第十三章第二节全反射

第二节 全反射 [学习目标] 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(阅读教材P 48～P 50)
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．光疏介质和光密介质是相对的．
2．全反射
(1)定义：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，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做临界角．
(2)发生全反射的条件
①光线从光密介质射入光疏介质．
②入射角大于或等于临界角．
(3)临界角C 和折射率n 的关系式：sin C ＝1n
． 拓展延伸►———————————————————(解疑难)
1．光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．例如：水晶(n ＝1.55)对玻璃(n ＝1.5)是光密介质，而对金刚石(n ＝2.427)来说，就是光疏介质．同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的．
2．光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．
3．光疏和光密是从介质的光学特征来说，并不是指它的密度大小．例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比，酒精是光密介质．
4．由v ＝c n
可知，光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中要小． 5．一般情况下，光由一种介质到达另一种介质时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介质中，而另一部分则进入其他介质中．发生全反射时，光的能量全部反射回原介质中．
1.(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质．( )
(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射．( )
(3)光从玻璃射入水中时一定发生全反射．( )
(4)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了
全反射．( ) 提示：(1)× (2)× (3)× (4)√
二、全反射棱镜和光导纤维(阅读教材P 50～P 52)
1．截面为等腰直角三角形的棱镜为全反射棱镜．它比平面镜的反射率高，失真小．
2．当光在玻璃棒内传播时，如果从玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在玻璃内沿着锯齿形路线传播．
3．光纤通信利用了光的全反射原理，它的优点是容量大，衰减小，抗干扰能力强等． 拓展延伸►———————————————————(解疑难)
1．全反射棱镜利用光的全反射改变光的方向，如图所示(甲图中光的方向改变90°，乙图中光的方向改变180°)．
2．当光导纤维的折射率为多少时，就可以使以任意角度入射的光都能发生全反射？
设光导纤维的折射率为n ，当入射光线的入射角为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的光线的入射角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，即有sin 90°＝n 2－1，解得n ＝ 2.故当光导纤维的折射率为2时，就可以使以任意角度入射的光都能发生全反射．
2.(1)截面是三角形的棱镜是全反射棱镜．( )
(2)光在光纤中传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射．( )
(3)光纤通信的主要优点是容量大．( )
提示：(1)× (2)√ (3)√。