全反射的概念
2 全反射
2 全反射一、全反射1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质. (2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质. (3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的. 2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.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，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sin C ＝1n .(3)全反射发生的条件①光从光密介质射入光疏介质. ②入射角等于或大于临界角. 二、全反射棱镜1.形状：截面为等腰直角三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点(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. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小. 三、光导纤维1.原理：利用了光的全反射.2.构造：由内芯和外套两层组成.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.3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等.4.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等.一、全反射1.全反射现象 (1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①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.②全反射的临界角C 和折射率n 的关系：sin C ＝1n .(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，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，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射. 例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)()二、全反射棱镜全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目方式一方式二方式三光路图入射面AB AC AB全反射面AC AB、BC AC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)例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2所示.方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是()图2三、光导纤维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，直径只有几微米到一百微米，如图3所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率图3(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信号，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，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝1n，n＝sin θ1sin θ2，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n2－1.由图4可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝ 2.图4以上是光从光导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.例3 如图5所示，AB 为一直光导纤维，A 、B 之间距离为s ，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A 点传输到B 点所用时间为t ，求光导纤维所用材料的折射率n .(已知光在真空中的传播速度为c )图5四、全反射的应用 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.(2)若光由介质进入空气(真空)时，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、运算及变换并进行动态分析或定量计算. 例4 一厚度为h 的玻璃板水平放置，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)，求玻璃板的折射率..1.(对全反射的理解)(多选)如图6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，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )图6A.假若三条光线中只有一条在O 点发生了全反射，那一定是aO 光线B.假若光线bO 能发生全反射，那么光线cO 一定能发生全反射C.假若光线bO 能发生全反射，那么光线aO 一定能发生全反射D.假若光线aO 恰能发生全反射，那么光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线的亮度大2.(全反射棱镜)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去.某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n >2)组成，棱镜的横截面如图7所示.一平行于横截面的光线从O 点垂直AB 边射入棱镜，先后经过AC 和CB 边反射后，从AB 边的O ′点射出，则出射光线是( )图7A.平行于AC 边的光线①B.平行于入射光线的光线②C.平行于CB 边的光线③D.沿AB 边的光线④3.(光导纤维)如图8所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2.若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是( )图8A.n 1<n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcB.n 1<n 2，光通过光缆的时间大于n 1LcC.n 1>n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcD.n 1>n 2，光通过光缆的时间大于n 1Lc4.(全反射的应用)如图9所示的圆柱形容器中盛满折射率n＝2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L＝2H，在圆心正上方高度h处有一点光源S，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，h应该满足什么条件？图9一、选择题考点一对全反射的理解1.关于全反射，下列叙述中正确的是()A.发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B.光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C.光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D.光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象2.(多选)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定的距离之外，地面显得格外的明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影.但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是()A.同海市蜃楼的光学现象具有相同的原理，是由于光的全反射作用造成的B.“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C.太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D.太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射3.(多选)(2018·厦门一中高二下学期期中)夏天，海面上的下层空气的温度比上层低.我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射.人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图1所示，下列说法中正确的是()图1A.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C.A是蜃景，B是景物D.B是蜃景，A是景物4.(多选)如图2所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则()图2A.只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C.不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象5.(2018·北京101中学高二下学期期中)如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是()考点二全反射棱镜6.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在自行车尾灯上，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯由透明介质做成，其外形如图3所示.下列说法中正确的是()图3A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射考点三光导纤维7.光导纤维的结构如图4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()图4A.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8.光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用.如图5所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO＝127°，∠BOC ＝120°，真空中光速c＝3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.则()图5A.光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108 m/sB.光在该有机玻璃中的折射率为1.8C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°D.若将该材料做成长300 km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s考点四全反射的应用9.如图6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光板之间来回发生反射，进入玻璃管底部，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()图6A.玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强B.玻璃管被液体包住之后，出射光消失C.玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱D.玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变10.如图7所示，一个透明玻璃球的折射率为2，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是()图7A.2B.3C.4D.5二、非选择题11.如图8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.图8(1)该玻璃棒的折射率为__________；(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射.12.图9为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.图9(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.2 全反射[学科素养与目标要求]物理观念：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.了解全反射棱镜和光导纤维.科学思维：利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题.科学探究：采用实验观察、猜想、验证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等.一、全反射1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质. (2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质. (3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的. 2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.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，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sin C ＝1n .(3)全反射发生的条件①光从光密介质射入光疏介质. ②入射角等于或大于临界角. 二、全反射棱镜1.形状：截面为等腰直角三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点(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. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小. 三、光导纤维1.原理：利用了光的全反射.2.构造：由内芯和外套两层组成.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.3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等.4.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等.一、全反射当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？ 答案 不正确.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质.而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射.1.全反射现象 (1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①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.②全反射的临界角C 和折射率n 的关系：sin C ＝1n .(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，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，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射. 例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)( )答案 D解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C ＝1n ＝22，得C ＝45°＜θ＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D 正确. 二、全反射棱镜如图所示，已知玻璃的折射率为1.5，甲图中当光线垂直BC 面入射时，光线到达AC 面的入射角是多少？能否发生全反射？乙图中当光线垂直AC 面入射时，光线到达AB 面的入射角是多少？能否发生全反射？答案 45° 能发生全反射 45° 能发生全反射全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式方式一方式二方式三项目光路图入射面AB AC AB全反射面AC AB、BC AC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)例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2所示.方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是()图2答案 B解析四个选项的光路图如图所示：可知B项正确.三、光导纤维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.构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？答案内芯的折射率大.因为当内芯的折射率大于外套的折射率时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传到另一端.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，直径只有几微米到一百微米，如图3所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率图3(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信号，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，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，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4可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝ 2.图4以上是光从光导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.例3 如图5所示，AB 为一直光导纤维，A 、B 之间距离为s ，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A 点传输到B 点所用时间为t ，求光导纤维所用材料的折射率n .(已知光在真空中的传播速度为c )图5答案cts解析 设光导纤维所用材料的折射率为n ，则有sin α＝sin C ＝1nn ＝c vt ＝s sin αv ＝s v sin α 由以上三式解得t ＝s c n ·1n＝sn 2c，所以n ＝ct s. [学科素养] 例3是全反射知识的应用，注意挖掘题目中隐含条件，“恰好”“刚好”暗含的条件是入射角等于临界角.本题意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.四、全反射的应用 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.(2)若光由介质进入空气(真空)时，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、运算及变换并进行动态分析或定量计算. 例4 一厚度为h 的玻璃板水平放置，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)，求玻璃板的折射率. 答案1＋(h R －r)2解析 如图所示，从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线射到玻璃板上表面A ′点恰好发生全反射，则有sin C ＝1n又由几何关系：sin C ＝LL 2＋h 2，其中L ＝R －r 联立以上各式解得n ＝L 2＋h 2L＝1＋(h R －r)2.1.(对全反射的理解)(多选)如图6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，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )图6 A.假若三条光线中只有一条在O 点发生了全反射，那一定是aO 光线 B.假若光线bO 能发生全反射，那么光线cO 一定能发生全反射 C.假若光线bO 能发生全反射，那么光线aO 一定能发生全反射D.假若光线aO 恰能发生全反射，那么光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线的亮度大 答案 ACD解析 在玻璃砖直径界面，光线aO 的入射角最大，光线cO 的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.假若只有一条光线发生了全反射，那一定是aO 光线，因为它的入射角最大，所以选项A 对；假若光线bO 能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO 的入射角更大，所以光线aO 一定能发生全反射，光线cO 的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此光线cO 不一定能发生全反射，所以选项B 错，C 对；假若光线aO 恰能发生全反射，则光线bO 和光线cO 都不能发生全反射，但光线bO 的入射角更接近于临界角，所以光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线强，即光线bO 的反射光线亮度较大，所以D 对.2.(全反射棱镜)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去.某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n >2)组成，棱镜的横截面如图7所示.一平行于横截面的光线从O 点垂直AB 边射入棱镜，先后经过AC 和CB 边反射后，从AB 边的O ′点射出，则出射光线是( )图7 A.平行于AC 边的光线① B.平行于入射光线的光线② C.平行于CB 边的光线③ D.沿AB 边的光线④ 答案 B解析 由题意可知，等腰直角棱镜的折射率n >2，且sin C ＝1n ，得临界角小于45°，由题图可得，光从空气进入棱镜，因入射角为0°，所以光线不偏折.当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆可知，出射光线是②，即平行于入射光线，故B 正确，A 、C 、D 错误.3.(光导纤维)如图8所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2.若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是( )图8A.n 1<n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcB.n 1<n 2，光通过光缆的时间大于n 1LcC.n 1>n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcD.n 1>n 2，光通过光缆的时间大于n 1Lc答案 D解析 光从光密介质射入光疏介质，才可能发生全反射，故n 1>n 2；光在内芯传播的路程s ＝Lsin θ，光在内芯的传播速度v ＝c n 1，所以光通过光缆的时间t ＝s v ＝n 1Lc sin θ，故D 正确.4.(全反射的应用)如图9所示的圆柱形容器中盛满折射率n ＝2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L ＝2H ，在圆心正上方高度h 处有一点光源S ，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S 发出的光，h 应该满足什么条件？图9 答案 H >h ≥(3－1)H解析 要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S 发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像S ′，如图 所示，当光射向水面时，入射角不大于临界角，光线才能射入空气中.则入射角i ≤C ，C 为全反射临界角，则有：sin C ＝1n根据几何关系得：sin i ＝L 2(L 2)2＋(H ＋h )2，且L ＝2H解得：h ≥(3－1)H 故H >h ≥(3－1)H .。
第6章--3 全反射 全折射 (1)概述
R 1）。
1 ，要求 2 1 ，电磁波由光密媒质入射到光疏媒质。
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
2. 对全反射的进一步讨论
θ i <θc 时，不产生全反射。
c
2 1
1 θ i =θc 时， sin t sin c 1 2
t 90o
R // R 0
B
arcsin
2 1
布儒斯特角或偏振角
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
2.对垂直极化波的情况
2 cos1 1 cost R 0 2 cos1 1 cost
sin t 1 折射定律： sin i 2
cos1
只有当 1
2 cosi 1 cost 0
何时入射波全部被折射，无反射波？ R 0
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
波的全折射现象：
当入射波以某一角度入射时，入射波在分界面处全部
透射于第二种媒质中，不发生反射的现象。
1 .对平行极化波的情况：
R//
又，折射定律：
1 cos1 2 cost 0 1 cos1 2 cost
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
一般的平面波以布儒斯特角入射时情况如何？
如果电磁波以任意极化方式并以布儒斯特角入射，由于只有平行极
化波在入射角等于布儒斯特角时的反射才等于零，则反射波中只有垂直
极化波。这就是极化滤除效应。
请问：
一圆极化波布儒斯特角斜入射时，反射波是什么极化方式？
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
1 0 , 2 2.25 0 , 1 2 0
布儒斯特角θb ：使平行极化波的反射系数等于0 的角。
第4章 2 全反射
2全反射[学习目标] 1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性。
2.知道光的全反射，会利用全反射解释有关现象(重点)。
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(重难点)。
4.了解全反射棱镜和光导纤维。
一、全反射1．光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较________(填“大”或“小”)的介质。
(2)光密介质：折射率较________(填“大”或“小”)的介质。
(3)光疏介质与光密介质是________(填“相对”或“绝对”)的。
2．全反射现象(1)全反射：光从______介质射入________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________光的现象。
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于________时的入射角．光从________射入________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＝________。
(3)全反射发生的条件①光从________介质射入________介质。
②入射角________________临界角。
“因为玻璃密度较大，所以一定是光密介质”，这种说法对吗？______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________1．光疏介质和光密介质(1)光疏介质和光密介质的比较光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。
光的折射与全反射知识点总结
光的折射与全反射知识点总结光的折射和全反射是光学中非常重要的现象和概念。
通过研究折射和全反射的特点和原理，我们可以更深入地了解光的传播规律和光在不同介质中的行为。
本文将对光的折射和全反射的知识点进行总结。
一、光的折射1. 折射现象：当光从一种介质传播到另一种介质时，由于两种介质的光速度不同，光线会发生偏折的现象，这就是折射现象。
2. 折射定律：光的折射现象遵循折射定律，即斯涅尔定律。
根据斯涅尔定律，光线在两个介质之间传播时，入射角、折射角和两个介质的折射率之间有一定的关系，可以用如下公式表示：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)。
其中，n1和n2分别表示两个介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
3. 折射率：折射率是介质对光的折射能力的度量，是一个与介质的性质相关的物理量。
折射率越大，光的速度越慢，折射弯曲程度越大。
4. 全反射：当光从光密介质（折射率较大）入射到光疏介质（折射率较小）时，当入射角大于一定的临界角时，光将完全发生反射，不发生折射。
这种现象称为全反射。
二、全反射1. 全反射的条件：光发生全反射需要满足两个条件。
首先，光需要从光密介质入射到光疏介质，使得折射角大于90度。
其次，入射角需要大于临界角。
2. 临界角的计算：临界角可以通过折射定律计算得出。
当折射角为90度时，入射角达到临界角。
假设两个介质的折射率为n1和n2，则临界角可以通过如下公式计算：θc = arcsin(n2 / n1)。
3. 光纤的应用：全反射在光纤中得到了广泛的应用。
光纤是一种可以将光信号传输的光学器件，其基本原理就是利用了光的全反射现象。
光信号通过光纤的内部发生反射，从而实现了光信号的传输。
总结：光的折射和全反射是光学中重要的现象和原理。
通过折射定律可以计算光线在两种介质之间的入射角和折射角的关系，而全反射则是当光从光密介质入射到光疏介质时，避免发生折射的现象。
这些知识点对于理解光的传播和应用具有重要意义，例如光纤通信等。
《全反射教案》
《全反射教案》word版第一章：全反射的概念与条件1.1 教学目标：让学生了解全反射的基本概念。
让学生掌握全反射发生的条件。
1.2 教学内容：介绍全反射的定义。
解释全反射发生的条件：光从光密介质进入光疏介质，入射角大于临界角。
1.3 教学方法：使用PPT展示全反射的图像和实例。
通过提问方式引导学生思考全反射的条件。
1.4 教学活动：引导学生观察全反射的图像，让学生理解全反射的概念。
让学生通过实际操作，使用玻璃和水来观察全反射现象。
第二章：全反射的数学表达2.1 教学目标：让学生掌握全反射的数学表达式。
让学生了解全反射角度的计算方法。
2.2 教学内容：介绍全反射的数学表达式：\[ \sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1} \]解释临界角的计算方法。
2.3 教学方法：使用PPT展示全反射的数学表达式和计算方法。
通过例题引导学生理解和应用全反射的数学表达式。
2.4 教学活动：让学生通过例题计算全反射角度。
引导学生进行小组讨论，分享计算全反射角度的方法。
第三章：全反射的应用3.1 教学目标：让学生了解全反射在实际中的应用。
让学生掌握全反射在光纤通信中的应用。
3.2 教学内容：介绍全反射在光纤通信中的应用：光纤的传输原理。
解释全反射在其他领域的应用，如全反射望远镜。
3.3 教学方法：使用PPT展示全反射在光纤通信中的应用。
通过实例引导学生了解全反射在其他领域的应用。
3.4 教学活动：让学生观察光纤通信的实验装置，了解全反射在光纤通信中的应用。
引导学生进行小组讨论，分享全反射在其他领域的应用实例。
第四章：全反射的实验观察4.1 教学目标：让学生通过实验观察全反射现象。
让学生了解实验中全反射的观察方法。
4.2 教学内容：介绍全反射实验的原理和实验装置。
解释实验中如何观察全反射现象。
4.3 教学方法：使用PPT展示全反射实验的原理和实验装置。
通过实验引导学生观察全反射现象。
4.4 教学活动：让学生进行全反射实验，观察全反射现象。
全反射角公式
全反射角公式在我们的物理世界中，有一个挺有趣的概念，叫做全反射角公式。
咱先来说说啥是全反射。
你想象一下，光在不同介质中穿梭，就好像一个调皮的孩子在不同的游乐场玩耍。
当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大到一定程度，光就会被“弹回来”，全部反射回原来的介质，这种现象就是全反射。
那全反射角公式是啥呢？它就像是一把神奇的钥匙，能帮我们算出这个“临界的角度”。
全反射角公式是：sin C = 1 / n ，这里的 C 就是全反射角，n 是光从一种介质进入另一种介质时的折射率。
记得有一次，我带着一群学生去实验室做光的折射和全反射实验。
我们用玻璃砖、激光笔这些简单的工具，想要亲眼见证光的奇妙行为。
有个小家伙特别积极，自告奋勇要来操作激光笔。
一开始，他随意地调整着入射角，光一会儿折射，一会儿反射，搞得他有点迷糊。
我就引导他：“咱们得找到那个神奇的角度，让光全部被反射回来。
”他瞪大了眼睛，一脸认真，小心翼翼地改变着入射角。
当光终于在某个角度完全反射回去的时候，他兴奋得跳了起来，大喊：“老师，我做到啦！”那一刻，我能感觉到他对物理的兴趣被点燃了。
在实际生活中，全反射角公式也有不少应用呢。
比如光纤通信，就是利用了光的全反射原理。
光线在光纤内部不断地全反射，就能快速而准确地传输信息。
还有潜水员在水下看水面上方的景象时，也会涉及到全反射的现象。
如果角度不对，可能看到的就是一片模糊或者奇怪的景象。
再比如，珠宝鉴定中，通过观察宝石内部的全反射现象，可以判断宝石的品质和真伪。
总之，全反射角公式虽然看起来只是一个简单的数学表达式，但它背后隐藏着光的奇妙世界，等待着我们去探索和发现。
就像那个在实验室里兴奋不已的孩子一样，只要我们用心去感受，物理的世界充满了惊喜和乐趣。
希望大家通过对全反射角公式的学习，能更加深入地理解光的行为，也能在生活中发现更多与它相关的有趣现象。
让我们一起在物理的海洋里畅游，不断探索未知的奥秘！。
全反射课件—高二上学期物理人教版选择性必修第一册
课堂小结
全反射
光疏介质、光密介质 定义
全反射 全反射的产生条件
全反射
临界角C sin C 1
n
全反射原理的应用实例
全反射棱镜 光导纤维
再见
理论制造的光导纤维。 （1）光传播的路径有特点：当有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
逐渐减小或增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 逐渐减小或增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 （2）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。 下列关于光纤的说法中正确的是（ ） 高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。 (4)光导纤维的优点：容量大，衰减小，抗干扰强。 思考：你知道为什么炎热夏天柏油路面有时看起来特别明亮吗？水中的气泡看上去特别明亮，这又是为什么呢？ 这都是发生了全反射现象，今天我们就来学习全反射。 （3）海市蜃楼和沙漠蜃景 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
视频：观察反射、折射和全反射现象。 激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在 将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。
C．光在介质2中的速度最小 学习难点：1、判断是否发生全反射画出光路图
（演2示）：发观生察全反反射外射、的折套条射件和与全反外射现界象的界面上发生全反射
A．内芯的折射率比外套的小，光传播时在 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;
（3）与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。 知道全反射棱镜、光导纤维及其应用;
内芯与外套的界面上发生全反射 （1）截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜,当光线垂直任意一个表面射入时,在棱镜内部都能发生全反射,所以这样的棱镜叫全反射棱镜。
初中物理的解析光的折射定律与光的全反射
初中物理的解析光的折射定律与光的全反射光的折射定律是物理学中的一个重要概念，用于描述光线从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
本文将详细解析光的折射定律以及与之相关的光的全反射现象。
一、光的折射定律光的折射定律描述了光从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
根据折射定律，光线在两个介质的交界面上发生折射时，入射角、折射角和两个介质的折射率之间存在一定的关系。
设光线从第一个介质进入第二个介质，入射角为θ₁，折射角为θ₂，第一个介质的折射率为n₁，第二个介质的折射率为n₂。
则根据光的折射定律可得：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中，sinθ₁为入射角的正弦值，sinθ₂为折射角的正弦值。
根据光的折射定律，我们可以解释一些常见的现象，比如光在不同介质边界上的偏折现象、光的色散现象等。
二、光的全反射光的全反射是光线从光密介质射向光疏介质时的一种特殊现象，当入射角大于某个临界角时，折射角将无解，光线将完全反射回光密介质中，不再传播到光疏介质中。
设光密介质的折射率为n₁，光疏介质的折射率为n₂，临界角为θ_c。
当入射角大于临界角时，即θ₁ > θ_c，折射角不存在，光线将发生全反射。
临界角的计算公式为：θ_c = arcsin(n₂/n₁)其中，arcsin为反正弦函数。
光的全反射现象在实际应用中有着广泛的应用，比如光纤通信中的信号传输、显微镜中的观察等。
三、实验演示与应用为了验证光的折射定律和光的全反射现象，我们可以进行一些简单的实验演示。
1. 光的折射实验取一块透明的玻璃板和一个直尺，将直尺竖直放置，并将玻璃板倾斜支在直尺上。
然后，用一支光线垂直射向玻璃板，观察光线经过玻璃板后的折射现象。
通过改变入射角和观察折射角的变化，可以验证光的折射定律。
2. 光的全反射实验取一块光密介质的透明棱镜，将一束光线斜射进入棱镜中，并逐渐增大入射角。
当入射角大于临界角时，观察光线的全反射现象。
通过测量不同材料的临界角，可以验证光的折射定律和光的全反射现象。
全反射
“全反射”是高中物理第三册的必修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。
全反射现象研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为下一节“棱镜”的学习作了铺垫。
同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。
全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。
学生对物理现象和知识的理解、判断、分析和推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，这就要求教师在设计中要对教学手段有针对性地选择和优化处理，提高学生分析、归纳及抽象思维的能力，同时使学生积极、主动地参与到教学探究过程中来，让学生在获得知识与技能的过程中学会学习并获得积极的情感体验。
案例片段一：现象情境导入设计。
多媒体展示广西南宁南湖大桥美丽的彩帘水幕瀑布夜景图片，在学生欣赏美景之余，引发学生思考：光为什么会沿弯曲的水流传播？分析：以南宁夜景作引入，让学生有种亲近感，熟悉的地方也有美丽的风景，让学生体会到物理与美的有机结合。
学生是见过彩帘瀑布的，但没有想到其中蕴含着丰富的物理知识，教师引导学生注意观察，产生疑问，从而激发学生学习的兴趣。
案例片段二：逻辑困惑情境设计。
①一束光从空气中斜射到与水的分界面处，入射角与折射角相比，哪个角较大？若已知水的折射率为1.3，入射角为60°，求此时的折射角多大？(学生可以很快得出结论)②如果把条件改成光从水斜射到与空气的分界面处，其他条件不变又如何？分析：探究要始于问题，而问题源于质疑，质疑往往出现在新旧认知发生冲突之时。
在问题②中学生计算出折射角的正弦值大于1，出现了与数学常识相悖的情况，显然不合理，问题出在哪里？这让学生大为不解。
从心理学的角度看，一个出乎意料或与常理相悖的问题，能引发认知冲突，激发学生的探究欲望，此时可因势利导提出本节要研究的课题：“光的全反射”。
光学知识点光的折射与全反射
光学知识点光的折射与全反射光学知识点：光的折射与全反射在我们日常生活中，光的现象无处不在。
从我们看到水中的鱼似乎位置发生了变化，到光纤通信中光的高效传输，都涉及到光的折射与全反射这两个重要的光学知识点。
接下来，让我们一起深入了解一下它们。
首先，咱们来说说光的折射。
当光从一种介质斜射入另一种介质时，它的传播方向一般会发生改变，这种现象就叫做光的折射。
为了更好地理解光的折射，我们得先认识几个关键的概念。
一个是入射角，它指的是入射光线与法线的夹角。
另一个是折射角，即折射光线与法线的夹角。
还有一个重要的概念是折射率，它是反映两种介质光学性质的物理量。
光的折射遵循一定的规律，那就是折射定律。
简单来说，就是入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，这个常数就等于两种介质的折射率之比。
那光为什么会发生折射呢？这是因为光在不同介质中的传播速度不同。
当光从光速快的介质进入光速慢的介质时，折射角会小于入射角；反之，当光从光速慢的介质进入光速快的介质时，折射角会大于入射角。
光的折射现象在生活中有很多有趣的例子。
比如把一根筷子插入水中，从水面上方看，筷子好像折断了。
这就是因为光从空气进入水发生折射，我们的眼睛沿着折射光线的反向延长线去看，就觉得筷子好像断了。
再比如，我们看水底的石头，会觉得石头比实际位置浅，也是光的折射在“作怪”。
接下来，咱们聊聊光的全反射。
当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角增大到一定程度，折射光线就会消失，只剩下反射光线，这种现象就是全反射。
能发生全反射是有条件的。
首先，光必须从光密介质射向光疏介质。
其次，入射角要大于或等于临界角。
临界角是一个很重要的概念，它是指折射角等于 90 度时对应的入射角。
全反射在实际应用中有着广泛的用途。
光纤通信就是一个典型的例子。
在光纤中，光不断地在芯和包层的界面上发生全反射，从而实现了光信号的长距离、低损耗传输。
还有一些光学仪器，比如三棱镜，也利用了全反射的原理来改变光的传播方向。
全反射的条件厚度概述及解释说明
全反射的条件厚度概述及解释说明1. 引言1.1 概述全反射是光线从一种介质射入另一种折射率较低的介质时所遵循的现象。
当光线从高折射率介质（例如玻璃）射入低折射率介质（例如空气）时，如果入射角超过一个临界角，光线将完全被反射回原介质中，而不发生折射。
这种现象在许多实际应用中具有重要意义。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行讨论。
首先，在第二部分中我们将详细介绍全反射条件的概念和原理，并解释样本厚度与全反射之间的关系。
接着，在第三部分中我们将探讨材料特性对全反射条件的影响，包括折射率与全反射临界角的关系、材料吸收率对全反射条件的影响以及表面粗糙度对全反射条件的限制。
在第四部分中，我们将通过几个例子来展示全反射在实际应用中的重要性，包括全反射光纤、反光镜和温度传感器中的应用。
最后，在第五部分中我们将总结全反射条件的厚度要点，并讨论全反射在实际生活中的重要性和未来的发展前景。
1.3 目的本文的目的是综述和解释全反射条件的厚度概念。
通过深入理解全反射现象以及影响其发生的因素，读者将能够更好地理解全反射条件在光学领域和其他应用领域中的重要性。
此外，本文还旨在展示全反射条件与材料特性之间的关系，以及其在不同实际应用中所扮演的角色。
2. 全反射条件的概念2.1 折射和反射现象简介折射是光线从一种介质传播到另一种介质时改变传播方向的现象。
当光线由一种介质（称为入射介质）传播到另一种具有不同折射率的介质（称为折射介质）时，光线的传播方向会发生变化。
而反射则是当光线遇到一个界面，从一个介质中返回到原来的介质时发生的现象。
2.2 样本厚度与全反射的关系在某些情况下，当光从一个折射率较高（即密度较大）的介质通过一个界面进入一个折射率较低（即密度较小）的介质时，在一定角度下，发生全反射现象。
这个临界角取决于两个相邻材料之间的折射率差异。
当试图使光束离开第二个界面时，例如通过透明样本，需要满足特定条件以避免大部分能量损失。
第2节 全反射 教学设计
第2节 全反射[学习目标]1．能正确区分光疏介质和光密介质．2．能正确理解全反射、临界角的概念．3．能用全反射的条件计算有关问题和解释相关现象．4．知道光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用．知识点1 全反射1．光疏介质和光密介质(1)定义：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．(2)对光疏介质和光密介质的理解①光疏介质和光密介质是相对而言的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质．②光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小．③光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．④光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小．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．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90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射．这时的入射角叫作临界角．(2)折射率与临界角的关系：sin C ＝1n ．(3)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．[判一判]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能发生全反射．()(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．()(5)只要入射角足够大，就能发生全反射．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×[想一想](1)水是光密介质还是光疏介质？(2)当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？提示：(1)光密介质和光疏介质是相对的，与折射率大的比是光疏介质，如与水晶相比；与折射率小的比是光密介质，如与空气相比．(2)不正确．要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．知识点2全反射的应用1．全反射棱镜(1)全反射棱镜是截面为等腰直角三角形的棱镜．(2)全反射棱镜的特点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，它的反射率高，几乎可达100%.②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小．③全反射棱镜改变光路的两种常见情况．如图甲、乙所示．2．光导纤维(1)光导纤维导光的原理：全反射．(2)光导纤维构造由内芯和外套两层组成，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(如图所示)．(3)光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性强等．(4)光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等．[判一判]2．(1)全反射棱镜的截面是等腰直角三角形．()(2)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．()提示：(1)√(2)√1．(光疏介质和光密介质)(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：选BD.因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精可知，光在光密介质中的速度较小．来说是光疏介质；由v＝cn2．(对全反射现象的理解)夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的．景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景．如图所示，则下列说法正确的是()A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物解析：选 C.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．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．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．3．(对全反射现象的理解)(多选)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：选BC.小鱼下潜一点后，它的入射角变小，光线能折射出水面，人能看到鱼，同理，鱼上浮一点，入射角大于临界角，发生全反射，人不能看到鱼，所以B、C正确，A、D错误．探究一全反射现象【问题导引】1．只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？2．七种色光能否在同一界面上同时发生全反射？提示：1.不能．光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质．2．能．如果光从光密介质进入光疏介质，并且入射角大于等于红光的临界角，则七种色光能在同一界面上同时发生全反射．1．对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光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大(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．【例1】 (2022·山东高二期末)如图所示，一小孩在河水清澈的河面上沿直线以0.5 m/s 的速度游泳，已知这条河的深度为 7 m ，不考虑水面波动对视线的影响．t ＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t ＝6 s 时他恰好看不到小石块了，下列说法正确的是( )A ．6 s 后，小孩会再次看到河底的石块B ．河水的折射率n ＝53C ．河水的折射率n ＝43D ．t ＝0时小孩看到的石块深度为 473 m[解析] t ＝6 s 时他恰好看不到小石块，则知此时光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角C ，6 s 后，入射角大于临界角，光线仍发生全反射，所以小孩不会看到河底的石块，故A 错误；6 s 内小孩通过的位移为s ＝v t ＝0.5×6 m ＝3 m ，根据全反射临界角公式得sin C ＝1n ，sin C ＝s h 2＋s 2＝37＋32＝34，则n ＝43，B 错误，C 正确；t ＝0时小孩看到的石块深度为h 视＝h n ＝374 m ，故D 错误．[答案] C【例2】 如图，△ABC 是一直角三棱镜的横截面，∠A ＝90°，∠B ＝60°，一细光束从BC 边的D 点折射后，射到AC 边的E 点，发生全反射后经AB 边的F 点射出．EG 垂直于AC 交BC 于G ，D 恰好是CG 的中点，不计多次反射．(1)求出射光相对于D 点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？[解析] (1)由于D 是CG 的中点，GE ⊥AC ，根据几何关系可得光束在D 点发生折射时的折射角为r D ＝30°那么，根据几何关系可得在E 点的入射角、反射角均为r D ＋30°＝60° 在F 点的入射角为αF ＝30°在D 点的入射角为αD ，可得折射角r F ＝αD故出射光相对于D 点的入射光的偏角为60°－αD ＋r F ＝60°.(2)由E 点反射角为60°可得， EF 平行BC ，故根据D 点折射角为r D ＝30° 在F 点的入射角为αF ＝30°可得棱镜折射率n <1sin 30°＝2根据光束在E 点入射角为60°，发生全反射可得n ≥1sin 60°＝23 3 故棱镜折射率的取值范围为233≤n <2.[答案] (1)60° (2)233≤n <2[针对训练1] 为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB 面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC 面射出，如图所示，该材料的折射率是多少？解析：如图所示，根据折射定律：n ＝sin 60°sin r ①由题意可知sin C ＝1n ②而C ＝90°－r ③由②③得cos r ＝1n ④而cos r ＝ 1－sin 2r ，代入④得 1－sin 2r ＝1n ⑤联立①和⑤解得n ＝72.答案：72探究二 全反射的应用问题分析【问题导引】1．如图所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．那么自行车的尾灯利用了什么原理？2．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？提示：1.利用了全反射的原理．2．光纤的工作原理是全反射，要由两种介质配合才能产生全反射现象．1．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜．它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向．光通过全反射棱镜时的几种方式：入射方式项目方式一方式二方式三光路图入射面AB AC AB全反射面AC AB、BC AC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)2.光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置．(1)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理．实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成．如图所示，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，使反射光的能量最强，实现远距离传送．(2)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信．【例3】如图甲所示，光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的．如图乙所示，将一激光以入射角θ从P点入射，经过折射后恰好在界面的Q 点发生全反射，则此介质的折射率为( )A.1＋sin 2 θB.1＋cos 2 θC.1＋sin 2θD.1＋cos 2θ[解析] 激光以入射角θ从P 点入射，经过折射后恰好在界面的Q 点发生全反射，设在P 点所形成的折射角的大小为α，则在Q 点的入射角为π2－α，可得n＝sin θsin α＝1sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－α，即sin θsin α＝1cos α，解得sin θ＝tan α，将cos 2α＋sin 2α＝1代入得n ＝1＋sin 2 θ. [答案] A[针对训练2] 如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中．某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出．若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为( )A.1＋sin 2θB.1＋cos 2θC.1＋cos 2 θD.1＋sin 2 θ解析：选D.设射出时的入射角为α，根据折射定律得n ＝sin θsin α，由几何关系可得，发生全反射图线片边缘时入射角为C ＝π2－α，n ＝1sin C ，根据以上几式，解得n ＝1＋sin 2 θ，故D 正确，A 、B 、C 错误．【例4】 空气中两条光线a 和b 从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示．虚框内有两个折射率n ＝1.5的玻璃全反射棱镜．图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是( )[解析]四个选项产生光路效果如图所示，则可知B正确．[答案] B(建议用时：30分钟)[基础巩固练]1．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是()A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶解析：选 C.发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故只有C正确．2．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片“水面”，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退．对此现象正确的解释是() A．此“水面”存在，但在较远的地方B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射解析：选 D.酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射，从而出现题述现象．3．(多选)一束光从空气射向折射率为n＝ 2 的某种玻璃的表面，i代表入射角，则()A．当i>45°时，会发生全反射现象B．无论入射角i多大，折射角都不会超过45°C．欲使折射角等于30°，应以i＝45°的角度入射D．当tan i＝3时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直解析：选BC.光从光疏介质射向光密介质不会发生全反射，A错误；由折射定律sin isin r ＝2，则sin r＝sin i2，因i＜90°，故r＜45°，B正确；若r＝30°，则sini＝n sin r＝22，即i＝45°，C正确；当tan i＝3时，sin i＝31010，则sin r＝sin i2＝35 10，cos r＝1120，所以i＋r≠90°，由几何知识，两光线不垂直，D错误．4．(多选)已知某介质对一单色光的临界角为C，则()A．该介质对此单色光的折射率等于1sin CB．此单色光在该介质中的速度等于c sin C(c是光在真空中的传播速度) C．此单色光在该介质中的波长与在真空中的波长之比为sin CD．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1sin C倍解析：选ABC.由临界角的计算式sin C＝1n得n＝1sin C，A正确；将n＝c v代入sin C＝1n 得sin C＝vc，故v＝c sin C，B正确；设此单色光的频率为f，在真空中的波长为λ0，在该介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c＝λ0f，v＝λf，故sin C＝vc ＝λλ0，C正确；此单色光由真空射入该介质时，频率不发生变化，D错误．5．为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为()A.73r B.43rC.34r D.77r解析：选 A.只要从大头针末端发出的光线射到圆形薄软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有sin C＝rr2＋h2＝1n＝34，所以h＝73r.6．(多选)在高山湖泊边拍摄的风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和池底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法中正确的是()A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光线在水面上发生了全反射B．光从空气射入水中，光的波速变小C．远处水面下景物的光线到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见D．来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中解析：选BC.远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；光线由空气射入水中，光的波速变小，故B正确；远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确；近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中能量越多，故D错误．[综合提升练]7.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形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.62 B. 2C.32 D. 3解析：选A.光路图如图所示，由折射定律n＝sin 45°sin r，在AC边恰好发生全反射，sin C＝1n，由几何关系：C＝90°－r，解以上三式得n＝62，A正确．8．如图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光( )A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出解析：选B.由临界角公式得到sin C ＝1n ＝35.设圆弧的半径为R ，R sin C ＝35R ，则由题可知，当光从G 点入射到圆弧面G 1点时，恰好发生全反射．当入射点在G 1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光将不能从圆弧射出．当入射点在G 1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光将从圆弧面射出．所以光只能从圆弧NG 1射出，故B 正确．9．(多选)一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着θ的变化而变化，如图乙的图线所示，则下列说法正确的是( )A ．透明体的临界角为30°B ．透明体的临界角为60°C ．透明体的折射率为233D ．透明体的折射率为32解析：选BC.由题图乙的图线可知，当θ小于等于30°时，入射角大于等于60°，折射光线的强度为零，光线产生全反射现象，所以此透明体的临界角为60°，故A 错误，B 正确；由临界角公式sin C ＝1n ，解得n ＝233，故C 正确，D 错误．10．用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图如图所示，左侧ABOD 为长方形，右侧DOF 为以O 为圆心的14圆．光线从真空以入射角θ1＝60°射到棱镜AB 面，经折射后，光线到达BF 面上的O 点并恰好不从BF 面射出．(1)画出光路图；(2)求该棱镜的折射率n 和光线在棱镜中传播的速度大小v (光在真空中的传播速度c ＝3×108 m/s)．解析：(1)光路图如图所示．(2)设光线在AB 面的折射角为θ2，折射光线与OD 的夹角为C ，则n ＝sin θ1sin θ2由题意可知，光线在BF 面恰好发生全反射sin C ＝1n由图可知，θ2＋C ＝90°解得n＝72，又n＝c v解得v＝677×108 m/s.答案：(1)见解析图(2)72677×108 m/s。
全反射
1、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。 2、光疏介质和光密介质是相对的。 3、从关系式n=c/v可以知道，光在光 密介质中的传播速度比在光疏介质中 的传播速度小。
4、同一种光在光疏介质中传播速度 较大,在光密介质中传播速度较小。 5、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 。
1
空气 玻璃
2
C
O
2
A
B
实验探究
随着入射角的增 大，反射光和折 射光的能量（光 线亮度）如何变 化． 当入射角增大到 某一值时，会出 现什么现象． v大
光疏介质 光密介质 v小
全 反 射 试 验
实验：
光从玻璃射入空气中
观察：逐渐增大入射角，观察反射光线与折射 光线亮度及角度的变化 随着入射角的逐渐增大的过程中
（1）画出光路图，确定出射光线（每个面的反射光线 和折射光线都不能或略）．
A D
解：全反射临界角为
1 C=arcsin ＜300 2.4 因此在CD与BC边都发 生全反射。
O
C
B
注意：CD与BC边相当于两个相互垂直的平面镜， 可知出射光与入射光应平行。
2018年5月17日
例5、半圆形玻璃砖对不同色光的折射率为1.5～1.55之 间，白光最初沿与竖直方向成300角向上射入玻璃砖， 并刚好过圆心O ，后以O为轴逐渐逆时针转动，则
A、天花板上有7种不 同色光，红光在最左 边 B、光线转动，天花板 上的红光最先消失 C、光线转动，天花板 上的紫光最先消失
C o O
D、光线转动，天花板 上的色光都不消失 答：C
练1：一束白光最初照射到三棱镜左表面，并从水平位 置开始以O为轴顺时针转动。以下判断正确的有：
全反射知识点
第十三章光第2节全反射一、学习目标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.了解全反射棱镜和光导纤维．二、合作探究知识点一、全反射[导学探究]（1）光从一种介质射向另一种介质，在其分界面上，是不是一定同时发生反射与折射？（2）当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？1．光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质．(2)光密介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质．(3)光疏介质与光密介质是 (填“相对”或“绝对”)的．2．全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，光线完全消失，只剩下光线的现象．(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于时的入射角．用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是 .(3)全反射发生的条件①光从介质射入介质．②入射角临界角．【例1】一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则该介质的折射率为________；逐渐增大入射角，光线将________(填“能”或“不能”)发生全反射；若使光发生全反射，应使光从________射入________，且入射角大于等于________．【例2】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)( )知识点二、全反射棱镜[导学探究]如图所示，已知玻璃的折射率为1.5，甲图中当光线垂直BC面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？乙图中当光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？1．形状：截面为等腰直角三角形的棱镜．2．全反射棱镜的特点(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．(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小．[知识深化]全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式方式一方式二方式三项目光路图入射面AB AC AB全反射面AC AB、BC AC光线方向90°180°0°(发生侧移) 改变角度知识点三、光导纤维[导学探究]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．构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？1．原理：利用了光的全反射．2．构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的，光传播时在的界面上发生．3．光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等．4．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等．三、达标演练1．关于全反射，下列叙述中正确的是( )A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象2.如图所示，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，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，那一定是aO光线B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D．假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大3．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定的距离之外，地面显得格外的明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是( )A．同海市蜃楼的光学现象具有相同的原理，是由于光的全反射作用造成的B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射4．如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法中正确的是( )A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小C．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见D．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中5．自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去．某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n>2)组成，棱镜的横截面如图所示．一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC 和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是( )A．平行于AC边的光线①B．平行于入射光线的光线②C．平行于CB边的光线③D．沿AB边的光线④6．如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则( )A ．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B ．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C ．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D ．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象7．一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖横截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是( )8．如图所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2.若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是( )A ．n 1<n 2，光通过光缆的时间等于n 1L cB ．n 1<n 2，光通过光缆的时间大于n 1L c C ．n 1>n 2，光通过光缆的时间等于n 1L c D ．n 1>n 2，光通过光缆的时间大于n 1L c9．已知如图1所示，介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率为，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10．潜水员在水深为h 的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为θ,则所观察到的圆形半径为（ )A.htanθB.hsinθC.h/tanθD.h/sinθ11．如图所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90°，折射光线与入射光线延长线间夹角为15°，求：（1）该介质的折射率；（2）光在该介质中传播的速度；（3）当光从介质射入空气时的临界角．。
全反射
二.全反射:
1.定义:光照射到两种介质的界面上,光线
全部反射回原介质的现象叫全反射. 2.临界角(C):
在全反射现象中,刚好发生全反射,即
折射角等= = sinc sinc sinc = n
1
3.全反射产生的条件: a.光线从光密介质射入光疏介质
b.入射角大于或等于临界角C
例题.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97.60的倒立圆 锥里,为什么?
97.6°
三.光导纤维:
自学提示: 1.光纤的结构是怎样的? 2.光纤通信的原理是什么? 3.光纤主要有哪些方面的应用? 4.光纤通信的主要优点有哪些?
课堂练习:
1.光线由介质A进入介质B,入射角小于折射 角,由此可知: (A) A.介质A是光密介质 B.光在介质A中的速度大些 C.介质A的折射率比介质B的小 D.光从介质A进入介质B不可能发生全反射
四、全反射
课题 19.3全反射 名称
主 备 课 人
郭金涛
大纲 B 要求
考 纲 要 求
II
1、知道光疏，光密介质
教学目标
2、知道光的全反射 3、理解临界角的概念，能判断是否发生全反射。 4、知道光导纤维及其应用。 培养学生把物理规律 应用于实际的能力和 用公式分析实际问题 的能力
教学重点
教学难点
临界角的计算．
小结:
1.两种介质相比较,折射率较大的介质叫光 密介质,折射率较小的介质叫光疏介质. 2.光从光密介质进入光疏介质,且入射角达 到或超过临界角C时,发生全反射.
3.介质对真空的临界角C:
sinc = n
1
2
2.光线从某介质射入空气中,当入射角为 300时,其折射角为450,则这种介质对空气 的临界角是: ( B)
全反射角度公式
全反射角度公式在我们探索物理世界的奇妙旅程中，全反射角度公式就像是一把神奇的钥匙，能打开一扇扇通往未知的大门。
先来说说全反射这个概念吧。
想象一下，你在游泳池里，从水下往上看，能看到水面上的景象，但是当你角度不对的时候，就只能看到水面反射回来的光，这就是全反射啦。
全反射角度公式呢，就像是给这个现象定下了一个规则。
公式是这样的：n1sinθ1 = n2sinθ2 。
这里的 n1 和 n2 分别是两种介质的折射率，θ1 是入射角，θ2 是折射角。
当折射角为 90 度时，对应的入射角就是全反射的临界角。
记得有一次，我在课堂上给学生们讲解这个公式。
我拿着一个玻璃砖和激光笔，给他们演示光的折射和全反射。
当我调整激光笔的入射角，让光刚好在玻璃砖的界面上发生全反射时，同学们都发出了惊叹声。
有个调皮的小家伙还站起来问我：“老师，那这个公式在生活里还有啥用啊？”我笑着回答他：“你想想看啊，光纤通信不就用到了全反射嘛，光在光纤里不停地全反射，才能把信息快速准确地传送到很远的地方呢。
”那这个公式怎么用呢？咱们来举个例子。
比如说，光从水（折射率约为 1.33）进入空气（折射率约为 1），我们要算全反射的临界角。
根据公式，sinθc = n2 / n1 ，所以sinθc = 1 / 1.33 ，通过计算就可以得出临界角大约是 48.8 度。
这就意味着，当光从水射向空气，入射角大于48.8 度时，就会发生全反射。
在实际应用中，全反射角度公式的作用可大了去了。
比如在医学领域，一些内窥镜就是利用全反射原理来帮助医生看清人体内的情况。
还有在一些光学仪器的设计中，也得依靠这个公式来确保光线的传输和控制。
再回到我们的日常生活里，你有没有注意过，有时候在夜晚开车，路面上的水洼看起来特别亮？这其实也是全反射在“搞鬼”。
当车灯的光线照到水洼表面，如果角度合适，就会发生全反射，让水洼看起来格外亮堂。
总之啊，全反射角度公式虽然看起来有点复杂，但只要我们用心去理解，多观察生活中的现象，就能发现它其实无处不在，而且超级有趣。
光的全反射 课件
3．临界角与介质的折射率具有怎样的定性关系？ 提示：折射率越大，介质的临界角越小。
要点一 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
光疏介质
光密介质
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 不能等于或大 于临界角 C，故 i′也不可能等于或大于临界角，即光从 B 点射 出时，也不可能发生全反射，在 B 点的反射光射向 D 点，从 D 点射出时也不会发生全反射。选 CD。
则由折射定律得：n＝ssiinnθγ
所以 sinγ＝sinnθ
则 cosγ＝ 1－sin2γ＝
1－sinn22θ＝
n2－sin2θ n
激光在玻璃光学纤维内壁不断反射，沿纤维轴 AA′方向的 速度不变：v′＝vcosγ
故激光在玻璃光学纤维中传导时所需的时间 t＝v′l ＝vcol sγ ＝nc2ln2n－2－sinsi2nθ2θ。
要点二 全反射的应用
1.全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜。它在光学 仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向。
下表为光通过全反射棱镜时的几种方式。
2.光导纤维 光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1 ～100 μm 左右，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，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经 多次全反射，从另一端射出。
解析：设介质的折射率为n，则有sinα＝sinC＝n1①
全反射现象发生的条件是什么
全反射现象发生的条件是什么当光从一种介质射向另一种介质时，通常会同时发生折射和反射现象。
但在特定的情况下，会出现一种特殊的光学现象——全反射。
那么，全反射现象发生的条件究竟是什么呢？要理解全反射现象的发生条件，我们首先需要了解一些基本的光学概念。
光在不同介质中传播时，速度会发生变化。
我们用折射率来描述光在不同介质中传播速度的差异。
折射率较大的介质，光在其中传播速度较慢；折射率较小的介质，光在其中传播速度较快。
全反射现象发生的第一个条件是光从光密介质射向光疏介质。
所谓光密介质和光疏介质，是相对而言的。
折射率较大的介质被称为光密介质，折射率较小的介质则被称为光疏介质。
例如，水的折射率约为133，玻璃的折射率约为15，而空气的折射率接近1。
所以，相对来说，水对于空气是光密介质，玻璃对于水也是光密介质。
当光从光密介质射向光疏介质时，折射角会大于入射角。
随着入射角的逐渐增大，折射角也会随之增大。
当入射角增大到一定程度时，就会出现全反射现象。
全反射现象发生的第二个关键条件是入射角大于或等于临界角。
临界角是一个非常重要的概念，它是指当折射角为90 度时对应的入射角。
临界角的大小可以通过折射率来计算。
假设光从折射率为 n₁的介质射向折射率为 n₂的介质，临界角 C 可以通过以下公式计算：sin C ＝ n₂／ n₁。
例如，光从玻璃（折射率约为 15）射向空气（折射率约为 1），那么临界角大约为 418 度。
这意味着当光从玻璃射向空气时，入射角大于或等于 418 度时，就会发生全反射现象。
为了更直观地理解全反射现象，我们可以想象这样一个场景：在一个游泳池底部，有一个光源向上照射。
当入射角较小时，一部分光会折射出水面，进入空气中，我们在水面上方可以看到从水中射出的光线。
但是，当入射角逐渐增大，超过临界角时，所有的光都会被反射回水中，在水面上方就看不到从游泳池底部射出的光线了，这就是全反射现象的一个实际例子。
全反射现象在我们的日常生活和科技领域中有许多重要的应用。
全反射定理
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感谢支持！正文：就一般而言我们的全反射定理具有以下内容：全反射定理：深入解析与应用探讨一、引言全反射定理是光学领域中的一个重要概念，它描述了光在两种不同折射率的介质交界处的一种特殊传播现象。
近年来，随着光学技术的飞速发展，全反射定理在多个领域得到了广泛应用，引起了广泛关注。
本文将对全反射定理进行深入的解析，并探讨其在实际应用中的意义。
二、全反射定理的基本原理全反射定理描述的是当光从光密介质（折射率较大的介质）射入光疏介质（折射率较小的介质）时，如果入射角大于或等于某一特定角度（临界角），则折射光将完全消失，只剩下反射光的现象。
这个特定角度被称为临界角，其大小取决于两种介质的折射率。
当入射角达到或超过临界角时，光将沿着原路返回，不再进入光疏介质。
三、全反射定理的条件全反射定理的发生需要满足两个条件：一是光从光密介质射入光疏介质；二是入射角大于或等于临界角。
这两个条件缺一不可，只有同时满足这两个条件，才会发生全反射现象。
四、全反射定理的应用光纤通信：光纤通信是现代通信领域的重要支柱之一，它利用全反射定理实现了光信号在光纤中的长距离传输。
光纤由中心的高折射率介质和外围的低折射率介质组成，当光信号从中心射向外围时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射，从而实现光信号在光纤中的无损耗传输。
海市蜃楼：海市蜃楼是一种自然现象，其形成与全反射定理密切相关。
当大气层中的温度分布不均匀时，空气的折射率也会发生变化。
远处的景物发出的光线经过大气的折射和全反射，形成了我们看到的海市蜃楼现象。
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全反射的概念
全反射是物理学中一种自由边界问题的数学模型，它涉及光的传播与反射问题。
其主要思想是把光的传播转化为一种自由边界问题，并根据给定的边界条件给出解析解。
它可以用来表示物体对外部介质的反射。
定义：全反射是将一种介质中传播的光线，从另一种介质中完全反射而回的过程，称为全反射。
而反射角则是光线穿过边界时其反射角度。
物理机理：为什么物体表面会发生反射事件？其实物体表面发生反射的机理是由物体表面的结构决定的。
比如金属表面，由于原子层间的表面力的作用，金属表面的原子层的位置受到紧缩，使其原子层生成一种蜂窝状的结构。
当光线照射到该表面时，由于表面原子层蜂窝状结构，光被吸收了一部分势能，余下的光被发射出来，而这部分发射出来的光线，其反射角则就是物体表面的反射角。
折射机理：折射是光的一种重要的传播方式，它的发生是由于光在不同介质中的波长有不同的变化而引起的。
光发生折射的状态通常发生在光线穿过两种不同介质的边界时，如穿过空气到水的边界、穿过空气到玻璃的边界等，由于介质的不同，光线在穿过这两种介质边界时，其方向会发生变化从而引起折射现象。
其折射角则就是光线穿过边界时其变化的角度。
全反射与折射的比较：
1、全反射是一种自由边界问题的数学模型，涉及光的传播与反
射问题，而折射则是光的一种重要的传播方式，它的发生是由于光在不同介质中的波长有不同的变化而引起的。
2、全反射和折射都是发生在光线穿过介质边界时才会发生，但
他们的反射角和折射角不同，全反射是光线穿过边界时其反射角度，而折射角则是光线穿过边界时其变化的角度。
3、全反射是反射现象，而折射是传播现象。
全反射在工程实践中的应用：
1、护栏反射：护栏反射是基于全反射的一种特殊反射现象，由
于反射的材料具有高反射率，因而可以使护栏能够反射出高亮度的光，从而提高其可见性，安全系数大大提高。
2、全反射镜：全反射镜是利用一种材料，其具有良好的反射性能，可以将采用圆柱形结构的反射镜面材料，实现全反射的现象，使得反射角可以得到良好的控制，同时具有良好的耗散性能，使其获得良好的可靠性。
3、太阳能反射：太阳能利用全反射的原理，将太阳的能量聚集
到某一面，用来照明或发电。
通常采用某种反射材料将太阳能定向反射到某一面，以达到定向太阳能利用的目的。
综上所述，全反射是一种重要的物理现象，它在物理学方面有着重要的意义，在工程实践中也具有重要的应用价值，可以提高安全系数，提高太阳能利用效率等。