13.2_全反射详解
课件7：13.2全反射
于90°；
光从光密介质射到光疏介质时，折射角大于入射角，折射
角可等于90°。
二、全反射
1．定义： 光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大 折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光线却越来越 强。当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．这时的入射 角叫临界角。用“C”表示。
正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( D )
2、如下各图画的是光由空气进入全反射(等腰直 角)玻璃棱镜，再由棱镜射入空气中的光路图。
其中正确的光路图是( A )
【解析】 光由空气进入玻璃，入射角为0°时，折射光线不 改变方向，光由玻璃射向棱镜的斜边玻璃与空气界面时，发 生全反射现象，光线在直角边射出时不改变方向。
第十三章 光
2 全反射
一、光疏介质和光密介质
1．定义：两种介质比较，折射率较小的介质叫光疏介质。折射率 较大的介质叫光密介质。
２．说明：①光疏和光密介质是相对的。因为折射率的大小是相对
的。②密度大的介质不一定是光密介质。如水和酒精..
介质 空气
水
酒精 金刚石
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
折光射从率光疏1介.0质80射0到2 光密1介.3质3 时，折1.射36角小于入2.射42角，并小
四、光导纤维
应用--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，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 射出，而不从外套散逸,故光能损耗极小。
3、关于光纤的说法，正确的是( C )
13.2全反射
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 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，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．
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
本节小结：
1、光疏介质与光密介质的理解。 2、全反射的定义。 3 、临界角的定义与计算。 4 、全反射的条件及判断。 5、全反射的应用。
［思考］:请大家思考生活当中下列 现象与全反射现象有什么关系?
当入射角变为450、600时呢？
实验探究
将入射角逐渐增大，会出现什么现象？
光疏介质
光密介质
得出结论：
当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和 反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远， 而且越来越弱，反射光却越来越强。当入射角增大到某 一角度，使折射角达到900时，折射光完全消失，只剩下 反射光。
砖，再由玻璃砖射出，入射光线的延长线沿半
径，则如图所示的光路图正确的是（
A．①② B．②③
）
C．③④
D．①④
例：如图所示，折射率为 2 的直角玻璃棱镜中， 角A为70°。入射光线垂直于AB面。求光线最 后从棱镜射入空气时的折射角为45° 度
二、全反射的应用
全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）
二、全反射的应用
光 导 纤 维
它是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。 当光线射到光导纤维的端面上时,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 纤维的另一端面射出,而不从外套散逸,故光能损耗极 小.
思考：内芯的折射率与外套的折射率大小关系？
课件2： 13.2 全反射
相垂直时，设入射角为 i，折射角为 r，有 i＋r＝90°，n＝ssiinnri＝
sin
sini 90°－i
＝tani，所以 i＝arctan 2，故 D 正确。
答案：BCD
变式1
透明的水面上有一圆形荷叶，叶梗直 立在水中，紧靠叶梗有一条小鱼，在岸上 的人恰能看到小鱼，则( )
A．当小鱼潜深点时，人就看不见它 B．当小鱼潜深点时，人照样能看见 它 C．当小鱼上浮点时，人就看不见它 D．当小鱼上浮点时，人照样看见它
解析：当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小， 对光的折射率也随之减小，海面上空气的温度比空中低，空气 的折射率下层比上层大。我们可以粗略地把空中的大气分成许 多水平的空气层，如图1所示，下层的折射率较大。
远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折 射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临 界角时，就会发生全反射现象。光线就会从高空的空气层中通 过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层。在地面附近的观 察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像。这就是海市 蜃楼的景象。如图2所示。
1．全反射棱镜 (1)构造：截面为_等__腰__直__角__三__角__形___的棱镜叫全反射棱镜。 (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___9_0_°__。 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)主要优点：容量大、____能__量____损耗小、抗干扰能力强、 __保__密__性__好__等。
重点难点突破
一、对光疏介质和光密介质的理解
13.2全反射
13.2全反射【学习目标】1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质；2.理解光的全反射；3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题；4.知道光导纤维及其应用。
【课前预习】1.光密介质和光疏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________介质，折射率较大的介质称为________介质。
光疏介质与光密介质是________。
2．全反射①定义：当光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到________时，折射光________消失，________反射光，这种现象叫做全反射。
这时的入射角叫做________。
②发生全反射的条件：当光从________介质射入________介质时，如果入射角等于或者大于________，就会发生全反射现象。
3．临界角C①光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是________。
②临界角：折射角等于__________时的___________角叫临界角，用C表示，1arcsinCn .【学习过程】任务一：全反射1.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叫做介质，折射率较大的介质叫做介质。
(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角。
(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。
任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质。
2例题分析：一束光以45求光在该介质中的折射角。
若光是以45°的入射角从该介质入空气中，折射角是多大？如果将入射角增大至60°，折射角又是多大？会有什么现象发生？3.全反射：1.现象（观察实验）：光由介质射入介质时，折射角大于入射角，随着入射角增大折射光线越来越偏离法线，折射光线越来越弱，而反射光线就越来越强。
高考物理第一轮复习教案第13章《光》2光的折射 全反射
13.2 光的折射、全反射知识目标一、光的折射1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率．注意：光从真空射入介质．2．公式：n=sini/sinγ，折射率总大于1．即n＞1．3.各种色光性质比较：红光的n最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．）。
．．．和折射角4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．【例1】一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面，如图所示，i表示入射角，则（） A．无论入射角i有多大，折射角r都不会超过450B．欲使折射角r＝300，应以i＝450的角度入射C．当入射角i＝arctan时，反射光线与折射光线恰好互相垂直D．以上结论都不正确解析：针对A：因为入射角最大值i max=900，由折射定律sini/sinγ=n，0，故A正确．sinγ=sini/n=sin900/=/2 所以γ针对B：由sini/sinγ=n知，当r＝300时sini=sinγn=×sin300=/2 所以，I=450，即选项B正确针对c：当入射角i＝arctan 时，有sini/cosi=，由折射定律有sini/sinγ=n＝所以cosi＝sinγ，则i＋r=900所以在图中，OB⊥OC．故选项C也正确．答案：ABC【例2】如图所示，一圆柱形容器，底面直径和高度相等，当在S处沿容器边缘的A点方向观察空筒时，刚好看到筒底圆周上的B点．保持观察点位置不变，将筒中注满某种液体，可看到筒底的中心点，试求这种未知液体的折射率是多大？解析：筒内未装液体时，S点的眼睛能看到B点以上部分，注满液体后，由O点发出的光线经液面折射后刚好进入眼睛，根据折射定律知：n=sini/sinγ=/2=1.58 即这种未知液体的折射率n=1．58．三、全反射1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象．2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角．3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C，则sinC=1/n=v/c 【例3】潜水员在折射率为的透明的海水下hm深处，向上观察水面，能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S的区域内，关于圆面积S和深度h的关系正确的是（ C ）A、S与水深h成正比B、S与水深h成反比C、S与水深h的平方成正比D、S与水深h的平方成反比【例4】完全透明的水中某深处，放一点光源在水面上可见到一个圆形的透光平面，如果透光圆面的半径匀速增大，则光源正在（ D ）A、加速上升B、加速下沉C、匀速上升D、匀速下沉四、棱镜与光的色散1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。
全反射 课件
一、全反射
(3)全反射遵循的规律 ①折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同 时，折射光线的强度减弱，亮度减弱，而反射光线的强 度增强，亮度 增强 . ②当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线完 全消失(即折射角为90°)，入射光线的能量 全部 反射回 原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.
典例精析 二、全反射的应用
解析 四个选项产生光路效果如下图：
由上图可知B项正确. 答案 B
课堂要点小结
介质
光疏介质 光密介质
全反射
全反射条件
由光密介质射入光疏介质 入射角大于等于临界角
临界角
sin C＝ 1 n
应用
全反射棱镜 光导纤维
13.2 全反射
学习目标定位
1.理解光疏介质和光密介质，了解“疏”与“密”是相对的. 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出 相应的光路图. 4.了解全反射棱镜和光导纤维.
一、全反射
问题设计
如教材图13.2－1所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径 射到它的平直的边上.在这个边与空气的界面上会发生 反射和折射.逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光 线的变化.
图3
二、全反射的应用
(3)光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜.
典例精析 一、对全反射的理解
例1 如图4所示，半圆形玻璃砖放在空 气中，三条同一颜色、强度相同的光线，
均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，
图4
到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )
A.假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一
全反射课件--
几种介质的折射率
物质种类 金刚石 二硫化碳 玻璃 水晶 岩盐 酒精 水 空气
折射率
2.42 1 . 63 1 . 5~ 1.9 1 . 55 1 . 55 1 . 36 1 . 33 1 . 00028
不同介质折射率 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．
夜晚，在湖中心水面深ｈ=1m处放一点光源，在岸上的 人看来，水面能否全部被照亮？ 若能说明理由． 若不能，求出被照亮的面积. 已知水的折射率为1.33 (sin48.80=1/1.33 , tan48.80=1.14)
C
A
o
B
Ｃ
１
２
ｈ
θ1
θ2
N'
N' A
玻璃
光从光疏介质射入光密介质时，
＞ 入射角______折射角
光从光密介质射入光疏介质时，
C
＜ 入射角______折射角
全反射现象的探究：
现象再观察：
全反射的条件
①从光密介质射向光疏介质 ②入射角大于或等于某一角度
临界角 C
临界角 C
①刚好发生全反射时的入射角 ②折射角等于90°时的入射角（极限）
C、优越性：光纤通信的主要优点是容量 大、衰减小、抗干扰性强．
D、应用：光纤通信，医学及工业内窥镜， 饰品等……
本节小结
一、光疏介质与光密介质
1、定义: 2、理解: ①相对性。②以折射率为依据的，与 介质的其它属性无关。 二、全反射:
1、发生全反射的条件: ①、光从光密介质射向光疏介质 ②、入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C 2、临界角的计算
= 48.80
θ = 2C=2×48.80 =97.60
学案7：13.2 全反射
13.2全反射学习目标1．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。
2．理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象。
3．了解全反射棱镜和光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用。
自主学习一、全反射1．光疏介质和光密介质2．全反射(1)概念：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90°时，_____光完全消失，只剩下______光，这种现象叫做全反射。
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的______。
用字母C表示。
(3)发生全反射的条件①光从______介质射入______介质。
②入射角____________临界角。
(4)临界角与折射率的关系当光由介质射入空气(真空)时，sin C＝______。
二、全反射棱镜截面为______的棱镜叫做全反射棱镜，其作用是改变光的传播______。
三、光导纤维1．原理利用了______射的原理。
2．构造光导纤维直径只有几微米到一百微米，由______和______两层组成，内芯的折射率比外套的______，光传播时在内芯与外套的界面上发生______。
判一判(1)密度大的介质就是光密介质。
()(2)两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质。
()(3)光密介质和光疏介质具有绝对性。
()(4)截面是三角形的棱镜是全反射棱镜。
()(5)全反射棱镜和平面镜都是利用了光的全反射原理。
()(6)光在光纤中传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射。
()(7)光纤通信的主要优点是容量大。
()想一想(1)只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？(2)为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？(3)微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂，光纤为什么要由两层介质构成？核心探究一、全反射1．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。
13.2 全反射
4.光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变:
5.折射中光路是可逆的。 6.若光从其它介质斜射向空气时，折射角大于入 射角:
课前复习
某介质的折射率为 2 ，一束光从介质射向 空气，入射角为60°，图中哪个光路图是正确 的？
一束光由空气斜射入玻璃
C.光从玻璃射到分界面上,入射角足够大
D.光从玻璃射到分界面上,入射角足够小
第二关：
光由折射率为 2的介质中射入空气
时，发生全反射的临界角( B)
A. 300 B. 450 C. 600 D. 900
第三关：
光由空气射入某介质时,入射角为450,折射
角为300,当光由该介质进入空气时, 如果入射
A
N
B
θ1
O
空气
玻璃
θ2
N'
C
一束光由空气斜射入玻璃
N B
θ2 O 空气
介质
θ1 N' A N
θ2
B
O 空气
介质
θ1 A
N'
光密介质：折射率较大的介质 光疏介质：折射率较小的介质
n水晶=1. n水=1.33
n空气=1.0003
水是光密介质?是否正确
水相对于空气是光__密__介质， 水相对于水晶是光__疏__介质。
(sin48.80=1/1.33 , tan48.80=1.14)
C
A
o
B
Ｃ
１
２
ｈ
【例2】 红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从介 质射向空气。若黄光在界面上恰好发生全反射,则（ ）。
A.红光一定能发生全反射 B.绿光一定能发生全反射 C.只有红光从介质进入空气 D.只有绿光从介质进入空气
13.2全反射
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……
(一)、色散现象 一、
A 出射光线和入射光线 的夹角θ 的夹角θ为光线的偏 θ 折角， 为顶角。 折角，A为顶角。偏 折角与棱镜的折射率 B C 有关。 有关。 由光路图可知： 由光路图可知：在保持入射角和棱镜顶 角不变的情况下， 角不变的情况下，棱镜材料的折射率越 AB面上光的偏折角度也大 面上光的偏折角度也大， 大，在AB面上光的偏折角度也大，也就 AC面的入射角变大 面的入射角变大。 是AC面的入射角变大。偏折角度随折射 率的增大而增大。 率的增大而增大。
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'
B
N'
B
光从光疏介质进入光密介质 r＜ i
光从光密介质进入光疏介质 r＞i
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， 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？
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
C = arcsin
1 n
［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？
13.2 全反射
潜望镜中的全反射棱镜只起到了 反射光线的作用，那是否可以用 平面镜来取代呢？
用平面镜取代全反射棱镜后的潜望镜
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前 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，其中在 镀银表面反射而形成的虚像S是最明亮的．
N'
B
完成下列光路图
光从光疏介质进入光密介质，折射角小于 ____入射角； 光从光密介质进入光疏介质，折射角大于 ____入射角．
思考与讨论
既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入 射角。可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没 有达到900时，折射角就会增大到900。如果入射角再 增大，会出现什么现象？
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
全反射棱镜与平面镜相比的优点：
1、反射率高，几乎可达100% 2、反射面不必涂敷任何反光物质， 反射时成像单一，失真小
全反射棱镜应用：双筒望远镜
望远镜是一种 用于观察远距离物 体的目视光学仪器， 能把远物根据凸透 镜成像，在里面经 过两次全反射射， 可以看到正立图象。
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
光导纤维在 通信上的应用
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．
二、利用全反射解释生活现象
1、海市蜃楼
罕见的海市蜃景吸引路人竞相拍照
海市蜃楼的成因
常见物质的临界角：水：48.80 玻璃：320-420 金刚石：24.40
一、全反射的应用
1、全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜
13.2 全反射 教案(人教版选修3-4)
13.2全反射(教师用书独具)●课标要求1 .知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念．2 .理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象．3 .了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．●课标解读1 .知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性．2 .理解全反射现象，掌握临界角的概念和全反射的条件．3 .利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题．4 .了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．●教学地位光的全反射是光的反射和折射的交汇点，与日常生活及现代科学技术的发展紧密相关，同时也是高考的热点内容．(教师用书独具)●新课导入建议光亮的铁球在阳光下很刺眼，将铁球在点燃蜡烛上全部熏黑，然后把它浸没在盛有清水的烧杯中，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．把球取出，熏黑的铁球依然如故，如何来解释这种现象呢？通过这节课的学习，你将明白其中的奥妙．●教学流程设计课前预习安排1.看教材2.学生合作讨论完成【课前自主导学】步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效果步骤3：师生互动完成“探究1”教师讲解例题，并总结解题规律步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤6：完成“探究3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1(1)密度大的介质就是光密介质．(×)(2)两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质．(√)(3)光密介质和光疏介质具有绝对性．(×)1(1)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，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象．②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示．(2)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入射角等于或大于临界角．(3)临界角与折射率的关系光由介质射入空气(或真空)时，sin_C＝1n(公式)．(4)全反射的应用①全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射改变光的方向．②光导纤维：由折射率较大的内芯和折射率较小的外套组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射．2 .思考判断(1)光从密度大的介质射入密度小的介质时一定能发生全反射．(×)(2)光纤通信的主要优点是容量大．(√)3 .探究交流为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？【提示】水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮．1 .如何理解光疏介质和光密介质？2 .怎样从折射光线、反射光线的能量变化理解全反射？3 .发生全反射的条件是什么？怎样理解临界角？1 .光疏介质和光密介质的理解(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角．(2)光疏介质和光密介质的比较(3)比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质．2 .全反射现象(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，即折射光线能量减小，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．(4)临界角①定义：刚好发生全反射(即折射角为90°)时的入射角为全反射的临界角，用C表示．②表达式：光由折射率为n的介质射向真空或空气时，若刚好发生全反射，则折射角恰好等于90°，n＝sin 90°sin C，即sin C＝1n.③不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射．1 .光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，只对一种介质，无法确定它是光疏介质还是光密介质．2 .分析光的全反射时，关键是根据临界条件画出恰好发生全反射的光路图，再利用几何知识分析边角关系．图13－2－1如图13－2－1所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径．来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，另一光线BN 恰好在N 点发生全反射．已知∠ABM ＝30°，求(1)玻璃的折射率．(2)球心O 到BN 的距离．【审题指导】 (1)由几何关系确定入射到M 点的光线的入射角和折射角，求出折射率．(2)由全反射知识结合几何关系求出O 到BN 的距离．【解析】 (1)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知，i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得n ＝sin r sin i ①代入数据得n ＝3②(2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角Csin C ＝1n ③设球心到BN 的距离为d ，由几何知识可知d ＝R sin C ④联立②③④式得d ＝33R ⑤【答案】 (1)3 (2)33R1 .光的反射和全反射均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．2 .光线射向两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射，折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了．1 .某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )【解析】 由题意知，光由光密介质射向了光疏介质，由sin C ＝1n ＝12得C ＝45°＜θ1＝60°，故此时光在两介质的界面处会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故D 选项正确．【答案】 D1 .全反射棱镜是如何控制光路的？2 .光导纤维的工作原理是什么？3 .“海市蜃楼”和“沙漠蜃景”的成因是什么？1 .全反射棱镜用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜，其临界角约为42°，当光线垂直于直角边或垂直于斜边射入棱镜后，在下一个界面处的入射角为45°，由于大于临界角，光在该处发生全反射，若光垂直于直角边射入棱镜后，在斜边处发生一次全反射，从另一直角边射出，光的传播方向改变90°；若光垂直于斜边射入棱镜，在两个直角边处各发生一次全反射，光的传播方向改变180°.2 .光导纤维(1)构造及传播原理图13－2－2光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1 μm ～100 μm 左右，如图13－2－2所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维严格按相同的次序排列，就可以传播图像．(2)光导纤维的折射率图13－2－3设光导纤维的折射率为n ，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图13－2－3所示，则有：sin C ＝1n ，n ＝sin θ1sin θ2，C ＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n 2－1.由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝2，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比2大些．3 .对“海市蜃楼”的解释图13－2－4(1)气候条件：当大气比较平静且海面与上层空气温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小．因海面上的空气温度比空中低，空气的下层比上层折射率大．我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图13－2－4所示．(2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较大的下一层．(3)虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为光是从反向延长线方向发射而来的，所以地面附近的观察者就可以观察到虚像，且虚像成像在远处的半空中，这就是海市蜃楼的景象．如图13－2－5所示．图13－2－54 .对“沙漠蜃景”的解释(1)气候条件：夏天在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．(2)光路分析：从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．(3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影(图13－2－6)，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及．图13－2－6分析光的全反射、临界角问题要注意：1 .画出恰好发生全反射的光路图．2 .找出临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解．(2013·大连八中检测)如图13－2－7所示，一根长为L 的直光导纤维，它的折射率为n .光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设真空中的光速为c)图13－2－7【审题指导】 (1)光导纤维是全反射现象的应用．(2)要分析所需最长时间的条件是什么．【解析】 由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全发射．要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小．光导纤维的临界角为C ＝arcsin 1n .光在光导纤维中传播的路程为d ＝L sin C ＝nL .光在光导纤维中传播的速度为v ＝c n .所需最长时间为t max ＝d v ＝nL c n＝n 2L c .【答案】 n 2L c与全反射有关的定性分析和定量计算全反射产生的条件是光从光密介质入射到光疏介质，且入射角大于或等于临界角．涉及的问题如：全反射是否发生、什么范围的入射光才能从介质中射出、折射光覆盖的范围分析、临界角的计算等，都需正确作出光路图，熟练应用几何知识进行分析和计算．2 .空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图13－2－8所示．方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下列给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图13－2－8效果的是()图13－2－8【解析】四个选项产生光路效果如图：则可知B项正确．【答案】 B在厚度为d 、折射率为n 的大玻璃板下表面，有一个半径为r 的圆形发光面，为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？【规范解答】 根据题意，作出光路如图所示，图中S 点为圆形发光面边缘上一点，由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA 确定，当入射角大于临界角C 时，光线就不能射出玻璃板了．图中Δr ＝d tan C ＝d sin C cos C ，而sin C ＝1n ，则cos C ＝n 2－1n ，所以Δr ＝d n 2－1. 故应贴圆纸片的最小半径R ＝r ＋Δr ＝r ＋d n 2－1. 【答案】 r ＋d n 2－1全反射问题的处理技巧1 .确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质．2 .若光由光密介质进入光疏介质，则根据sin C ＝1n 确定临界角，看是否发生全反射．3 .根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”．4 .运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算及变换，进行动态分析或定量计算．1. 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】因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝c/n可知，同一束光在光密介质中的速度较小．【答案】BD2. (2013·南京一中检测)一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图13－2－9所示．设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b，a、b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b，则()图13－2－9A．n a>n b B．n a<n b C．v a>v b D．v a<v b【解析】由图可知，a光偏折程度大，则a光折射率大，由v＝cn知，a光速度小，故A、D正确．【答案】AD3 .如图13－2－10所示，一束平行光从真空垂直射向一块半圆形的玻璃砖的底面，下列说法正确的是()图13－2－10A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C．通过圆心的光线将沿直线穿过，不发生偏折D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面处产生全反射【解析】垂直射向界面的光线不发生偏折，因而光束沿直线射向半圆面，其中通过圆心的光线不偏折，由中心向外的光线，在从半圆进入真空时入射角逐渐增大，当入射角大于等于临界角时发生全反射．故正确答案为B、C、D.【答案】BCD4. 光线在玻璃和空气的界面上发生全反射的条件是()A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C．光从空气射到分界面上，入射角足够小D．光从空气射到分界面上，入射角足够大【解析】发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，入射角等于或大于临界角，故只有B项正确．【答案】 B5. 光在某种介质中传播的速度为1.5×108m/s，那么光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为多大？【解析】 由n ＝c v 可得：n ＝3.0×1081.5×108＝2. 再由 sin C ＝1n 可得：sin C ＝12，故C ＝30°.【答案】 30°。
物理：13.2全反射1(新人教版选修3-4)
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光的全反射
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生活中有很多跟光有关的有趣的自 然现象
• 比较不容易看到的有:
• • 海市蜃楼视频.wmv 沙漠海市蜃楼.rm
• 比较容易看到的有:
• 路面全反射.mpg • 水珠.mpg
实验
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问:是否只有玻璃才能发生全反射呢?
水全反射.rm
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从以上的实验中,我们可以得到 什么结论呢?什么情况下发生了 全反射?
• 1 光从玻璃(或水)介质到空气 • 2 入射角要大于某个值
我们现在研究当光从玻璃介质斜射入空气的过程, 通过前面的学习我们知道光由玻璃介质斜射入空气时， 折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到 一定程度时，折射角就会增大到90°．
B N N
空气 θ2
O
θ3
O
空气 介质
介质 θ1
θ3 A
C N'
θ1
C
A
N'
折射角θ2 为90°时，发生全反射现象．
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在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即折
射角等于90°时的入射角叫做临界角,是一个很重要的 物理量．临界角用C 表示
N
O
空气 玻璃介质
sin 90 1 n sin C sin C
因而 ：
1 sin C n
水的临界角为48.80 各种玻璃的临界角为320-420 金刚石的临界角为24.40 思考:光从空气射向玻璃中会发生全反射吗?
光疏介质和光密介质
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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．
13.2全反射 课件(人教必修3-4)
3．光疏介质和光密介质的比较 光的速度 光疏介质 光密介质 大 小 折射率 小 大
通过比较什么可以知道两种介质哪个是光密介质，哪个 是光疏介质？
答案：可以通过比较光在两种介质中传播速度的大小或 折射率的大小来确定光密介质和光疏介质
二、全反射 1．全反射现象：光由光密介质进入光疏介质时，当入射 角增大到某一角度时，折射角达到 90° ，折射光全部消失，只 剩下反射光的现象。这个角度称为临角，用 C 表示。 1 2．全反射临界角：sinC＝n (1)临界角的含义：折射角为 90° 时的入射角。 (2)规律：一旦发生全反射，即遵循光的反射定律。
课后强化作业（点此链接）
7 答案： 3
1 解析：当光线在水面发生全反射时，有 sinC＝n① sinα 当光线从左侧射入时，由折射定律 π ＝n② sin2 －C 联立①②式，代入数据可得 7 sinα＝ ③ 3
题型 2
全反射的应用
如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃 管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁 与反射光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在 另一侧反射而出(与光纤原理相同)。当透明液体的折射率大 于管壁玻璃的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射 光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的 高度。以下说法正确的是( )
夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明 亮， 玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮， 这是什么道理呢？
解析：光照射露珠或经玻璃照射气泡时，一部分光会发 生全反射，有更多的光反射到人的眼晴中，光的能量大了， 人就会感觉特别明亮。
三、解决全反射问题的思路 1．确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进 入光疏介质。 1 2．若光由光密介质进入光疏介质时，则根据 sinC＝n确 定临界角，看是否发生全反射。 3．根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光 路”。 4．运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断 推理或定量计算。
13.2全反射(共28张PPT)
3、劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空气泡看上去比 较亮,对这一现象有下列不同的解释,其中正确的是 (D ) A 空气泡对光线有聚集作用,因而较亮. B .空气泡对光线有发散作用.因而较亮. C. 从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分 发生 全反射,因而较亮. D. 从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全 反射,因而较亮.
大气中的光现象——海市蜃楼（沙漠或马路）
倒立虚象
解释：贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温 度低，密度大 ，折射率大 。远方物体发出的有些光线向地面 入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再折向上射 向远处空中，观察者感觉这光线来自地下。
例
四、全反射的应用—光导纤维
原理：全反射 构造特点：双层，内芯材料的折射率比外套材料 的折射率大
二、全反射
1. 现象：光由玻璃射入空气时，同时发生反射和 折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射 光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到 90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种 现象叫做全反射．
θ2 O 空气
玻璃介质
θ3 θ1 A
N'
折射角θ2 为90°时，发生全反射现象．
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
内窥镜的结构
光导纤维在 医学上的应用
Байду номын сангаас
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信．
光纤
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．
全反射的应用--全反射棱镜
各种玻璃的临界角为320-420
几种介质的折射率
2.42
岩盐 1.55
13-2 全反射
第2节全反射学习目标：1.能区分光疏介质和光密介质.2.了解光的全反射现象，知道全反射现象产生的条件.3.知道光导纤维和全反射棱镜，了解它们的应用.4.会计算全反射临界角．一、全反射[课本导读]预习教材第48页～第50页“全反射”部分，请同学们关注以下问题：1．什么是光疏介质和光密介质？它们的传播速度和折射特点是怎样的？2．什么是全反射？什么是临界角？3．发生全反射的条件是什么？4．临界角与折射率的关系是怎样的？[知识识记]1．光疏介质和光密介质2.全反射及发生条件(1)全反射及临界角的概念光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫全反射，这时的入射角叫临界角．(2)全反射的条件①光从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光由介质射入空气(或真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是：sin C＝1 n.二、全反射棱镜[课本导读]预习教材第50页～第51页“全反射棱镜”部分，请同学们关注以下问题：什么是全反射棱镜，全反射棱镜的特点是怎样的？[知识识记]用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜．当光垂直于它的一个界面射入后，光线不发生偏折，在玻璃内部，光射向玻璃和空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射(如图)．全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.三、光导纤维[课本导读]预习教材第51页～第52页“光导纤维”部分，请同学们关注以下问题：1．什么是光导纤维？它的构造是怎样的？2．光导纤维导光的原理是怎样的？3．光导纤维还有什么应用？[知识识记]1．光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，如图所示．2．应用：光纤通讯、医学上的内窥镜．1．折射率越大的介质临界角越大．()[答案]×2．两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质．()[答案]√3．光密介质和光疏介质具有绝对性．()[答案]×4．折射率越大的介质，光在其中传播的速度越大．()[答案]×5．折射率越大，介质密度越大．()[答案]×要点一全反射——概念辨析型[合作探究]1．为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？提示：水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮．2．[思考与讨论]——教材P49既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到90°时，折射角就会增大到90°.如果入射角再增大，会出现什么现象？画几张草图可能有助于思考．提示：折射光线消失，只剩下反射光线．[知识精要]1．对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是两种介质的折射率大小相比较而言的，并没有绝对的意义．例如：水晶(n＝1.55)对玻璃(n＝1.5)而言，是光密介质，而水晶对金刚石(n＝2.42)而言，就是光疏介质．(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．例如，酒精的密度比水小，但酒精(n＝1.36)对水(n＝1.33)而言，是光密介质．(3)由v＝cn可知：光在光密介质中传播速度比在光疏介质中要小．2．对全反射的理解(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)从能量变化角度对全反射加以理解．当光从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量(强度)逐渐增强，折射光的能量(强度)逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射．(3)全反射遵循的规律：光从光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行，但折射定律不再适用．3．解决全反射问题的一般方法(1)确定光是从光密介质进入光疏介质．(2)应用sin C＝1n确定临界角．(3)抓住特殊光线的分析，关键是找出边界光线．如画出入射角等于临界角的临界光路图．(4)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等，进行分析、判断、运算，解决问题．[题组训练]1．(对光疏和光密介质的理解)(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]因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝cn可知，光在光密介质中的传播速度较小，故选项BD正确．[答案]BD2．(反射光的强度与入射角的变化关系)(多选)当光从光密介质射向光疏介质时()A．反射光线的强度随入射角的增大而减小B．折射光线的强度随入射角的增大而减小C．当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零D．当入射角等于零时，反射光线的强度等于零[解析]反射光的强度随入射角的增大而增大，折射光的强度随入射角的增大而减小，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零，故选项BC正确．[答案]BC3．(发生全反射的条件)(多选)光从一种介质射到另一种介质时，全反射发生在()A．折射率较小的介质中B．折射率较大的介质中C．光速较小的介质中D．入射角小于临界角[解析]光从光密介质射到光疏介质才可能发生全反射，全反射发生在折射率较大、光速较小的介质中，故选项BC对．[答案]BC4．(全反射的计算)如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM＝30°，求：(1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距离．[解析](1)设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i＝30°，r＝60°，根据折射定律得n＝sin r sin i①代入数据得n＝3②(2)光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角Csin C＝1 n③设球心到BN的距离为d，由几何知识可知d＝R sin C④联立②③④式得d＝3 3R[答案](1)3(2)3 3R要点二全反射现象的特例分析——特例分析型[合作探究]同学们见过或听说过海市蜃楼和沙漠蜃景吗？它们是如何形成的呢？提示：它们是光的反射现象．[知识精要]1．海市蜃楼当大气比较平静且海面与上层空气温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小．因海面上的空气温度比空中低，空气的下层比上层折射率大．我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图所示．远处景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较大的下一层．当光线进入人的眼睛时，人总认为光是从反向延长线的方向发射而来的，所以地面附近的观察者就可以观察到虚像，且成的虚像在远处的半空中．这就是海市蜃楼的景象，如图所示．2．沙漠蜃景夏天在沙漠里有时会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影(图)，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种景象迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可即．[题组训练]1．(光的全反射)(多选)以下哪些现象是由于光的全反射形成的()A．在岸上能看见水中的鱼B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．水中的气泡看起来特别明亮[答案]CD2．(光的全反射)(多选)下列叙述中正确的是()A．背对阳光看玻璃球觉得比较明亮，主要原因是光在球中发生全反射B．雨过天晴时，空中出现的彩虹是因为阳光在水滴的表面上反射而形成的C．常看到倒扣在水中的空玻璃杯显得很明亮，原因与水中上升的气泡很亮的原因是一样的D．以上判断均不正确[解析]背对阳光看玻璃球比较明亮，是光在玻璃球中发生全反射；彩虹是因为阳光在水滴中折射形成的；C项中现象的成因是光在介质表面发生了全反射，A、C项正确．[答案]AC要点三全反射现象的应用——应用型[合作探究]〔做一做〕——教材P53水流导光将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出．将激光水平射向塑料瓶小孔(如教材图13.2－10所示，激光可由激光笔产生)，观察光的传播路径．提示：观察到整个水流都亮了，这是因为水流相当于光导纤维，激光在水柱与空气交界面上多次发生全反射．[知识精要]1．对全反射棱镜光学特性的两点说明(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高．其效率和清晰度都优于平面镜．(2)反射时失真小，两种反射情况如图甲、乙所示．2．光导纤维的结构与应用光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100μm，由内芯和外套两层组成(如图所示)，内芯折射率比外套大，光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面发生全反射，有效减小了光的能量损失，极大提高了传播的质量，实现了远距离传送．因此，光信号能携带着数码信息、电视图象、声音等沿着光纤传播到很远的地方，实现光纤通信．其主要优点是容量大，衰减小，抗干扰性强等．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体的胃、肠等器官内部，如图所示．[题组训练]1．(对光纤的理解)光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是()A．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B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用[解析]光导纤维内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，从而使载有声音、图象以及各种数字信号的激光在光纤中远距离传递，故只有A对．[答案]A2．(对光纤的理解)关于光纤的说法，正确的是()A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D．在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的[解析]光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大．载有声音、图象及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的．所以，正确选项是C.[答案]C课堂归纳小结[知识体系][本节小结]1．光疏介质和光密介质．2．对全反射的理解(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)从能量变化角度对全反射加以理解．(3)光从光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行，但折射定律不再适用．3．全反射现象的特例分析(要点二题组训练1,2)(1)海市蜃楼；(2)沙漠蜃景．4．全反射现象的应用：全反射棱镜与光导纤维.。
13.2全反射
新安职高综合部物理导学案设计人：吕向丽审议人：于国鹏总第 1课时课题：13.2全反射课型：本课共 1 课时第 1 课时【学习目标】1知道光密介质和光疏介质，认识光的全反射2知道全反射棱镜及其应用，3初步了解光导纤维的工作原理，【学法指导】【学习流程】一、新课导入：二、自主学习：一）、光密介质和光疏介质1.什么是光疏介质？什么是光密介质？如何判断介质是光疏介质还是光密介质？2.根据折射定律，何种情况下，入射角大于折射角？何种情况下，入射角小于折射角？二）、全反射1.当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，折射光和反射光会发生哪些变化？2.什么现象是全反射？3.全反射现象产生的条件是什么？4.什么是临界角？如何计算临界角？（请画出光路图）5.如果光以接近900的入射角从空气掠射进入介质，求出这时的折射角，折射角与这种介质的全反射临界角有何关系？（已知介质的折射率为ｎ，要求画出光路图）三）、全反射的应用1.全反射棱镜：利用了___________ 原理。
与平面镜相比，它的，，由于反射面不必涂反光物质，所以反射时。
它在光学仪器中用来2．光导纤维：利用了___________ 原理。
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，它由_______和________组成，内芯的折射率比外芯_______,光传播时在___________和___________的界面上发生全反射.三、合作探究：一、光密介质和光疏介质【例1】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二、全反射【例2】已知介质对某单色光的临界角为C，则( )A．该介质对单色光的折射率等于B．此单色光在该介质中的传播速度等于csinC(c是光在真空中的传播速度)C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍三、光导纤维【例3】．如图13－2－5所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出。
经典导学案：13.2全反射 导学案
13.2全反射 导学案【知识梳理】1、光疏介质与光密介质①光疏介质： 。
②光密介质： 。
若光从玻璃射向水中时，光疏介质与光密介质分别为 、 ，光疏介质与光密介质是 。
③由vc n ==θsin θsin ，可得：光在光疏介质中的传播速度比光密介质中的传播速度 ，在光疏介质中的角度比光密介质中的角度 ，即光从光疏介质进入光密介质时，折射角 入射角；光从光密介质进入光疏介质时，折射角 入射角。
2、全反射①当光从光密介质射向光疏介质时，若增大入射角，折射角______________。
②全反射： 。
临界角： ，常用 表示。
根据折射率的定义推导临界角与折射率的关系：_____________________3、发生全反射的条件① 。
② 。
4、自然界中的全反射现象：水或玻璃中的气泡看起来特别的明亮；海市蜃楼；沙漠蜃景。
5、全反射现象的应用①全反射棱镜 优点： 。
②光导纤维 结构： 、 。
优点： 。
具体应用：内窥镜、光纤通信。
【基础巩固】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2．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3．在沙漠中或大海上旅行，有时会看到前方或地平线上有高楼大厦或热闹的市场，实际上却什么也没有，这种现象叫做“海市蜃楼”．出现“海市蜃楼”的原因是( )A ．光的全反射的缘故B ．光从云层上反射的缘故C ．光沿直线传播的缘故D ．光在不均匀的大气层中不沿直线传播的缘故4.如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为2，则下列说法中正确的是( )A ．光线a 、b 都不能发生全反射B ．光线a 、b 都能发生全反射C ．光线a 发生全反射，光线b 不发生全反射D ．光线a 不发生全反射，光线b 发生全反射5．光在某种介质中传播的速度为 1.5×108 m/s ，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为( )A ．60°B ．45°C ．30°D ．75°6．如图所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB .(1)求介质的折射率．(2)折射光线中恰好射到M 点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反【基础巩固】1．光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是( )A ．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B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D ．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用2．已知某种介质的折射率n ＝2，在这种介质与空气的交界面MN 上有光线入射，如图所画的光路中，哪个是正确的(MN 上部是空气，MN 下部是介质)( )3．已知介质对某单色光的临界角为C ，则( )A ．该介质对单色光的折射率等于1sin CB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sinC (c 是光在真空中的传播速度)C ．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍D ．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1sin C倍 4.如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形玻璃砖，下列说法中正确的是( )A ．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B ．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C ．通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折D ．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射5.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点．已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，E 、F 分别为边AB 、BC 的中点，则( )A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行6.如图所示，一束光从空气中射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，i 表示入射角，则下列说法中不．正确的是( ) 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r 都不会超过45°C ．欲使折射角r ＝30°，应以i ＝45°的角度入射D ．当入射角i ＝arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直7.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC ，∠A 为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为( )A.62B. 2C.32D. 3 8.如图所示是一种折射率n ＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN 的方向射到棱镜的AB 界面上，入射角的正弦值为sin i ＝0.75.求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到AB 面上的光线)．9.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R ，光屏PQ 置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心，由于复色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对这两种单色光的折射率分别为n 1＝2和n2＝ 3.求：(1)这两个光斑之间的距离；(2)为使光屏上的光斑消失，复色光的入射角至少为多少？。
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全反射的产生条件 全反射棱镜
3、全反射原理的应用实例
光导纤维
海市蜃楼
重要提示
在运用光的折射定律作光路图解决实 际问题时,首先要确定临界角,看是否会发 生全发射,在确定未发生全反射的情况下, 再根据折射定律确定入射角或折射角.
如图：n=1.52 求视野角度θ？ 知最大折射角，求最大 入射角 要使外界1800范围景物全部 被观察到，应嵌入折射率 多大的玻璃砖？ 折射角300、入射角900.
观测到了船悬于半空的海市
蜃楼奇观，并将其拍摄下来。
海市蜃楼
中央电视台记者2001年 9月12日在奔赴中国西 部长江源头采访途中拍 下了难得一见的“海市 蜃楼”。当记者沿着青 藏公路经过海拔2675米 的万长盐桥时，突然看 到远处的戈壁上，有沙 丘飘浮在天空中，在阳 光和浮云的作用下，沙 丘不断变幻着颜色，沙 丘的周围是“波光粼粼 的湖水”，水面映出清 晰的倒影。
观察现象后回答： 随着入射角的逐渐增大的过程中
增大 1.折射角逐渐 ； 2.折射光线亮度逐渐 减弱 ； 增大 3.反射角逐渐 ； 4.反射光线亮度逐渐 增强 ； 5.当入射角增大到某一角度时， 折射光线消失 ，所有光线全部反射。
二、全反射现象
1.光在两种介质分界面的时候可能同时发生发射和折射现象 2.入射光线最亮，反射和折射亮度在变化（能量） 3.当入射角增大到一定程度的时候，折射光线消失，入射光线全 部反射回介质
光导纤维的工作条件
透明玻璃棒的折射率n，从一端以入射角i入射，光在棒内侧恰 好发生全反射。 由图可知： r 由折射定律：
π C 2
r i
C
sini sini n sinr cosc
sini ncosc n 1 sin2c
∴只要i≤arcsin
1 sinc ,sini n 2 1 n
n2 1 ,光将全部从右侧射出。
若上述直纤维棒长L，从另一端射出所需最长时间多少？
分析：所需时间最长，则路程最 长，即入射光线AB最长。
入射角为临界角C即发生全反射， 光才能全部从另一端射出。 （多次全反射和一次全反射计算 结果同,只不过分成若干段) A
B C
D
解：设一次全反射时路程S=2AB=2×0.5L/SinC=nL. 光在纤维中的速度v=c/n ∴最长时间t=S/V=n2L/C
• 注：①光疏介质与光密介质是相对的。
②同一种光在光疏媒质中传播速度 较大,在光密媒质中传播速度较小
③光疏介质与光密介质的界定是以 折射率为依据的,与介质的其它属性 (如密度等)无关 。(如水和酒精)
C nV
实验探究
• 注意观察随着入射角的增大，反射光和 折射光的能量如何变化． • 当入射角增大到某一值时，会出现什么 现象．
疏介质与光密介质
光疏介质:折射率较小的介质叫光疏介质。 光密介质:折射率较大的介质叫光密介质。
几种介质的折射率 2.42 金刚石 岩盐 1.55 二硫化碳 1.63 酒精 1.36 1.5~1.9 水 玻 璃 1.33 1 水 晶 空气 1.0028
请问：酒精是光密介质还是光疏介质？
2、光导纤维：
光导纤维
阅读教材，填空、画图 光导纤维由 内芯和外套两部分 组成，二者 的折射率不同， 内芯 的折射率大，外套 的折 射率小。
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
内窥镜的结构
光导纤维在医学上的 应用
内 层 折 射 率 大 于 外 层 折 射 率
A、原理：利用全反射原理（思考光 纤内外层折射率的差别） B、作用：传输光、图象或者其他信 息 C、优越性：光纤通信的主要优点 是容量大、衰减小、抗干扰性强． D、应用：光纤通信，医学及工业内 窥镜，饰品等……
12cm θ/2
20cm
坦克内部
1．光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是( B A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小 B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大 C．光从空气射到分界面上，入射角足够小 D．光从空气射到分界面上，入射角足够大 2．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高 速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量 的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( AD ) A．光纤通信利用光作为载体来传播信息 B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理 D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝
光由光密介质射入光疏介质时，随 着入射角的增大，当折射角增大到90° 时，折射光线完全消失，只剩下反射光 线，这种现象叫做全反射． 光由光疏介质射入光密介质时, 能否发生全 反射？
三、临界角：折射角等于900时的入射角。
1、全反射产生的条件:
①光线由光密介质射向光疏介质 ②入射角大于等于临界角即: θ1 ≥ C
2、临界角C的计算： 当光从介质射向真空（或空气）时 根据折射定律：
sin1 n sin 2
θ1=?
sin90 n sinC
0
1 sin C n
空气
C
S
水
你能想象一下，从水里看到的水面上景物是什么样的吗？ 所有水面上的景物在什么范围内？
鱼眼里的世界
例1、在水中的鱼看来，水面 上和岸上的所有景物，都出 现在顶角约为97.6°的倒立圆 锥里，为什么？
)
3．光在某种介质中传播的速度为1.5×108 m/s，那么，光从 此介质射向空气并发生全反射的临界角应为( C ) A．60° B．45° C．30° D．75° n=1/SinC=C/V 4．已知某种介质的折射率n＝ 2 ，在这种介质与空气的交界 面MN上有光线入射，如图13－2－10所画的光路中，哪个是正 确的(MN上部是空气，MN下部是介质)( C ) 1.全反射条件:SinC=1/n
3、全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的
棱镜）
45 45 45
45 45 45
A、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
C、优越性：反光率高,接近达到100%，成 像失真小. D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说 显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……
小 结
1、光疏介质、光密介质 定义 2、全反射 临界角C
最大视角2θ
C
θ
水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮
原因是：光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在分界 面上发生了全反射
四、全反射现象的应用
1、海市蜃楼 中新网2004年3月16日电 据 日本《读卖新闻》报道，15 日上午11时30分左右(北京
时间10时30分)，日本根室
市职员谷口博之在北海道根 室市海域的根室海峡上空，