光的全反射与光的光路

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高中物理第4章光的折射与全反射第2节光的全反射第3节光导纤维及其应用鲁科34鲁科高二34物理

12/10/2021
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常见全反射现象及其解释 1.应用全反射解释自然现象（1）透明体中的气泡看起来特别亮光照射到透明体上时，光线绝大多数穿过透明体.若透明体中有气泡，进入透明体中的部分光线射到空气泡上时，由于透明体的折射率大于气泡的折射率，若入射角大于或等于临界角，这部分光会发生全反射，然后射入人眼，由于气泡处反射回来的光比没有气泡处强得多，所以气泡看起来特别亮.
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（2）海市蜃楼 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通过空气的折射逐渐返回折射率较小的下一层.
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2.对全反射现象的分析（1）全反射现象光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大，反射光增强，折射光减弱，继续增大入射角，当折射角达到 90°时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原介质，当入射角再增大时，入射光仍被界面全部反射回原介质，这种现象叫全反射. （2）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.同时折射光强度减弱，即折射光能量减小，反射光强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光强度减弱到零，入射光的能量全部集中到反射光.
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2022秋新教材高中物理第四章光及其应用第三节光的全反射与光纤技术课件粤教版选择性必修第一册

由几何关系、反射定律及折射定律，有
i＝30°
③
i′＝90°－θ
④
sin i＝nsin r
⑤
nsin i′＝sin r′
⑥
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得
sin r′＝2
2－ 4
3
⑦
由几何关系，r′即 AC 边射出的光线与最初的入射光线的夹角。
[答案]
(1)见解析
2 2－ 3 (2) 4
[素养训练]
提示：光只有满足从光密介质射入光疏介质，才会发生全反射。而光导纤维要传播加载了信息的光，需要所有光在内芯中经过若干次反射后，全部到达目的地，所以需要发生全反射，故内芯对光的折射率必须要比外套对光的折射率高。
[重难释解] 1．光导纤维的构造光导纤维一般由折射率较大的玻璃内芯和折射率较小的外层透明介质组成，如图所示。实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径在几微米到一百微米之间，外层包上折射率比它小的材料，再把若干根光纤集成一束，制成光缆，进一步提高了光纤的强度。
解析：光在光导纤维内传播而不折射出来，这是光在内芯和外套的界面上发生
全反射的缘故，因而内芯的折射率一定大于外套的折射率，所以C正确。
答案：C
探究(一) 全反射现象的分析 [问题驱动] 光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象。 (1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？ (2)全反射发生的条件是什么？提示：(1)下面的介质折射率大。 (2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角。
(√ )
(3)容量大和抗干扰能力强都是光纤通信的优点。
(√)
3．选一选
光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输。若采用的光导纤维是由内芯

全反射课件

n (2)全反射发生的条件 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.
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

光学中的全反射现象

光学中的全反射现象介绍：在光学领域中，全反射是一种非常重要的现象。

当光从光密介质中射入光疏介质时，如果入射角大于一个临界角，光将完全反射回光密介质中，而不是折射进入光疏介质中。

全反射现象在很多实际应用中都得到了广泛应用，例如光纤通信和显微镜观察等。

全反射的原理：全反射现象的原理可以从光的波动性和几何光学两个方面来解释。

从波动性来看，当光从光密介质射入光疏介质时，部分光将被折射，而部分光将被反射。

入射角越大，折射角就越接近于90°，这时候折射光的能量非常小，几乎等于零。

此时，全反射发生。

从几何光学的角度来看，入射角大于临界角时，入射光无法通过光疏介质而呈现反射现象。

光纤通信中的全反射应用：光纤通信是一种基于全反射原理的高速数据传输技术。

光纤中的光信号是由光波在光纤内部的全反射中传输的。

光纤内部被包围着具有高折射率的芯层，而外层则是较低折射率的护层。

当光从光纤进入空气或其他介质时，会发生全反射，从而使光能够在光纤中传播很长的距离而几乎不损失能量。

光纤通信的高速、高清晰、长距离传输能力正是依靠全反射现象实现的。

全反射现象的实际应用：除了光纤通信之外，全反射现象在很多其他实际应用中也扮演着重要的角色。

例如，显微镜的原理就基于全反射。

显微镜通过利用全反射使得光在物镜与载物之间反复总反射来增强其分辨率，从而实现对微小物体的观察。

全反射还被应用在光导板、光隔离器、透镜和棱镜等光学器件中，将光线精确地传播和调整。

全反射现象与折射率的关系：全反射现象与介质的折射率有密切的关系。

折射率是一个介质对光的传播速度影响因素之一，通常被定义为光在真空中传播速度与在介质中传播速度之比。

当光从折射率较高的介质射入折射率较低的介质时，全反射更容易发生。

折射率的不同可以导致临界角的大小变化，从而影响全反射现象的发生。

例如，钻石具有较高的折射率，因此在钻石中观察到的全反射现象非常明显。

总结：全反射现象是光学中的一个重要现象，广泛应用于光纤通信、显微镜和其他光学器件中。

高考物理考点详析光的折射和全反射

1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。

2．折射定律（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

（2）表达式：n =21sin sin θθ。

（3）在光的折射现象中，光路是可逆的。

3．折射率（1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。

（2）定义式：21sin sin θθ=n 。

（3）计算公式：vcn =，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1。

（4）当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角。

4．全反射现象（1）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。

（2）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。

5．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C =n1。

6．光的色散（1）光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。

（2）光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列。

（3）光的色散现象说明： ①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢。

（4）棱镜①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。

②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散。

7．折射定律的理解与应用解决光的折射问题的一般方法：（1）根据题意画出正确的光路图。

（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角。

（3）利用折射定律建立方程进行求解。

8．玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图所示。

9．三棱镜对光路的控制（1）光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如图所示。

了解光的折射和全反射率

显微镜与望远镜
显微镜和望远镜是典型的光学仪器，通过组合多个透镜或反射镜，实现对微小物体或远距离物体的放大观察。
光纤通信技术基础
01 02
光纤的结构与传输原理
光纤由纤芯、包层和护套组成，利用全反射原理实现光信号的传输。当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，光将发生全反射，沿光纤传播。
自然现象
如海市蜃楼、沙漠蜃景等，由于大气密度分布不均匀，使得光线发生全反射，形成虚幻的景象。
03
光的折射与全反射关系探讨
折射与全反射联系
折射和全反射都是光在不同介质间传播时发生的现象。
当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，这种现象叫做光的折射。
当光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，光全部被反射回原介质的现象叫做全反射。
实验步骤和操作
准备实验器材
包括光源、透明介质（如玻璃砖）、测角仪、望远镜等。
搭建实验装置
将光源、透明介质和测角仪依次放置在同一直线上，调整望远镜的高度和角度，使其能够清晰观
察到折射光线。
进行实验测量
打开光源，调整入射角度，观察并记录折射光线的角度。逐渐增大入射角，直到观察到全反射现象，记录此时的入射角度为全反
射临界角。
数据记录和处理
数据记录
在实验过程中，需要记录不同入射角度下的折射光线角度以及全反射临界角的测量值。
数据处理
根据记录的数据，可以计算出透明介质的折射率和全反射临界角。折射率可以通过折射定律（n1*sinθ1 = n2*sinθ2）求得，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2 分别为入射角和折射角。全反射临界角可以通过公式θc = arcsin(1/n)求得，其中n为

知识讲解光的反射、折射、全反射

光的反射、折射、全反射【学习目标】1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律． 2．理解折射率的定义及其与光速的关系．3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题．4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题． 6．了解全反射棱镜和光导纤维．7．明确测定玻璃砖的折射率的原理． 8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤． 9．会进行实验数据的处理和误差分析．【要点梳理】要点一、光的反射和折射1．光的反射现象和折射现象如图所示，当光线入射AO 到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB ，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC ，这种现象叫做光的折射现象，光线OC 称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2θ）．2．反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．3．折射定律（1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即12sin sin θθ=常数．如图所示．也可以用sin sin in r=的数学公式表达，n 为比例常数．这就是光的折射定律．（2）对折射定律的理解：①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n ）小的介质射向折射率（2n ）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）．②折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的人射光线发生折射，定律中的公式就变为12sin 1sin nθθ=，式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义．实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n 值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值，可以看到不同介质的n 值不同，表明n 值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。

高考物理知识点之光的性质

精品基础教育教学资料，仅供参考，需要可下载使用！高考物理知识点之光的性质考试要点基本概念一、光的直线传播1、几个概念①光源：能够发光的物体②点光源：忽略发光体的大小和形状，保留它的发光性。

（力学中的质点，理想化）③光能：光是一种能量，光能可以和其他形式的能量相互转化（使被照物体温度升高，使底片感光、热水器电灯、蜡烛、太阳万物生长靠太阳、光电池）④光线：用来表示光束的有向直线叫做光线，直线的方向表示光束的传播方向，光线实际上不存在，它是细光束的抽象说法。

（类比：磁感线电场线）⑤实像和虚像点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后，若能会聚在一点，则该会聚点称为实像点；若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的，但这光束的反向延长线交于一点，则该点称为虚像点．实像点构成的集合称为实像，实像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接观察；虚像不能用光屏接收，只能用肉眼观察．2．光在同一种均匀介质中是沿直线传播的注意前提条件：在同一种介质中，而且是均匀介质。

否则，可能发生偏折。

如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。

点评：光的直线传播是一个近似的规律。

当障碍物或孔的尺寸和波长可以比拟或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可能偏离原来的传播方向。

二、反射平面镜成像1、反射定律光射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循反射定律．反射定律的基本内容包含如下三个要点：lhxvt① 反射光线、法线、入射光线共面； ② 反射光线与入射光线分居法线两侧； ③ 反射角等于入射角，即21θθ=2．平面镜成像的特点——平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面对称 3．光路图作法——根据成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补画光路图。

4．充分利用光路可逆——在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。

（眼睛在某点A 通过平面镜所能看到的范围和在A 点放一个点光源，该点光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。

光的全反射-PPT

21
课后作业
22
12
全反射现象的应用
全反射棱镜
13
望远镜 14
光导纤维
15
内窥镜
16
鱼眼中的
世界
17
一、光疏介质与光密介质二、全反射
1、全反射 2、临界角 3、发生全反射的条件： 4、临界角的计算：
三、全反射应用
18
巩固练习
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
1
真空
i r’
介质
r
r’ =i
界面
sin i / sin r = 常数
折射率n = sin i / sin r = c/v >1 入射角大于折射角
2
r
真空
界面
介质
i
折射角大于入射角入射角增大折射角也增大
3
某介质的折射率为 3，一束光由介质射入空气，当入射角为30°时，折射角多大？当入射角为60 °时，折射角多大？
用符号 C 表示。
演示
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
发生全反射的条件
① 光线从光密介质到光疏介质 ② 入射角等于或大于临界角
10
介质在空气中的全反射的临界角计算
求解光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临界角C。
临界角C 就是折射角等于90°时的入射角
C
介质
n sin i sin r
当r= 30 °时， i = 60 °

光的反射物理知识点

光的反射物理知识点光的反射物理知识点11.定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。

2、反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。

3. 光的反射过程中光路是可逆的。

4.分类：⑴镜面反射：射到物面上的平行光反射后仍然平行。

条件：反射面平滑。

应用：迎着太阳看平静的水面，特别亮。

黑板反光等，都是因为发生了镜面反射。

⑵漫反射：射到物面上的平行光反射后向着不同的方向，每条光线遵守光的反射定律。

条件：反射面凹凸不平。

应用：能从各个方向看到本身不发光的物体，是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。

5.平面镜成像特点：等大，等距，垂直，虚像。

①像、物大小相等。

②像、物到镜面的距离相等。

③像、物的连线与镜面垂直。

④物体在平面镜里所成的像是虚像。

成像原理：光的反射定理。

☆在研究平面镜成像特点时，我们常用平板玻璃、直尺、蜡烛进行实验，其中选用两根相同蜡烛的目的是：便于确定成像的位置和比较像和物的大小。

光的反射物理知识点21、光源：能够发光的物体叫光源2、光在均匀介质中是沿直线传播的大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折3、光速光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快，光在真空中的传播速度：C = 3×108 m/s，在空气中的速度接近于这个速度，水中的速度为3/4C，玻璃中为2/3C4、光直线传播的应用可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等5、光线光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向(光线是假想的，实际并不存在)6、光的反射光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，这种现象称为光的反射7、光的反射定律反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角可归纳为：“三线一面，两线分居，两角相等”理解：(1) 由入射光线决定反射光线，叙述时要“反”字当头(2) 发生反射的条件：两种介质的交界处;发生处：入射点;结果：返回原介质中(3) 反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当入射角为零时，反射角也变为零度8、两种反射现象(1) 镜面反射：平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出，只能在某一方向接收到反射光线(2) 漫反射：平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去，即在各个不同的方向都能接收到反射光线注意：无论是镜面反射，还是漫反射都遵循光的反射定律更多详细内容：中考物理光学知识点归纳.doc光的反射物理知识点31、光源：能够自行发光的物体叫光源2、光在均匀介质中是沿直线传播的。

第6-8讲光的反射、折射、全反射、干涉、衍射

第 6 讲光的直线传播及光的反射一、光的直线传播和光速（一）基本概念：1．光源：把发光的物体叫做光源。

例如：太阳、电灯、燃烧的蜡烛。

2．光的作用：使物体发热、使照相底片感光、使光电池具有电能3．光源的能量转化。

把其它形成的能转变为光能。

（电灯，把电能转化为光能。

蜡烛，把化学能转化为光能。

太阳，把核能转化为光能。

）4．介质：光能够在其中传播的物质叫做介质。

5．光的传播规律：光在同一均匀介质中，沿直线传播。

6．光线：表示光束传播方向的有向直线。

7．光束：有一定关系的一些光线的集合。

8．眼睛判断物体远近的原理：根据两只眼睛对物体的视线间的夹角，判断物体的位置。

做图法：用物体发出或反射出两条光线，把这两条光线向相反的方向延长，它们的交点就是物体所在的位置。

9．影子的形成：光线照到不透明的物体上，在物理背光面形成的光线照不到的黑暗区域。

10．本影：物体背后完全不受光照的区域。

11．半影：本影周围只有部分光线照到的区域。

12．影响本影和半影面积大小的因素是:发光体的面积和发光体到物体的远近发光体的面积越大，本影面积越小，半影面积越大。

发光体距物体距离越近，本影面积和半影面积越大，越远二者面积越小。

13．光的传播速度c=300000000米/秒14．小孔成像的原理是:光在同一均匀介质中沿直线传播。

月牙通过树叶缝在地上形成的像仍然是月牙，方向正好和天上的月牙方向相反。

（二）针对练习1．判断（1）光源可以发射出无数条光线（2）光线实际上是不存在的（3）光线就是很细的光束（4）光线是用来表示光传播方向的直线（5）白天在月球的本影区域内可见到日全食（6）白天在月球的半影区域里看到的是日偏食（7）夜间在月球全部处于地球半影区域时，能看到月偏食（8）夜里在月球全部处于地球半影区域时，能看到月全食（9）点光源对物体只能形成本影2．小孔成像的原理是。

3．工棚顶上有一个三角小孔，当太阳透过该小孔到达地面时，光斑是；这是现象，形成该现象的原因是__________4．光在真空中的传播速度为；太阳光从发出到达用8分20秒时间，则太阳到地球的距离应该是_________km5．月食时，人站在区域时看到的是月全食；站在区域时看到的是月偏食。

新教材粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用知识点考点解题方法规律归纳总结

第四章光及其应用第一节光的折射定律.................................................................................................. - 1 - 第二节测定介质的折射率.......................................................................................... - 6 - 第三节光的全反射与光纤技术................................................................................ - 10 - 第四节光的干涉........................................................................................................ - 15 - 第五节用双缝干涉实验测定光的波长.................................................................... - 21 - 第六节光的衍射和偏振、激光................................................................................ - 25 -第一节光的折射定律知识点一光的折射定律如图所示，当光线从空气射入介质时，发生折射，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成正比．用公式表示为：sin isin γ＝n．知识点二折射率1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率．2．公式：n＝sin i sin γ．3．意义：折射率与介质的自身性质有关，与入射角大小无关，是一个反映介质光学性质的物理量．4．折射率与光速的关系：不同介质的折射率不同，是由光在不同介质中的传播速度不同引起的，即n＝cv，式中c为光在真空中的传播速度．由于c＞v，故n＞1．考点1光的折射定律和折射率有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，如图所示．你知道这是为什么吗？提示：从鱼身上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，眼睛看到的是鱼的虚像，在鱼的上方，所以叉鱼时要瞄准像的下方，如图所示．(1)光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定．(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角．2．折射光路是可逆的在光的折射现象中，光路是可逆的，即让光线逆着原折射光线射到界面上，光线就逆着原来的入射光线发生折射．3．对折射率的理解(1)关于正弦值：当光由真空射入某种介质时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值的比值是一个常数．(2)关于常数n：入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映了该介质的光学特性．(3)折射率与光速的关系：光在介质中的传播速度v跟介质的折射率n有关，即n＝cv，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都大于1．(4)决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小由介质本身及光的性质共同决定，不随入射角、折射角的变化而变化．【典例1】如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为()A．2B．1.5C．3D．2C[作出光线在玻璃球体内光路图如图所示：A、C是折射点，B是反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD ＝∠COD＝60°，则∠OAB＝30°，即折射角r＝30°，入射角i＝60°，根据折射定律有：n＝sin isin r＝3，故C正确，A、B、D错误．]折射问题的四点注意(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角的确定．(3)利用反射定律、折射定律求解．(4)注意光路可逆性、对称性的应用．考点2光的色散如图所示是一束白光照射到三棱镜上后出现的色散现象，请问玻璃对哪种色光的折射率最大，对哪种色光的折射率最小？提示：由图可知，红光经过棱镜后偏折程度最小，紫光经过棱镜后偏折程度最大，故玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小．1．同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大．2．由n ＝c v 可知，各种色光在同一介质中的光速不同，红光速度最大，紫光速度最小．3．同一频率的色光在不同介质中传播时，频率不变，光速改变⎝ ⎛⎭⎪⎫v ＝c n ＝λf ，波长亦随之改变．【典例2】如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC ，∠A ＝30°，它对红光的折射率为n 1，对紫光的折射率为n 2，在距AC 边d 处有一与AC 平行的光屏，现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB 边射入棱镜．(1)红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少？(2)若两种色光都能从AC 面射出，求在光屏MN 上两光点的距离．[解析] (1)v 红＝c n 1，v 紫＝c n 2，所以v 红v 紫＝n 2n 1． (2)画出两种色光通过棱镜的光路图，如图所示，由图得sin r 1sin 30°＝n 1，sin r 2sin 30°＝n 2，由数字运算得：tan r 1＝n 14－n 21，tan r 2＝n 24－n 22， x ＝d (tan r 2－tan r 1)＝d ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21． [答案] (1)n 2n 1 (2)d ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21复色光通过三棱镜发生色散的规律如图所示，复色光经过棱镜折射后分散开来，是因为复色光中包含多种颜色的光，同一种介质对不同色光的折射率不同．(1)折射率越大，偏折角也越大，经棱镜折射后，越靠近棱镜的底部．(2)折射率大的，在介质中传播速度小，复色光经三棱镜折射后，靠近顶端的色光的传播速度大，靠近棱镜底端的色光的传播速度小．第二节测定介质的折射率[实验目标]1．测量玻璃的折射率．2．学习用插针法确定光路．一、实验原理用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测出入射角i和折射角γ，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝sin isin γ．二、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、刻度尺、铅笔．三、实验步骤(1)如图所示，将白纸用图钉钉在平木板上；(2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线；(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′；(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置；(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B 就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向；(6)连接OO′，入射角i＝∠AON，折射角γ＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中；(7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．四、数据处理方法一：平均值法求出在几次实验中所测sin isin γ的平均值，即为玻璃砖的折射率．方法二：图像法在几次改变入射角、对应的入射角和折射角正弦值的基础上，以sin i值为横坐标、以sin γ值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．求解图线斜率k，则k＝sin γsin i＝1n，故玻璃砖折射率n＝1k．方法三：作图法在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OE(或OE的延长线)交于D点，过C、D两点分别向N′N 作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图所示．由于sin i＝CC′CO，sin γ＝DD′DO，而CO＝DO，所以折射率n1＝sin isin γ＝CC′DD′．五、注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些．(2)入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大．(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上．若宽度太小，则测量误差较大．六、实验误差(1)入射光线和出射光线画得不够精确．因此，要求插大头针时两大头针间距应稍大．(2)入射角、折射角测量不精确．为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱．【典例1】如图所示，关于“测定玻璃的折射率”的实验，回答以下问题．(1)请证明图中的入射光线和射出玻璃砖的光线是平行的；(2)为减小实验误差，入射角大一些好还是小一些好？[解析](1)如图所示，证明：n＝sin i1sin r1＝sin r2sin i2，而r1＝i2，所以i1＝r2，所以入射光线平行于出射光线．(2)大一些好．这样测量的误差会小些，可以减小实验误差．[答案](1)见解析(2)大一些【典例2】小显和小涛同学“用插针法测玻璃棱镜的折射率”．甲乙(1)小显同学按实验步骤，先在纸上插下二枚大头针P1、P2，然后在玻璃棱镜的另一侧插下另外二枚大头针，如图甲所示．则插针一定错误的是________(选填“P3P4”或“P5P6”)，按实验要求完成光路图，并标出相应的符号，所测出的玻璃棱镜的折射率n＝________．(2)小涛同学突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图乙所示．插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作正确的话，则在图乙中右边的插针应该是________(选填“P3P4”“P3P6”“P5P4”或“P5P6”)．[解析](1)光线经三棱镜折射后应该偏向底边，故插针一定错误的是“P5P6”；光路如图；根据光的折射定律：n＝sin θ1 sin θ2．(2)根据光路图可知，经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处后向下偏，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，则图乙中右边的插针应该是P5P6．[答案](1)P5P6见解析图sin θ1sin θ2(2)P5P6第三节光的全反射与光纤技术知识点一光的全反射现象1．光的全反射当光从折射率较大的介质(光密介质)射入折射率较小的介质(光疏介质)时，折射角大于入射角且随入射角增大而增大．当入射角达到一定角度，折射角变成90°，继续增大入射角，折射角将大于90°．此时，入射光线全都被反射回折射率较大的介质中，这种现象称为光的全反射．2．临界角在光的全反射现象中，折射角等于90°时的入射角，记作i c 且sin i c ＝1n ．3．发生光的全反射的两个必要条件(1)光线从光密介质射入光疏介质；(2)入射角等于或大于临界角．知识点二光导纤维的工作原理1．光纤及原理光导纤维简称光纤，它能把光(信号)从一端远距离传输到光纤的另一端，其原理就是利用了光的全反射．2．光纤的构造光纤用的是石英玻璃或塑料拉制成的细丝，光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率．知识点三光纤技术的实际应用1．光缆可以用来传送图像，医学上用来检查人体消化道的内窥镜就是利用了这种性质．2．光纤宽带、光纤电话、光纤有线电视等光纤通信网络进入千家万户．考点1 全反射光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象．(1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？(2)全反射发生的条件是什么？提示：(1)下面的介质折射率大．(2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角．(1)光疏介质和光密介质的比较：种类光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质．2．全反射规律(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．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．【典例1】一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．[思路点拨](1)由圆纸片恰好完全挡住圆形发光面的光线可确定临界角．(2)根据sin i c＝1n可计算折射率．[解析] 根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)，设为θ，且sin θ＝1n ．根据几何关系得：sin θ＝L h 2＋L 2，而L ＝R －r ，联立以上各式，解得n ＝1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2． [答案] 1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2全反射定律的应用技巧(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可．(2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键．(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性．(4)认真规范作出光路图，是正确求解这类题目的重要保证．考点2 光导纤维的应用如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成，内芯对光的折射率要比外套对光的折射率高．请问：在制作光导纤维时，选用的材料为什么要求内芯对光的折射率要比外套对光的折射率高？提示：光只有满足从光密介质射入光疏介质，才会发生全反射．而光导纤维要传播加载了信息的光，需要所有光在内芯中经过若干次反射后，全部到达目的地，所以需要发生全反射，故内芯对光的折射率必须要比外套对光的折射率高．1．构造及传播原理(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm ，如图所示，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．(2)传播原理：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． 2．光导纤维的折射率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，如图所示，则有：sin i c ＝1n ，n ＝sin θ1sin θ2，i 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＝i 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．【典例2】如图所示，一根长为l ＝5.0 m 的光导纤维用折射率n ＝2的材料制成．一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出来，求：(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大．(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少．[思路点拨](1)由光导纤维的折射率可计算临界角．(2)光在光导纤维侧面上发生全反射现象，计算出光的总路程，根据光速可求出传播时间．[解析](1)由n＝cv可得v≈2.1×108 m/s．(2)由n＝sin θ1sin θ2可得光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射．同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端面．由几何关系可以求出光线在光导纤维中通过的总路程s＝2l 3，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间t＝sv≈2.7×10－8s．[答案](1)2.1×108 m/s(2)2.7×10－8s光导纤维问题的解题关键第一步：抓关键点．关键点获取信息光导纤维工作原理：全反射光束不会侧漏光束在侧壁发生全反射“从一个端面射入，从另一个端面射出”，根据这句话画出入射、折射及全反射的光路图，根据全反射的知识求解问题．第四节光的干涉知识点一光的双缝干涉现象将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了明暗相间的条纹．知识点二光产生干涉的条件1．产生稳定干涉图样的条件两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向相同，即光波为相干波，而且两列相干光波到达明(暗)干涉条纹的位置的路程差Δr是波长的整数倍(或半波长的奇数倍)，即满足：Δr＝kλ，k＝0，±1，±2，…(明条纹)Δr＝(2k＋1)λ2，k＝0，±1，±2，…(暗条纹)2．干涉条纹间距公式屏上相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝Ldλ，式中L为观察屏到双缝挡板的距离，d为双缝之间的距离，λ为光的波长．知识点三薄膜干涉1．定义薄膜干涉是光通过薄膜时产生的干涉．薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层．2．应用举例(1)在相机的镜头上通过镀上增透膜产生干涉，增加透射，减少反射．(2)肥皂泡上的颜色是由肥皂膜的前、后表面反射回来的两组光波相遇后形成的．考点1杨氏双缝干涉如图所示是杨氏双缝干涉实验的示意图，请问在该实验中单缝屏和双缝屏分别所起的作用是什么？提示：单缝屏是为了获得具有唯一频率和振动情况的线光源；双缝屏是为了获得两束频率相同、振动情况完全一致的相干光．1．双缝干涉的示意图2．屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总是相反．具体产生亮、暗条纹的条件为(1)亮条纹产生的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：|PS 1－PS 2|＝kλ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3，…)k ＝0时，PS 1＝PS 2，此时P 点位于屏上的O 处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹．k 为亮条纹的级次．(2)暗条纹产生的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：|PS 1－PS 2|＝(2k －1)·λ2(k ＝0,1,2,3，…)k 为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．3．干涉图样的特点(1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等．(2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的．【典例1】如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹．若使用波长为4×10－7 m 的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是()A．P和P1都是亮条纹B．P是亮条纹，P1是暗条纹C．P是暗条纹，P1是亮条纹D．P和P1都是暗条纹[思路点拨](1)光的路程差为半波长的偶数倍时出现亮条纹．(2)光的路程差为半波长的奇数倍时出现暗条纹．B[λ橙λ紫＝6×10－74×10－7＝1.5＝32，P1点对橙光：Δr＝n·λ橙，对紫光：Δr＝nλ橙＝n·32λ紫＝3n·λ紫2，因为P1与P相邻，所以n＝1，P1点是暗条纹．对P点，因为Δr＝0，所以仍是亮条纹，B正确．]分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤(1)由题设情况依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空气)中的波长．(2)由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹．(3)根据明条纹的判断式Δr＝kλ(k＝0,1,2，…)或暗条纹的判断式Δr＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2，…)，判断出k的取值，从而判断条纹数．考点2薄膜干涉及应用如图所示是几种常见的薄膜干涉图样，这些干涉图样是怎样形成的呢？提示：是由薄膜前、后或上、下表面反射光束相遇而产生的干涉．1．薄膜干涉现象(1)现象：①每一条纹呈水平状态排列．②由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹．(2)成因：①如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄．②在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，在某些位置这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些位置，叠加后互相削弱，则出现暗条纹．故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹．③若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹．2．用干涉法检查平面平整度如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的．如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示．(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上)甲乙3．增透膜(1)为了减少光学装置中的反射光的能量损失，可在元件表面涂一层透明薄膜，一般是氟化镁．(2)如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，相互叠加，当路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光产生相消干涉，反射光的能量几乎等于零．增透膜的最小厚度：增透膜厚度d＝(2k＋1)λ4(k＝0,1,2,3，…)，最小厚度为λ4．(λ为光在介质中传播时的波长)(3)由于白光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中一定波长的光相消．(4)因为人对绿光最敏感，一般选择对绿光起增透作用的膜，所以在反射光中绿光强度几乎为零，而其他波长的光并没有完全抵消，所以增透膜呈现淡紫色．【典例2】(多选)光的干涉现象在技术中有重要应用．例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度．如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层．用单色光从上面照射，在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹．如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲)，下列说法正确的是()A．这是空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉B．空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同C．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹D．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸ABC[在标准样板平面和被测平面间形成了很薄的空气薄膜，用单色光从标准平面上面照射，从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光波频率相等，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A正确；在空气层厚度d相等的地方，两列波的波程差均为2d保持不变，叠加时相互加强和削弱的情况是相同的，属于同一条纹，故薄膜干涉也叫等厚干涉，B正确；薄膜干涉条纹，又叫等厚条纹，厚度相同的地方，应该出现在同一级条纹上．图乙中条纹向左弯曲，说明后面较厚的空气膜厚度d，在左面提前出现，故左方存在凹陷现象，C正确，D错误．故本题选ABC．]被测平面凹下或凸起的形象判断法被测平面凹下或凸起的形象判断法——矮人行走法．即把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹．让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走，始终保持脚踏被测板，头顶样板，在行走过程中：(1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下．(2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为一凸起．因此，条纹向薄膜尖端弯曲时，说明下凹，反之，上凸．。

解释并举例说明光的全反射现象。

实验步骤：将棱镜慢慢转动，观察到光线在某一角度时完全反射到屏幕上，形成一条亮线。
实验步骤：将棱镜慢慢转动，观察到光线在某一角度时完全反射到屏幕上，形成一条亮线。
实验原理：当光线从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于或等于临界角，光线就会发生全反射现象。
实验器材：棱镜、光源、屏幕、支架等。
实验注意事项：确保棱镜表面干净，调整光源和屏幕的位置，使光线能够正确射入棱镜。
显微镜：利用全反射现象，将微小物体发出的光聚焦并成像在目镜上，从而观察到微小的细节。
光纤通信：利用全反射现象，将光信号在光纤中传输，实现高速、大容量的信息传输。
光学传感器：利用全反射现象，检测物体的位置、形状、大小等信息，广泛应用于工业、医疗等领域。
太阳能收集器：利用全反射现象来聚焦阳光，提高太阳能的收集效率。
意义：光的全反射现象在光学、通信、水下探测等领域有广泛应用。例如，利用全反射现象可以制作光学仪器、提高光学元件的成像质量；在光纤通信中，全反射现象被用来传递信息；在水下探测中，全反射现象可以帮助我们发现水下目标。
临界角的定义：当入射角增大到某一角度时，光在界面上发生全反射，这个角度叫做临界角。
图像显示：全反射现象用于制造全息图像，实现三维图像的显示。
光学传感器：利用全反射现象检测各种物理量，如压力、温度、位移等。
光学仪器：利用全反射现象来改变光的传播路径，制造出各种光学仪器，如望远镜、显微镜等。
望远镜：利用全反射现象，将远处物体发出的光聚焦并成像在目镜上，从而观察到远处的景物。
光的全反射现象的定义：当光从光密介质射入光疏介质，入射角大于或等于临界角时，光线全部反射回原介质的现象。
临界角的定义：当入射角增大到某一角度时，光在界面上发生全反射，这个角度叫做临界角。

光的全反射现象解释

光的全反射现象解释光是一种电磁波，它在光密介质和光疏介质之间传播时会出现折射现象。

然而，在某些特定情况下，当光从光密介质射向光疏介质时，折射角会大于入射角的临界角，此时光将完全发生反射，不再折射进入光疏介质。

这种现象被称为光的全反射。

一、现象解释光的全反射现象是由光在不同介质中的传播速度差异引起的。

当光从光密介质（如玻璃）射向光疏介质（如空气）时，光的传播速度由快变慢，根据折射定律可知，入射角度增大时，折射角度也会增大。

当入射角等于临界角时，折射角接近90度，光在光疏介质中无法继续传播，会完全发生反射。

此时，入射光束与界面垂直，通过光密介质发射的光全部被反射回去，不会透射到光疏介质中。

由于光在光密介质中有一定的传输损耗，全反射现象得以减少能量损失，并在光纤通信等领域得到广泛应用。

二、光的全反射条件光的全反射现象发生的条件主要有两个方面：1. 光线由光密介质射入光疏介质时，入射角大于等于临界角。

临界角是指入射角使得折射角等于90度的角度。

2. 光密介质的折射率大于光疏介质的折射率。

折射率是光在不同介质中传播速度的比值，通常大于1。

满足以上两个条件时，光就会发生全反射现象。

三、应用光的全反射现象在科学和工程应用中具有重要意义。

1. 光纤通信：光纤作为一种特殊材料，利用光的全反射现象来实现信号的传输。

光在光纤中不断全反射，可以长距离地传输光信号，广泛应用于通信、互联网和电视等领域。

2. 显微镜：显微镜利用光的全反射现象，使得显微镜能够观察到非常小的细胞和微生物。

通过调整入射角度，可以使观察者更清晰地观察被观察物体的细节。

3. 水下世界观察：在水面上看下面的水或观看鱼儿等生物时，表面的水经历全反射，因此看到的都是反射回来的光线，使我们可以看到水中的景象。

四、总结光的全反射现象是光从光密介质射向光疏介质时的一种特殊现象。

当入射角大于临界角时，光束将完全反射回光密介质中，不再折射进入光疏介质。

这一现象在光纤通信、显微镜观察和水下世界观察中得到广泛应用。

光的反射与全反射

光的反射与全反射光是一种电磁波，其在介质之间传播时会发生反射和折射现象。

光的反射是指光束从一个介质的界面上发生反弹的现象，而全反射是指入射角大于临界角时，光束完全被反射回原介质的现象。

1. 光的反射当光束从一种介质传播到另一种介质时，遇到介质界面时会发生反射现象。

根据光的特性，光的反射符合以下两个定律：（1）光的入射角等于光的反射角，即θi = θr；（2）光的入射平面、反射平面和法线三者共面。

光的反射可以应用于各个方面，例如镜子反射、车灯反光等。

反射给人们的生活带来了许多便利，也有助于光学仪器和装置的应用。

2. 全反射全反射是光在光从一种介质射入另一种光密介质时，当入射角大于界面的临界角时发生的现象。

临界角是指使折射角为90度的入射角度。

光的全反射现象主要发生在从光密介质射入光疏介质时。

在全反射发生时，光束无法通过界面继续传播，而是被完全反射回原介质。

全反射在光纤通信、光学显微镜等领域有重要应用。

3. 全反射的应用（1）光纤通信：光纤是一种能够将信息以光信号的形式传输的光学器件。

光纤的传输主要依靠光的全反射原理。

当光从光密介质（光纤芯）射入光疏介质（光纤壳）时，可以利用全反射使光信号沿着光纤传输，避免了信号的衰减和干扰。

（2）显微镜：显微镜是观察微观物体的重要设备。

显微镜的光路中，使用了透镜和物镜等光学元件。

其中，在物镜与物体接触的界面上，发生全反射现象，使得观察者能够清晰地看到样本细节。

（3）激光器：激光器是一种产生高强度、单色和相干性光束的光学装置。

在激光器中，光的全反射作用用于构建光学腔，使得激光能够不断被放大和反射，最终形成一束聚焦度高、激光强度均匀的激光束。

总结：光的反射使我们能够看到周围的物体，并应用于镜子、反光衣等日常生活中。

而全反射现象则在光纤通信、显微镜、激光器等领域扮演着重要的角色。

了解和应用光的反射与全反射原理，能够更好地理解和运用光学现象。

光的全反射与光纤

光的全反射与光纤光的全反射是光学中的一个重要现象，它在光纤的工作原理中发挥着关键作用。

本文将介绍光的全反射的原理及其在光纤中的应用。

一、光的全反射的原理光是一种电磁波，其传播遵循折射定律。

当光从一种介质传播到另一种折射率较低的介质时，光线会发生折射。

然而，当光从折射率较高的介质传播到折射率较低的介质时，情况就不同了。

根据折射定律，当入射角大于一个特定的临界角时，光将发生全反射，即全部反射回原介质中。

光的全反射现象是基于能量守恒和动量守恒的原理，入射光的能量将完全返回到原介质内，而折射光的能量为零。

二、光的全反射在光纤中的应用光纤是一种利用光的全反射进行信号传输的技术。

光纤由内芯和外包层组成，内芯是折射率较高的材料，外包层则是折射率较低的材料。

光信号通过内芯的全反射来实现光的传输。

在光纤中，光信号通过光的全反射在纤芯内部反复发生反射，从而沿着光纤传输。

由于光的全反射的特性，光信号可以在光纤中长距离传输，而且无需外界干扰。

光的全反射不仅使光信号可以传输，而且还使光信号能够有效地防止损耗。

由于光在光纤中的传输是基于反射的，因此光损耗非常小，使得光纤成为一种优秀的传输媒介。

光纤的应用非常广泛，主要用于通信领域。

光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优点，成为现代通信的主要方式。

同时，光纤还广泛用于医疗、传感、工业控制等领域。

三、光纤技术的发展和前景随着科技的不断进步，光纤技术也在不断发展。

目前，光纤通信已经进入了高速、大容量的时代。

光纤通信网络已经覆盖了全球，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

未来，随着物联网、云计算等技术的快速发展，对通信带宽的需求将会呈现爆发式增长。

光纤作为一种高效可靠的传输媒介，将继续发挥其重要作用。

同时，随着纤芯材料、传输技术的不断突破和创新，光纤技术也将迎来更广阔的发展前景。

总结：光的全反射是光学中的重要现象，通过折射定律及临界角的原理解释。

在光纤中，光的全反射被应用于信号传输，使光信号可以长距离传输且损耗极小。

光的全反射知识点

光的全反射知识点一、全反射现象。

1. 定义。

- 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90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。

2. 临界角。

- 光从某种介质射向真空（或空气）时的临界角C满足sin C=(1)/(n)（n为该介质的折射率）。

例如，对于水（n = 1.33），其临界角C=arcsin(1)/(1.33)≈48.8^∘。

- 注意：临界角是光从某种介质射向真空（或空气）时的特殊角度，计算时要根据具体的介质折射率准确计算。

二、发生全反射的条件。

1. 光从光密介质射入光疏介质。

- 光密介质和光疏介质是相对的概念。

例如，水相对于空气是光密介质，而玻璃相对于水又是光密介质。

折射率n_1>n_2的两种介质，n_1对应的介质就是光密介质，n_2对应的介质就是光疏介质。

2. 入射角大于或等于临界角。

- 当入射角等于临界角时，开始发生全反射；当入射角大于临界角时，全反射现象更明显。

三、全反射的应用。

1. 光纤通信。

- 光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成。

内芯的折射率比外套的大，光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射，从而使携带信息的光在内芯中沿着光纤传播，减少了光在传播过程中的损失，实现了远距离的信息传输。

2. 全反射棱镜。

- 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。

当光垂直于棱镜的一个直角边射入棱镜时，由于光在棱镜中的传播速度小于在空气中的传播速度（即棱镜相对空气是光密介质），在斜边与空气的界面上，入射角为45°，大于玻璃相对于空气的临界角（一般玻璃的临界角小于45°），所以光会发生全反射，改变传播方向。

全反射棱镜在光学仪器中常用来改变光路方向。

《光的全反射及其应用》知识清单

《光的全反射及其应用》知识清单一、光的全反射的定义当光从光密介质射向光疏介质时，入射角增大到一定程度，折射光线会完全消失，只剩下反射光线，这种现象就叫做光的全反射。

要发生光的全反射，需要满足两个条件：一是光从光密介质射向光疏介质；二是入射角大于或等于临界角。

临界角是指折射角为 90°时对应的入射角。

临界角的大小与两种介质的折射率有关，其计算公式为：sinC ＝1 ／n，其中C 表示临界角，n 表示光密介质对光疏介质的相对折射率。

二、光的全反射的原理我们可以通过光的折射定律来理解光的全反射。

折射定律指出，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

当入射角逐渐增大时，折射角也会随之增大。

当入射角增大到使折射角达到 90°时，如果再增大入射角，就不会有折射光线了，此时就发生了全反射。

从能量的角度来看，在光的折射过程中，一部分光能会折射进入另一种介质，而在全反射时，入射光的能量全部被反射回原来的介质。

三、光的全反射的特点1、光的全反射时，反射光的强度很高，几乎没有能量损失。

2、全反射发生时，不存在折射光。

3、全反射现象中的光路是可逆的。

四、光的全反射的常见现象1、海市蜃楼在炎热的夏天，海面上方的空气温度比上层空气温度低，空气的折射率是随温度变化的，温度越低折射率越大。

因此，下层空气属于光密介质，上层空气属于光疏介质。

当远处物体的光线射向海面时，不断折射，入射角逐渐增大，当大于临界角时就会发生全反射，从而使物体的像出现在空中，形成海市蜃楼。

2、光纤通信光纤由内芯和包层组成，内芯的折射率大于包层的折射率。

当光线从内芯射向包层时，入射角大于临界角就会发生全反射，使光线在光纤内不断反射传输，实现远距离、高速率的通信。

3、潜水镜潜水镜的镜片利用了光的全反射原理。

当光线从水中射向镜片时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射，从而让潜水者在水下能够清晰地看到周围的景象。

4、钻石的闪耀钻石具有很高的折射率，当光线进入钻石内部时，会在多个界面发生全反射，使得钻石看起来璀璨夺目。