4.3 光的全反射

临界角
不同的介质，由于折射率不同，对空气 的临界角不一样。我们研究的临界角是： 折射率为n 的某种介质在空气（或真空 ） 中发生全反射使得时的临界角C
根据折射率的定义，则有：
sin 1 sin 90 1 n sin 2 sin C sin C
1 sin C n
发生全反射的条件是：
光导纤维是非常细的 特制玻璃丝，直径只有几 微米到几百微米之间，由 内芯与外套两层组成．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．
光导纤维
把光导纤维聚集成束， 使其两端纤维排列的相对 位置相同，图像就可以从 一段传到另一端了．
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
实验：让一束激光从半圆形玻璃砖的弧面 沿半径射到AB界面的O点。（如图）
旋转玻璃砖，改变 入射角i，我们可以 看到：
入射角i增大时，折射 角r也增大，折射光线 越来越暗，反射光线 却逐渐变亮；当入射 角i增大到某一角度时， 折射角r达到900 ，折 射光线就完全消失了， 只剩下反射光线，这 种现象叫全反射
折射角为900时的入 射角叫做临界角，用 C表示。
可见：入射角增大的过程中，折射 角也增大，这是一个量变过程；当 入射角达到临界角和大于临界角时， 就引起质变，出现了全反射现象。
所以光在两种介质界面不一定同时 存在着反射和折射现象。
自主学习
• 1.什么是全反射？ • 2.全反射的条件是什么？ • 3.什么是临界角？
r
H 2O
i’i
S
假设水中有一个可以移动激光器S，它发出 的光线从水射向空，入射角为i，反射角为 i’，折射角为r。因为是从光密介质射向光 疏介质，r>i’ 当S移动时，入射 r 角i增大，则反射 角和折射角都增 C H2O i’i 大
S 当入射角增大到C时，折射 角刚好增达到900。
若入射角继续增大呢？ 下面让我们通过演示实验，看一看将会发生 什么现象。
小结
1、光密介质和光疏介质
全 反 射
全反射定义。 2Байду номын сангаас全反射 临界角：
1 sin C n
发生全反射的条件： 全反射的 应用 a光由光密介质射向光疏介质 b入射角大于或等于临界角
作业
• 轻巧夺冠 基础巩固题
光疏介质和光密介质只是相对而言的。
自主学习
• 1.什么是光密介质？ • 2.什么是光疏介质？ • 3.光疏介质和光密介质 是绝对的吗？
光疏介质和光密介质
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．
问：光从一种介质进入另一种介质时会发 生什么现象呢？ 一般，光从一种介质进入另一种介质时会 发生折射现象，还有反射现象。光路图如下：
内窥镜的结构
光导纤维在 医学上的应用
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通 信．
光纤
光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干 扰性强．虽然光纤通信的发展历史只有20多年的， 但是发展的速度是惊人的．
有效练习
如图所示，EF和MN是长方形玻璃砖两平行侧面，将其置于空 气中，一束光线射到玻璃砖的EF面上．若入射角逐渐增大到 靠近界面，关于能否发生全反射的判断，下列说法中正确的 是( )
全反射 全反射的概念： 当入射角增大到 某一角度，使折 射角达到90度时， 折射光完全消失， 只剩下反射光， 这种现象叫做全 反射。
θ3= 900
θ1 θ2
请同学们思考下面几个问题： 1、如果激光束从空气直接射到玻璃砖的 直径AB界面上，还会不会发生全反射？ 2、要满足什么条件，才可以发生全反射 呢？ 3、对于某种介质，它的临界角是多大呢？
二、对于入射角的正弦与折射角的正弦的比值为一常数 用公式表示： k= sin
1
sin 2
三、当光线由真空射入某种介质发生折射时，入射角的 正弦与折射角的正弦之比 n=
sin 1 sin 2
n：叫该介质的折射率
你们是如何理解光疏介质和光密介质的？
我是这样理解的：
比如我和下面 一位比身高
A．在EF面上不可能，在MN面上有可能 B．在EF面上有可能，在MN面上不可能 C．在EF和MN面上都有可能 D．在EF和MN面上都不可能
解：根据发生全反射须满足的两个条件，光在EF面是空 气射入玻璃，即是从光疏介质射入光密介质，不可能发 生全反射．在MN面上，光是从玻璃射向空气，满足第一 个条件；光从光密介质射向光疏介质；但其入射光线即 是光线通过EF界面后的折射光线．故其入射角i’的大小 是受限制的，如图乙所示，由于i<90°，据折射定律 sini/sinr=n．有sinr<1/n，即r<c，又据平面几何知识 i’=r，即也有i’<c，不满足发生全反射的第二个条件， 所以在MN界面上也不能发生全反射．正确的选项为D． [注意]发生全反射的两个条件缺一不可，其中任何 一个条件均只是发生全反射的必要条件，不是充分条件， 只有同时满足这两个条件才能发生全反射．
1、光必须从光密介质射向光疏介质 2、入射角必须大于（或等于）临界角
不同的介质，相对空气的临界角相同吗？如何 来计算折射率为n的临界角。
sin 90 n sin c
0
1 sin c n
自主学习
• 1.光导纤维的原理是什 么？ • 2.光线的工作原理是什 么？
光导纤维
全反射现象 是自然界里常见的 现象，我们常听到 的“光纤通信”就 是利用了全反射的 原理，为了说明光 导纤维对光的传导 作用，我们做下面 的实验．
教学目标
1、理解光的全反射现象 2、掌握临界角的概念和发生全反射的条件 3、了解全反射现象的应用
说明： 有关临界角目前高考中的要求是理解其概念， 知道计算式，而不要求会利用临界角的公式 进行有关计算，请同学们酌情处理
要点回顾
一、光线由一种介质射向另一种介质时，在两种介质的 界面要发 反射和折射 ，其传播方向 遵从反射定律和折射定律 。