900
c
c c
c
解：由临界角公式SinC=1/n和水 由临界角公式SinC=1/n和水 SinC=1/n 的率n=1.33 可求得临界角C n=1.33， 的率n=1.33，可求得临界角C： SinC= C=arcsin =48.80
设圆锥的顶角为θ 设圆锥的顶角为θ，则有 Θ=2C=97.60
3.光在某种介质中的传播速度1.5× m/s， 3.光在某种介质中的传播速度1.5×108m/s， 光在某种介质中的传播速度1.5 则光从此介质射向真空并发生全反射的临界 角是 ( ) B A.15° A.15° C.45° C.45° B.30° B.30° D.60° D.60°
思考1 思考1：
A
光进入疏、密不同介质时的角度大小关系？ 光进入疏、密不同介质时的角度大小关系？
N
i
A
光疏介质 光密介质
N
r
O
r
O
i
光疏介质 光密介质
N' r＜i
B
N' r ＞ i
B
光从光疏介质进入光密介质
光从光密介质进入光疏介质
思考2 思考2：
光从光密介质射向光疏介质时，逐渐增大入射角， 光从光密介质射向光疏介质时，逐渐增大入射角， 当入射角增大到某一角度时，折射角接近90 90° 当入射角增大到某一角度时，折射角接近90°，继 续增大入射角，会发生什么现象？ 续增大入射角，会发生什么现象？
光路变化90 光路变化90 °
光路变化180 光路变化180 °
全反射棱镜典型应用
平面镜成像的缺陷
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银 讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射， 讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平 面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像， 面镜玻璃的前表面对光线的反射，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′对S′ ′的干扰最大． 一次被玻璃前表面反射而形成的虚像S 的干扰最大．
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
全反射棱镜的优点 反光率高，接近100%，成像失真小。 反光率高，接近100%，成像失真小。 100%
应用：精密昂贵的光学仪器中，比如显微镜， 单反相机，潜望镜，望远镜……
(三)全反射的应用 光导纤维— 2、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, 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, 100微米左右 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 芯的折射率大于外套的折射率. 端面上时,光线就折射进入光导纤维内, 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
2、临界角: 临界角:
1)、定义:光从光密介质射向光疏介质时, 1)、定义:光从光密介质射向光疏介质时,折射 角等于90 时的入射角,叫做临界角. 角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母 表示. C表示.
临界角是指光由光密介质射向光疏介质时,发生全反 临界角是指光由光密介质射向光疏介质时, 射现象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态. 射现象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态.
2.如图所示，一束白光以较大 如图所示， 如图所示 的入射角射到三棱镜的一侧面上， 的入射角射到三棱镜的一侧面上， 从三棱镜的另一侧面射出， 从三棱镜的另一侧面射出，在屏 上形成从红到紫的彩色光带.光入 上形成从红到紫的彩色光带 光入 射角逐渐减小时（ 射角逐渐减小时（ ） Ｂ
A.红光最先消失 红光最先消失 B.紫光最先消失 紫光最先消失 C.红光和紫光同时消失 红光和紫光同时消失 D.红光和紫光都不会消失 红光和紫光都不会消失
1、全反射棱镜
(三)全反射的应用
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 、光线由 面垂直入射 面垂直入射， 面 发生全反射，垂直由BC面出射 面出射． 发生全反射，垂直由 面出射 2、光线由AC面垂直入射，在AB、 BC 、光线由 面垂直入射 面垂直入射， 面发生两次全反射，垂直由AC面出射 面出射． 面发生两次全反射，垂直由 面出射．