光的全反射

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．
全反射棱镜
全反射原理在生活中的应用 及对奇妙自然现象的解释
A
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 1、光线由AB面垂直入 射 在AC面发生全反射， 垂直由BC面出射．
变化90 °
N
θ1 O θ3
空气 介质2
N'
介质1相对介质2是光疏介质
B
介质1与介质2相对空气都是光密介质
几种介质的折射率
介质
折射率
空气
1.00028
水
1.33
金刚石
2.42
水相对于金刚石是光密介质还是光疏介质， 相对于空气呢？
θ3 玻璃砖 θ1 θ2 空气
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
潜望镜
在实际的 潜望镜里 用全反射 棱镜代替 平面镜
如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜 的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时， 从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确 的是 A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的 C 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 左表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的 右表面发生全反射
例2.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？
晶莹剔透的露珠
为什么水中的 气泡，看起来 特别明亮？
•
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.
A．所有光线都能通过玻璃块 B．只有距圆心两侧R/2范围内的光线才能通过 玻璃块 C．只有距圆心两侧R/2范围内的光线不能通过 玻璃块 D．所有光线都不能通过玻璃块
如图所示，AOB 是由某种透明物质制成的
1 圆柱体横截 面（O 为圆心）折射率为 2 4
。今有一束平行光以 45°的入射角射向柱体 的 OA 平面，这些光线中有一部分不能从柱 体的 AB 面上射出，设凡射到 OB 面的光线全 部被吸收，也不考虑 OA 面的反射，求圆柱
第三节 光的全反射
一.光疏介质和光密介质
对于两种不同介质来说，我们把折射率较大 的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光 疏介质．光疏介质和光密介质是相对的． 如何理解光疏介质和光密介质的？
比如我和下面一位比身高
光疏介质和光密介质只是相对而言的.
A
N
θ1 O θ2 N' B
空气 介质 1
A θ2 ＞ θ3 n１ ＜ n2
三.全反射条件
1.发生全反射的条件：
(1)光从光密介质进入光疏介质；
(2)入射角等于或大于临界角．
2.临界角与折射率之间的关系: 当发生全反射时，折射角为900入射角为临界角 用C表示，则有：
sin 90 1 n sin C Hale Waihona Puke Baiduin C
0
例1.试求光从折射率为n的某种介质中射向空气（或 真空）界面时的临界角C。已知玻璃的折射率为 2， 其临界角多大？
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。
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
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信．
B
C
A
2、光线由AC面垂直 入射
在AB、 BC面发生两次全 变化180 ° 反射，垂直由AC面出射．
B
全反射棱镜
提高反射率
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是 银面容易脱落．因此对于精密的光学仪器，如照 相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜 代替平面镜．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可 达100%
AB 面上能射出光线的部分占 AB 表面的几分之几？
45 1 2 90

如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用 折射率为n= 2 的材料制成。一细束激光由其左端 的中心点以α= 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。求：⑴该激光 在光导纤维中的速度v是多大？⑵该激光在光导纤 维中传输所经历的时间是多少？
α
一束平行单色光从真空射向 一块半圆形的玻璃块，入射方向 垂直直径平面，如图，已知该玻 璃的折射率为2，下列判断中正 确的是： [ ]
二.全反射现象
光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射 回原介质的现象.
临界角
在研究全反射现象中，刚好发生全反射时（即折射 角等于90°）的入射角，叫做临界角．用C 表示.
N θ2 O
光疏介质 光密介质
θ1 ≥ 临界角
发生全反射现象
θ3 θ 1
C N' A
当光线从光密介质射入 光疏介质时，如果入射角等 于或大于临界角，就发生全 反射现象．
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
观察演示实验 并回答随着入射角的逐渐增大的过程中
增大 1.折射角逐渐 ； 减弱 2.折射光线亮度逐渐 ； 增大 3.反射角逐渐 ； 增强 4.反射光线亮度逐渐 ； 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。
鱼眼里的世界
例.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？
1 sin C 水的折射率为1.33 所以C=48.80 n
则有圆锥顶角θ=2C=97.60
C
四.全反射的应用
1.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。