《全反射》人教版高中物理优秀课件1

第三章
光及其应用
2 全反射
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
一、全反射
1．不同介质的折射率不同，我们把折射率 较小 称为光疏介质，折射率 较大 的介质称为光密介质．
的介质
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
(多选)一束光从空气射向折射率 n＝ 2的某种玻璃的表面， 如右图所示．θ1 代表入射角，则( BC )
A．当 θ1>45°时会发生全反射现象 B．无论入射角 θ1 是多大，折射角 θ2 都不会超过 45° C．当入射角 θ1＝45°时，折射角 θ2＝30° D．当入射角 θ1＝60°时，反射光线与折射光线垂直
1光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对意义. 2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．全反射 (1)定义：光由光密介质射向光疏介质时，若入射角增大到 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．如下图所示．
(2)发生全反射的条件：①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角．
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．
1 用字母 C 表示，则 sinC＝ n .
3．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 大于等于 临界角．
二、全反射的应用 1．全反射棱镜的截面是 等腰直角 三角形，当光垂直于 直角边射向棱镜时，光的传播方向改变了 90° 角，当光垂直 于斜边射向棱镜时，光的传播方向改变了 180° 角．
3．临界角 (1)定义：折射角为 90°时的入射角，称为临界角，用 C 表 示．
当折射角为 90°时，恰好发生了全反射.实际上折射角为 90° 是不存在的，但它是发生全反射的临界角度，因此在利用折射 定律求临界角时，认为折射角为 90°.
(2)临界角 C 的表示式：由折射定律知，光由某种介质射向 真空(或空气)时，若刚好发生全反射，则 n＝ssinin9C0°＝sin1C.所以 sinC＝n1.
2．光导纤维及其应用 (1)光导纤维对光的传导原理：利用了 光的全反射．
(2)光导纤维的构造：光导纤内芯和外套两层组成．内芯的折射 率比外套的折射率 大 ，光传播时在内芯与外套的界面上发 生 全反射．
(3)光导纤维的应用——光纤通信
光纤通信的主要优点是 容量大 ，此外光纤传输还有 衰减少 、抗干扰性强等多方面的优点．
解析：本题入射光线是从光疏介质射向光密介质，折射角小 于入射角，不会发生全反射现象，选项 A 不正确．反之，若光线 从玻璃射向空气，会发生全反射，可计算出其临界角 C，sinC＝ 12，C＝45°.由光路可逆性可知，无论入射角 θ1 是多大，折射角 θ2 都不会超过 45°，选项 B 正确．由折射定律，要求 θ2＝30°， 即 sinθ1＝ 2sin30°，得 θ1＝45°，选项 C 正确．折射线与反射线
4．对全反射的理解 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光和折射光两部 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．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．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．
1．光疏介质与光密介质是怎么定义的？ 2．光从一种介质射向另一种介质时一定会发生全反射吗？ 3．发生全反射要满足什么条件？
【解析】 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； 如图所示，对于球上任意一点，球面法线一定过圆心 O，设 r 为 光从 A 点射入时的折射角，i′为光从 B 点射出时的入射角．它 们为等腰三角形的两底角，因此有 i′＝r.根据折射定律 n＝ssiinnri 得，sinr＝sinni，即随着 i 的增大，r 增大，但显然 r 不能大于或 等于临界角 C，故 i′也不可能大于或等于临界角，即光从 B 点
射出时，也不可能发生全反射；同理，光从 B 点反射，光线射 向 D 点，从 D 点射出时也不会发生全反射．
总结提能 解决此类题目需要掌握以下规律： (1)发生全反射的条件：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)正确作出光路图，分清入射角、折射角． (3)熟悉应用几何知识，结合折射定律解题．
互相垂直，作出示意图，如图所示，可知 θ1′＋θ2＝90°，又 θ1 ＝θ1′，θ2＝90－θ1.由折射定律 sinθ1＝ 2sin(90°－θ1)得：tanθ1 ＝ 2，即 θ1≠60°，选项 D 错误．
【例 2】 如下图所示，在厚度为 d、折射率为 n 的大玻璃 板的下表面，紧贴着一个半径为 r 的圆形发光面．为了从玻璃板 的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一张黑纸片， 求所贴黑纸片的最小面积．
公式 sinC＝n1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．
【例 1】 (多选)如图所示，一束光由空气射到透明介质球 上的 A 点，入射角为 i，则( CD )
A．当 i 足够大时，在 A 点发生全反射 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 D．无论 i 多大，光从球内向外射出时都不会发生全反射
1．为什么蓝色的海水会产生白色的浪花呢？ 2．研磨成多面体的钻石光彩夺目，这是为什么呢？
提示：都是因为光的全反射．
考点一 全反射 1．光疏介质和光密介质
(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．光疏介质和光密 介质是相对的．
(2)光疏介质和光密介质的比较