全反射
全反射课件
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 光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米， 它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. 答案 A
d＝Rsin C④
联立②③④式得
d＝
3 例3 光导纤维的结构如图5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5
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
图3
在两层的界面上经过多次 全反射 ，从另一端射出，如图3
所示.
(2)应用：光纤通讯、医学上的内窥镜.
典例精析
一、对全反射的理解和有关计算 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)( )
解析 由题意知，光由光密介质射向了光疏介质，由sin C
＝1n＝
1 2
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 D
例2 如图4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.全反射棱镜 (1)用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜. (2) 当光 垂直于它的一个界面射入后，会在其内部发生全反 射(如图2).全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.
全反射总结
全反射总结1. 什么是全反射全反射是光线在从光密介质射入光疏介质时发生的一种现象。
当光线从光密介质以一定的入射角射入光疏介质时，如果入射角超过了临界角，则光线会完全被反射回光密介质中，而不会发生折射现象。
2. 全反射的条件全反射需要满足两个条件：2.1 光线从光密介质射入光疏介质全反射的前提是光线从光密介质射入光疏介质，这是因为光在不同介质中的光速不同，所以在两个不同介质的交界面上会发生折射现象。
2.2 入射角大于临界角当光线从光密介质以一定的入射角射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，则光线会完全被反射回光密介质中，这就是全反射现象。
临界角是指入射角使得折射角为90度的特殊角度。
3. 临界角的计算临界角的计算可以使用斯涅耳定律来进行。
斯涅耳定律表示了入射角、折射角和两个介质的折射率之间的关系。
根据斯涅耳定律，当光线从光密介质射入光疏介质时，临界角可以通过下式计算：sin(临界角) = 折射率_疏 / 折射率_密其中，折射率_疏和折射率_密分别表示光疏介质和光密介质的折射率。
4. 全反射的应用全反射在光学中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：4.1 光纤通信光纤通信是利用光的全反射来传输信息的一种技术。
光纤的芯部是由高折射率的光纤芯材料包围着低折射率的光纤包层材料。
当光线从光纤芯部以一定的入射角射入光纤包层时，由于入射角大于临界角，光线会被全反射在光纤内部传输，从而实现了高效率的信息传输。
4.2 水下观测水下潜望镜是利用全反射原理来观察水下景象的设备。
当光线从水中射入观测器时，由于水的折射率较高，边界面上的入射角会大于临界角，导致光线会被完全反射回水中，使观测者能够清晰地看到水下景象。
4.3 显微镜显微镜中的物镜采用了高折射率的玻璃材料，而载玻片则是光疏的。
当光线从物镜射入载玻片时，由于物镜与载玻片之间有接触，所以折射率的差距较大，入射角很容易大于临界角，从而实现了高倍率的放大效果。
5. 总结全反射是光线从光密介质射入光疏介质时发生的现象，需要满足入射角大于临界角的条件。
全反射的概念
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。
《全反射》课件
反射率与折射率的关系
反射率与折射率的关系
全反射发生时，反射率等于入射角的正弦值与折射角的正 弦值的比值，即反射率等于1/折射率。
影响因素
反射率与折射率的关系受到多种因素的影响，如入射光的 波长、介质的密度和温度等。
在不同介质中的应用
了解反射率与折射率的关系有助于理解光在不同介质中的 传播行为，对于光学设计和光学仪器制造具有重要意义。
02
微型化
随着微纳加工技术的发展，全反射器件的尺寸将进一步缩小。微型化的
全反射器件将更加便于携带和使用，具有更广泛的应用前景。
03
智能化
未来的全反射器件将与人工智能、物联网等技术相结合，实现智能化控
制和应用。通过与智能系统的集成，全反射器件将能够更好地适应各种
复杂的应用场景，提高使用效果和应用价值。
入射角大于临界角
当入射角大于某一特定角 度（临界角）时，才会发 生全反射现象。
02
全反射的应用
Chapter
光纤通信
01
光纤通信是全反射应用的重要领域之一。通过利用全反射原理，光信号可以在光 纤中实现长距离传输而不会衰减，从而实现了高速、大容量的信息传输。
02
在光纤通信中，全反射技术用于制造光纤、光缆和光器件，如光放大器、光调制 器、光滤波器等，以提高通信系统的性能和稳定性。
通过实验数据的分析和处理，可以探究全反射过程中的能量分布、相位变 化等现象，为光学领域的研究提供重要的实验依据。
实验结果还可以应用于实际的光学系统和光学器件的设计和优化，提高光 学系统的性能和稳定性。
05
全反射的未来发展
Chapter
新材料的应用
高折射率材料
随着新材料技术的不断发展，高折射率材料在全反射领域的应用将更加广泛。 这些材料具有更高的光学性能，能够提高全反射的效率，降低光的损失。
全反射知识点总结
全反射知识点总结1. 什么是全反射全反射是光线在由一种介质到另一种介质的界面上发生的一种现象。
当光线从光密介质射入光疏介质时，当入射角大于一个临界角时，光线会完全被反射回光密介质中，不再穿过界面。
2. 全反射的条件要发生全反射，需要满足以下两个条件：•光线从光密介质射入光疏介质；•入射角大于临界角。
3. 临界角的计算临界角可以通过折射定律来计算。
折射定律表示光线从一种介质射入另一种介质时的折射关系，即n1sinθ1=n2sinθ2，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。
当光线从光密介质射入光疏介质时，折射定律可以写作n1sinθc=n2sin90∘，由于sin90∘=1，所以sinθc=n2n1，从而计算出临界角θc=sin−1(n2n1)。
4. 全反射的应用全反射在光学中有许多重要的应用：4.1 光纤通信光纤通信是一种将信号通过光线在光纤中的全反射来传输的通信方式。
光线以一定的角度射入光纤中，由于光纤的折射率高于周围介质，光线会发生全反射，从而沿着光纤传输。
光纤通信具有带宽大、传输距离远、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于现代通信领域。
4.2 望远镜和显微镜望远镜和显微镜中的物镜采用的是高折射率的玻璃材料，而空气的折射率较低。
当光线从物镜射入空气时，当入射角大于临界角时会发生全反射。
这样，光线就被限制在物镜中，避免了光的损失，提高了成像质量。
4.3 光导纤维传感光导纤维传感是一种利用全反射的原理进行测量和探测的技术。
通过在光导纤维中引入传感元件，当有外界物理量作用于传感元件时，会改变光导纤维的折射率，从而影响全反射的条件。
通过测量反射光的特性，可以间接地获得外界物理量的信息。
5. 总结全反射作为光学中的重要现象，具有广泛的应用。
了解全反射的条件和计算方法，可以帮助我们理解光的传播和折射规律，同时也能够应用到光学设备和传感技术中。
在实际应用中，我们可以根据需要选择合适的材料和设计合适的结构，以实现全反射的效果。
全反射知识点总结
全反射知识点总结一、全反射的概念全反射是光线在从一种介质到另一种介质的边界上传播时，入射角大于临界角时发生的现象。
临界角是指当入射角大于这个角度时，光线将会完全反射，不再发生折射。
全反射是由于光传播速度在不同介质中不同而产生的。
一般来说，光在密度较大的介质中传播速度较慢，在密度较小的介质中传播速度较快。
因此，当光线从密度较大的介质射入密度较小的介质表面时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。
二、全反射的条件全反射的发生是有条件的，其条件包括：1. 光线在从一种介质到另一种介质的边界上传播时；2. 入射角大于临界角。
如果以上两个条件同时满足时，就会发生全反射现象。
否则，光线将会发生折射而不会发生全反射。
三、全反射的原理全反射的原理可以通过光的波动模型和几何光学模型来解释。
根据光的波动模型，光在传播时会呈现出波传播的特性，当光线从一种介质射入另一种介质时，会发生折射现象。
而当入射角大于临界角时，光线将无法在两种介质之间传播，从而发生全反射。
另一方面，根据几何光学模型，可以用光的入射角和折射角的关系来解释全反射现象。
当入射角大于临界角时，折射角将会大于90度，这时光线无法进入另一种介质而发生全反射。
四、全反射的公式全反射可以通过折射定律来计算入射角和临界角之间的关系。
折射定律表明，折射角和入射角之间的关系可以用下面的公式来表示：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)其中，n1和n2分别为两种介质的折射率，分别对应入射角和折射角的正弦值。
当入射角大于临界角时，折射角将大于90度，此时sin(θ2)为负数。
因此，当入射角大于临界角时，折射定律无法满足，光线将无法进入另一种介质而发生全反射。
五、全反射的应用全反射现象在生活中有很多重要的应用，其中最典型的是光纤通信。
光纤是一种利用全反射原理进行光信号传输的高速通信方式。
光纤中的光信号是通过光的全反射来传播的，因此能够实现高速、大容量的信息传输，广泛应用在通信领域。
光发生全反射的条件
全反射，又称反射率为100%，是指光线发生反射时，其反射率达到100%的现象。
全反射的条件是：
一、光的入射角和反射角相等，这两个角度要相同，其角度范围也要一致；
二、反射面必须均匀光滑，也就是说反射面的表面不能有任何坑洼、凹凸不平、粗糙等，只有表面光滑，才能使反射率达到100%；
三、光的入射角与反射面的法线的夹角要大于折射角，也就是说在入射角大于折射角的情况下，才能使光发生全反射；
四、反射面的折射率要大于光的折射率，因为反射率与折射率之比就是反射率，而反射率越大，光反射越多，就会使反射率达到100%。
以上就是光发生全反射的条件，只有满足这些条件，光才能发生全反射，也是物理学中很多实验室实验所需要满足的要求。
全反射
全反射求助编辑百科名片全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。
英文名称: total internal reflection(TIR)光由光密媒质进入光疏媒质时，要离开法线折射，如图4－5所示。
当入射角θ增加到某种情形（图中的e射线）时，折射线延表面进行，即折射角为90°，该入射角θc称为临界角。
若入射角大于临界角，则无折射，全部光线均反回光密媒质（如图f、g射线），此现象称为全反射。
当光线由光疏媒质射到光密媒质时，因为光线靠近法线而折射，故这时不会发生全反射。
编辑本段原理公式为n=sin90`/sinc=1/sinc sinc=1/n (c为临界角）当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象．当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角．当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射．所以产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质．②入射角必须大于临界角(C)．所谓光密介质和光疏介质是相对的,两物质相比,折射率较小的,就为光疏介质,折射率较大的,就为光密介质。
例如，水折射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质，而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言，水就是光疏介质。
临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时，才会发生全反射）编辑本段应用全反射的应用：光导纤维是全反射现象的重要应用。
蜃景的出现，是光在空气中全反射形成的。
全反射是一种特殊的折射现象，当光线从一种介质1射向另一种介质2时，本来应该有一部分光进入介质2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光。
但当介质1的折射率大于介质2的折射率，既光从光密介质射向光疏介质时，折射角是大于入射角的，所以当增大入射角，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此时（入射角叫临界角）折射光消失，只剩下反射光，称为全反射现象。
全反射名词解释
全反射名词解释
全反射是一种特殊的光学现象,指的是当光线照射到物体表面时,大部分光
线被反射回去,只有一小部分光线能够穿透物体并进入眼睛。
这种现象在光学和生物学中都有广泛的应用,例如在镜子中的反射和视网膜中的光敏细胞。
全反射的发生与物体的反射率密切相关。
当光线照射到物体表面时,如果物体的反射率大于光线的折射率,那么大部分光线就会被反射回去,而一小部分光
线则会穿透物体并进入眼睛。
例如,在一面高反射率的镜子中,大部分光线都会被反射回去,只有一小部分光线能够穿过镜子并进入眼睛。
除了光学和生物学的应用外,全反射还在物理学和工程学中有着广泛的应用。
例如,在激光通信中,全反射是激光信号传输的重要方式。
在光学显微镜中,全反射也是保证显微镜图像清晰的关键。
此外,全反射还可以用于制造高反射率的表面,例如在珠宝制造中用于制造反射宝石的光线。
尽管全反射在生物学和光学领域中都有着广泛的应用,但它也有一些挑战和限制。
例如,全反射可能会导致一些光线无法穿透物体,因此在一些应用中需要控制光线的方向和强度。
此外,全反射也可能会导致一些物体表面出现反射误差,
因此在设计和制造光学系统时需要进行精确的测量和控制。
全反射是一种特殊的光学现象,可以在光学和生物学、物理学和工程学等领域中发挥重要作用。
尽管它也有一些限制和挑战,但通过合理的设计和控制,全反射仍然是可以实现的重要技术。
全反射
全反射光疏介质光密介质定义折射率较小的介质折射率较大的介质传播速度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折射特点光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角二、全反射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)。
三、全反射的应用1．全反射棱镜(1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。
(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，光线垂直于另一直角边射出。
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180°。
2．光导纤维及其应用(1)原理：利用了光的全反射。
(2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。
内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。
(3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。
达标练习1、华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。
光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图13-2-3所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。
下列关于光导纤维的说法中正确的是() 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．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大2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。
全反射的概念
全反射的概念全反射，又称全反射和折射。
这是一种物理现象，源于光线的属性，如果光线遇到不透明的物体，要么它会折射，要么它会全反射。
后者的现象可以概括为“无论从哪里来，都要反射回去”。
什么是全反射？在介绍全反射之前，让我们先了解一下折射现象。
折射是一种光线在不同类型的介质之间传播时的特殊现象。
当光线在不同介质间穿过时，它的方向会受到不同介质的影响，有可能出现折射。
这是因为不同介质的光传导率不同。
折射的角度取决于光线从哪里穿入介质，以及所穿入介质的性质。
全反射是一种特殊的光现象，它的主要特点是，光线从一种介质进入另一种介质时，会发生全反射现象。
有时，光线可以从同一介质中反射回去，这称为全内反射，而跨介质发生全反射现象，是全外反射。
全反射发生的物理原理是由折射所决定的，它发生在光线从一种介质进入另一种介质时。
如果介质有所不同，而且要求折射角度大于入射角度，那么光线将会发生全反射。
则反射角度等于入射角度，入射角度又称为全反射角。
另外，透明介质的全反射角也可以得出结果，如折射率也可以确定。
另外，全反射也有很多种应用。
例如，激光技术使用全反射可以用于测量工业、医学等方面的精确测量。
而在电子元件发展方面，激光技术也被广泛应用于它们的精确加工和测试。
另外，全反射也有很多光学应用，比如折射式望远镜，可以显示远处的景象，而且可以高效的捕捉微小的物质。
总的来说，全反射是一个重要的物理现象，它在光学和光电子学方面都有广泛的应用。
而且全反射角、折射率也是重要的概念，可以帮助我们更好地理解全反射现象。
全反射也可以应用在激光测量，以及望远镜等光电子设备中。
未来，全反射有望在更多学科领域发挥更大的作用，助力科学发展进步。
什么是全反射？
什么是全反射？全反射是光在从一种介质射入到另一种介质时，当入射角足够大时，光线完全被反射回来的现象。
它是光在界面上的一种特殊现象，也是光传播的重要原理之一。
那么，为什么光会发生全反射呢？接下来，我们将用现代光学理论为您解释全反射的原理和应用。
一、全反射的原理全反射的原理可以用到光的折射和衍射的概念。
当光从光密介质射入到光疏介质时，入射角大于某一特定角度时，光无法透过界面而被完全反射回来。
这是因为当光从光密介质射入到光疏介质时，入射角变大，折射角也会变大，当入射角达到一个临界角时，折射角为90度，此时光将会全部反射回去，不再透射进入光疏介质。
全反射的临界角可由斯涅尔定律推导得出。
斯涅尔定律指出，入射光线和折射光线所在平面的入射角和折射角之比等于两种介质折射率的比值。
当入射角等于临界角时，折射角等于90度，此时光线无法从光密介质透射到光疏介质。
二、全反射的应用全反射在日常生活和科学技术中有着广泛的应用。
1. 光纤通信光纤通信是综合应用光学、电子和通信技术的高速信息传输方式。
光纤的核心部分由光密材料构成，外部由光疏材料包围。
通过控制入射光线的角度，可以使光线在光纤中发生全反射，从而将信息信号快速传输。
2. 显微镜显微镜是一种能够放大微观物体的光学仪器。
在显微镜中，光线从光密物质（玻璃或水）进入光疏物质（空气），通过调节镜头的角度和入射光的角度，可以实现光线在样本中的全反射，使得物体的细节更加清晰可见。
3. 水下潜望镜水下潜望镜是一种观察水下环境的光学仪器。
潜望镜利用全反射原理，使得从水下进入潜望镜的光线被完全反射，从而使得观察者能够清晰地观察到水下的景象。
4. 光导器件光导器件是一种利用全反射的原理来实现光信号的传输和控制的设备。
例如，光开关、光耦合器等都是利用光的全反射特性来实现光信号的调控。
在科学和工程领域，全反射是一项非常重要的现象和原理。
通过对全反射的研究和应用，人们可以探索更多的光学现象，并创造更多的应用。
光的全反射的公式
光的全反射的公式光的全反射是光线由光密介质射入光疏介质时，在一定的角度下发生的现象。
在光密介质和光疏介质的交界面上，当光线从光密介质射入光疏介质时，当入射角大于临界角时，光线将完全发生反射，不再透射到光疏介质中。
全反射的公式为：sin i / sin r = n2 / n1其中，i为入射角，r为反射角，n1为光密介质的折射率，n2为光疏介质的折射率。
光的全反射是由光在两种介质交界面上折射率不同引起的。
当光由光密介质射入光疏介质时，光线会发生弯曲，即发生折射。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间满足sin i / sin r = n2 / n1的关系。
当入射角小于临界角时，折射角为正，光线会透射到光疏介质中；当入射角等于临界角时，折射角为90°，光线会沿着交界面发生全反射；当入射角大于临界角时，折射角不存在，光线完全反射回光密介质中。
全反射在光学中有着广泛的应用。
例如，光纤通信中就利用了光的全反射原理。
光纤的核心是光密介质，外包覆的是光疏介质，通过控制入射角使光线在光纤中发生多次全反射，从而实现信号传输。
光的全反射还可以用于制作光学器件，如反射镜和光学棱镜等。
除此之外，光的全反射还有一些特殊的现象。
例如，当光线由光密介质射入光疏介质时，如果入射角超过90°，光线将无法从光疏介质中透射出来，而是会被完全反射回光密介质中。
这种现象被称为超全反射。
此外，当光线由光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于0°，光线不会发生折射，而是会沿着交界面直接传播，这种现象被称为正入射。
光的全反射是光在不同介质之间传播时的重要现象。
它不仅有着理论上的意义，也有着广泛的应用价值。
通过控制光线的入射角和介质的折射率，我们可以利用光的全反射实现信号传输、制造光学器件等。
深入理解和应用光的全反射，对于我们更好地认识光学现象和推动光学技术的发展具有重要意义。
全反射
光导纤维在医学上的应用 :内窥镜
伟大的祖国
五彩灯
3、海市蜃楼
4、水流导光 5、烟熏小球
四、拓展提升
在水中的鱼看来，水面上和岸上 所有的景物都出现在顶角为97.60 的倒立圆锥里，为什么？
一、光疏介质和光密介质
折射率小的介质叫光疏介质。
折射率大的介质叫光密介质。
注意：1、光疏和光密介质是相对的。
介质 空气 水 酒精 金刚石
折射 率
1.000 28
1.33
1.36
2.42
2、光在光密介质中传播速度小，在光
疏介质中传播速度大。
3、不能理解为介质密度。
实验探究：分别画出光从空气射 入水和光从水射入空气中的光路图 ，试比较图中折射角和入射角的大 小关系，并思考若光从水射入空气 ，继续增大入射角，反射光线和折 射光线如何变化？ （结合教材P49 思考与讨论）
D、应用：精密昂贵的光学仪器中，如显微 镜、单反相机、潜望镜、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、图像或者其他 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……
N
B
O 光疏介质
光密介质
C A
N'
sin C 1 n
3、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C
sin C 1 n
三、生活中的全反射现象
1、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100%，成像失 真小
全反射的应用与原理
全反射的应用与原理什么是全反射全反射是光在两种介质的交界面发生的一种现象。
当光束从一个密封的介质射入另一个折射率较小的介质时，如果角度超过临界角，光将完全反射回原介质中，不会透射到另一个介质中。
全反射的原理全反射原理基于光的折射定律。
当光从一个密封的介质射入具有较低折射率的介质时，会发生折射现象。
根据折射定律，入射光线与法线的夹角越大，折射光线与法线的夹角越小。
当入射光线的角度超过一个特定的临界角时，折射光线的角度将变为90度。
此时，折射光线将无法穿过交界面，而是全反射回原介质中。
临界角的计算公式如下：sin(critical angle) = (n2 / n1)其中，n1为入射介质的折射率，n2为出射介质的折射率。
全反射的应用光纤通信光纤通信是全反射的典型应用之一。
光纤是一种超细的玻璃或塑料棒，可以将光信号通过内部的全反射实现长距离传输。
光纤通信的原理是利用光的全反射特性，将光信号沿光纤内部不断进行反射传输。
当光线射入光纤时，如果射入角度小于临界角，光信号就会被全反射回光纤内部；而如果射入角度大于临界角，光信号则会逃逸到周围介质中。
通过控制光纤的折射率，可以使光信号在光纤内部进行长距离传输，实现高速、大容量的通信。
显微镜在显微镜中，全反射可以用来增强透射光的对比度。
透射显微镜中，样品放置在玻璃片或其他透明介质上，通过调整入射光线的角度，使之超过临界角，可实现全反射。
全反射时，只有接触样品表面的部分光线会透射到样品内部，而其他光线则被反射回来。
这种形式的显微镜可以增强样品的对比度，使细节更加清晰可见。
光导器件光导器件是另一个全反射的应用领域。
光导器件是将光线引导到预定路径的光学元件，常用于光学仪器和光学通信系统中。
利用全反射原理，可以设计出不同形状和尺寸的光导器件。
光线在光导器件内部不断发生全反射，沿着特定路径进行传输，从而控制光线的传输方向和位置。
光导器件的设计可以应用于光开关、光路选择和光信号调制等领域。
全反射
光疏介质 光密介质 v小
光从介质射入真空时
真空 介质
C 真空 介质 真空 介入光疏介质时，随着入射角 N 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．
(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: i ≥ C
临界角
临界角：折射角等于90°时的入射 角叫做临界角，用符号C 表示． 根据折射 定律计算
B
若某介质的折射率为n，该介质在空气或 真空中发生全反射的临界角是多少？ N sin90 1 n sinC sinC
O C
光疏介质
光密介质
因而 ： sin C 1
N'
A
n
折射率大的易发生全反射
1、光从空气射向水中会发生全反射吗? 2、光从玻璃介质射向水中会发生全反射吗?
例.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射 向空气,在界面上的入射角为45°.下面 四个光路图中正确的是
玻璃 45 空气
o
玻璃 45 空气
o
A
玻璃 45 空气
o
B
玻璃 45 空气
o
C
D
2、光从玻璃介质射向水中会发生全反射吗?
例 2:
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. 若使岸上的人看不到光源， 至少需半径多大的不透明圆板？已知水的折射率为1.33 (sin48.80=1/1.33 , tan48.80=1.14) o
根据入射角 i = C黄 ∴C红 > i > C绿
如图2所示，一透明塑料棒的折射率为n,光 线由棒的一端面射入，当入射角i在一定范 围内变化时，光将全部从另一端面射出。当 入射角为i时，光在棒的内侧面恰好发生全 反射。
全反射(高中物理教学课件)完整版
现象： 1.光从光密介质射向光疏介质时，同时存在反射光线和折射光线 2.入射角增大过程中，反射角、折射角均增大，且折射光线越来 越弱，反射光线越来越强。 3.入射角增大，折射角达到90˚时，折射光线完全消失
三.全反射的应用
思考：在天气晴朗的时候，特别是在炎热的夏天 我们会看到远处柏油马路上显得特别明亮，甚至 还能看到倒影，到那儿一看地面是干的，为什么 会出现这种现象？
典型例题 例4.如图所示,一半径为R的玻璃半球，折射率为 1.5，现有一束均匀的平行光垂直入射到整个半球 的底面上，进入玻璃半球的光线中不能直接从半 球面出射的光线所占的百分比为多少
02.全反射 图片区
问题.折射率是怎样定义的？ 定义1：光从真空射入某种介质发生折射时，入射 角的正弦与折射角的正弦之比，叫作这种介质的 绝对折射率，简称折射率 定义2：某种介质的折射率，等于光在真空中的传 播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比
n sin i c sin r v
问题.光从一种介质进入另一种介质，折射角总是 变小吗？
答：不一定，垂直入射不变，从介质到真空折射 角会变大。
一.光疏介质与光密介质
对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较小 的称为光疏介质，折射率较大的称为光密介质
材料
水
水晶 金刚石
折射率 1.33
1.55
2.42
问题：水晶是光疏介质还是光密介质？ 注意：光疏介质、光密介质具有相对性。
一.光疏介质与光密介质 注意： 光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射 角；光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于 入射角。 即光疏介质n小夹角大(介质中v也大) 即光密介质n大夹角小(介质中v也小)
《全反射》课件
汇报人：
目录
全反射基本概念
01
全反射的应用
04
全反射的原理
02
全反射的特性
03
全反射的实验研究
05
全反射的发展趋势和 展望
06
全反射基本概念
全反射的定义
全反射是指光从一种 介质进入另一种介质 时，如果入射角大于 或等于临界角，就会 发生全反射现象。
临界角是指光从一种 介质进入另一种介质 时，能够发生全反射 的最小入射角。
量子光学：研究量子光学 在全反射中的潜力
全反射技术的未来展望
应用领域：全 反射技术将在 更多领域得到 应用，如医疗、 军事、航天等
技术进步：全 反射技术将不 断进步，提高 精度、速度和
稳定性
成本降低：随着 技术的成熟，全 反射设备的成本 将逐渐降低，使 其更广泛地应用
于各个领域
智能化：全反射 技术将与人工智 能、大数据等技 术相结合，实现 智能化、自动化
全反射的应用
光导纤维通信
光导纤维：一 种由玻璃或塑 料制成的细长 纤维，用于传
输光信号
光导纤维通信： 利用光导纤维 传输信息的通
信方式
优点：传输速 度快、容量大、 抗干扰能力强、
保密性好
应用领域：电 信、互联网、 广播电视、医
疗、军事等
光学仪器制造
光学仪器：显微镜、望远镜、 照相机等
应用领域：科研、医疗、工业、 军事等
光的折射定律是描述光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的规律。 光的折射定律可以用斯涅尔定律来描述，即折射角与入射角成正比，与折射率成反比。 光的折射定律在实际生活中有很多应用，如透镜、棱镜等光学仪器。 光的折射定律在光学研究中具有重要意义，是光学研究的基础之一。
全反射
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本节前言第二节全反射北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》中写到：夏天，在山东蓬莱、栖霞，从平静无风的海面上向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、宫室、城池、人物、车马等出现在空中，谓之海市蜃楼。
我们在炎炎夏日，行走在柏油路面上的话，也常能看到前方不远处一片潮湿，路灯花池的倒影清晰可见，可到了那儿依旧是滚烫的路面，一丁点水也没有。
这些虚无飘渺的蜃景是怎样形成的呢？具备怎样的科学道理呢？这节内容将会带我们去探索这一神奇现象的形成根源，知道全反射的形成条件；并通过水流实验来让我们认识光导纤维，从而进一步了解它在医学、工业、国防科技、通讯领域中的广泛应用。
§1.2全反射我们常用“井底之蛙”、“坐井观天”来形容人眼光狭窄，阅历短浅。
可将桶里注满水后，这桶里之蛙所看到的“天”就非“昔日之天”了，它甚至能将水面上的世界一览无余呢！也许会游泳的你在水下也拥有过同样的感受吧！那么这是什么道理呢？当光由光密介质射向光疏介质时，由折射定律可知，折射角大于入射角，我们称之为远线折射。
反之，则称为近线折射。
再增大入射角，则反射光线，折射光线会如何传播呢？接下来我们用激光发射器、光具盘、半圆形玻璃砖做的演示实验，注意观察相应的现象。
相关知识点：海市蜃楼灼热的太阳烘烤着一望无际的沙漠。
一支干渴的驼队在沙漠中艰难的行进着。
突然在远方地平线上，奇迹股的出现了一个大湖，湖面闪烁着耀眼的银光，在湖边还有一些苍翠的棕榈树，它们在水面下映出秀丽的倒影，这是多么让人心怡的景色啊！它给干渴的驼队带来了希望。
可正当人们满怀希望奔跑过去时，它却又奇迹股地消失了。
这样的一种幻景也常出现在海面上，如水手们常传说的“荷兰飞船”的故事中所说：当人们在海上航行的时候，在海面上突然出现一只飘忽不定的船队。
它有时在你的一侧并行，似乎在暗中监视着你；有时它又忽然神秘地离你远去；有时，它又张帆对准你驶来。
它不理睬你的任何信号，也没有一点声息，就在马上要和你相撞的时候，它又忽然消失得无影无踪了。
这幻景有时还会出现在天空，那城市、楼阁、来往行人、车辆在空中清晰可见。
在无风的条件下，这种幻景能持续数小时之久。
以前的人们误以为是天堂出现了。
在我国东部沿海，这种幻景情况也时常看到。
在古代中国的学者认为这是一种海里的怪兽吐出的气化成的，这种怪兽叫蜃，形体十分巨大。
所谓海市蜃楼，指的就是海中的街市和蜃气所结成的楼宇。
由于当初人们缺乏科学知识，故对这种现象感到十分神秘和害怕。
下面我们来看一下动画演示，来了解海市蜃楼的成因。
右图：2001年8月4日18时25分，记者看到在距敦煌市以西南40公里的沙漠上出现海市蜃楼，这幻景中的城市经仔细辨认后确定是阿克塞县城。
此城距敦煌西南80公里，两城之间全部是沙漠，阿克塞是一座在沙漠中新建的城市。
右图：2004年2月3日中午，烟台山出现罕见的海市蜃楼奇观，人间仙境蓬莱阁清晰浮现在烟台山上，引得人们驻足观望。
全反射在该实验过程中，随着入射角的不断增大，反射光线逐渐增强，折射光线逐渐减弱，如继续增大入射角，则出现折射光线完全消失，入射光线全部被反射回去的现象。
入射光线在介质分界面上被全部反射的现象称为光的全反射。
由实验影片，大家思考一下，要有全反射现象发生，若光线是从空气射向玻璃砖，行吗？试着用光路可逆来思考。
另外，由此实验可看出，要发生光的全反射现象，对入射角该有怎样的要求？折射角等于900时的入射角称为临界角。
用i c表示。
由实验我们体会到：在入射角为临界角时，折射光线正好完全消失，光线正好开始全部被反射回头，这是由反射转为全反射时的临界状态。
可见，临界角是反射向全反射转变过程中的关节点。
接着我们参见右侧的“光的全反射动画”来学习如何求临界角。
设介质折射率为n，求光由该介质射向空气（或真空）时的临界角i c由折射定律：sin i c /sin900 = 1/n得 sin i c = 1/n则i c=arcsin(1/n)只要知道物质的折射率，我们就可以用sin i c = 1/n来求出光从这种介质射到空气（或真空）时的临界角。
全反射表：几种介质对空气的折射率和临界角至此：由实验表明，要发生光的全反射现象必须满足两个条件全反射条件：（1）光要由光密介质射向光疏介质（2）入射角等于或大于临界角日常现象举例：光的全反射现象在自然界中是很普遍的，象水和玻璃中的气泡看上去特别明亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面上发生了全反射；清晨小露珠在晨光下耀眼夺目，是由于清晨时太阳光入射角比较大，在露珠下表面发生了全反射，如右图，当眼睛迎着出射光看去时，就会觉得小露珠特别明亮。
图为：在阳光的照射下，洒水器喷射出的水珠格外明亮。
此即为全反射的结果【鱼眼里的世界】鱼在水中看到的天空究竟是怎样的呢？水面上方的光线在水面上发生折射现象，其进入鱼眼的边缘光线即为：在空气中以900角入射的光线折射进水中而被鱼眼接受的光线。
水的折射率为1.33，由求临界角的方法可知对应的折射角为48.60。
因此，鱼在水下所看到的天空是一个小圆圈，一个收缩的天空，它包括水面上整个空间，范围丝毫不小。
其视角为97.20。
由此本节开始所提的水桶中的青蛙比空桶中的青蛙更“见多识广”也就不难回答了。
光导纤维【水流实验】我们在矿泉水瓶中装满水，在侧壁下面部位开一小孔，用一束激光沿水平方向从瓶的另一侧射向小孔，通过实验我们观察到了很有趣的现象。
从小孔里射出来的光束竟然在水流内部传播，这水流变成了传光的管子。
这个实验能启发我们，是不是可以用其它材料代替水流，让其成为传光的导线呢？结果有人用玻璃代替水流做了相应的实验，其效果比水流更好。
光导纤维：光导纤维简称光纤，是运载光束的细小玻璃或塑料纤维丝。
原理简介：光导纤维是近20年来发展很快的一种新型光学材料。
它以石英为基本材料，一般由内外两层组成，里面为纤芯，是一根比头发丝还要细的石英丝，直径只有几微米到100微米左右，外面一层为包层，是比纤芯折射率小的材料（如石英）制成，在包层之外，再覆盖一层塑料护套，以保护光纤。
光从纤芯射向包层时，在其分界面上发生全反射现象。
经反复多次的全反射，光线在纤芯内沿锯齿形路线从一端传至另一端，光导纤维就成了一根传光的管子。
光纤应用如果把许多光纤聚集成束，并有序地排列成一个方阵，使其两端相对应，就可以传递图像了。
光纤的主要应用介绍如下几个方面：医学上运用内窥镜观察到10个星期大的胎儿医学上常用光导纤维束制成内镜，可把探头送到人的食道、胃或十二指肠中去进行观察诊断，效果很好。
在工业上也有相应的工业内镜，来对设备内部进行探伤。
在夜景照明方面，象上海东方明珠电视塔，总高468米，下球直径50m，上球直径45m ,设计人员抓住球体网状结构特征巧妙地利用光纤照明的优点，构思在每个网状节点上设置一个光纤发光点，加上节点的变化韵律，一个个闪闪发光的亮点把球体的形态表现的惟妙惟肖，再通过发光点的亮度和颜色有规律的变化，在夜空衬托下，使明珠有如：“玉珠临空”、“满天星斗”并给人以神奇、绚丽和多姿多彩的艺术享受。
另外在下球观望层的上下两边设置了两圈线发光光纤，好比在这颗璀璨的明珠身上挂上二圈闪闪发光、晶莹夺目的项链，使明珠变得更加高雅、美观和动人。
光纤的另一重要应用在于通信系统，一根光纤可以同时传送几千路电话，通常把千百根光纤合成光缆，这样不仅提高了光纤强度，而且还增大了通信容量。
光纤通信不仅能传送电话，还能传送电视节目。
目前，光纤通信已实现了全世界计算机的联网。
光纤通信是20世纪70年代以后发展起来的新兴技术，跟电通信相比，有许多优点：通信容量大，一根光纤能同时传送几千对电话；光波不外泄，无电磁污染；通信稳定可靠，保密性强；成本低，铺设方便。
光纤通信的迅速发展，将把全世界人民联系在一起，“地球村”的概念成为了现实，“虚拟城市”在网络上发展起来，人们的很多活动都将在中进行，同现实的城市一样，根本感觉不到有任何不自在。
例题【例题】已知水的折射率为4/3，在水面下方放一个强点光源Ｓ，则在水面上方可以看到一个圆形的透光面。
要求用较简单的方法测出强光源在水中的实际深度，请说明你的方法，并计算出相应的结果。
解：置于水中的强光源发出的光从水中射向空气时，当入射角大于或等于临界角时，光线就不能射出水面，所以，由强光源发出的光会在其正上方的水面上形成一圆形透光面，测出此透光面的直径，就可根据全反射知识计算出强光源在水中的实际深度。
【请思考：如发现水面上的圆形透光面的半径在逐渐增大，则该点光源在上浮还是下沉？如圆形透光面的半径随时间均匀增大，点光源在做什么性质的运动？】自测题单项选择题1、 光线在玻璃和空气的分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2、 水的折射率为4/3，在水面下有一点光源，在水面上看到一个圆形透光面，若看到透光面圆心位置不变而半径不断减小，则下面正确的说法是A 光源上浮B 光源下沉C 光源静止D 以上都不对 3、 光在某介质中的传播速度为1.5×108m/s ，光从该介质射向真空时的临界角是A 60°B 45°C 30°D 60°4、 一光束以入射角 θ 从空气中射入一上下表面平行的玻璃砖上表面，则A 若 θ 较大，在上表面可能发生全反射B 无论 θ 多大，在上表面都不可能发生全反射C 若 θ 很大，在下表面可能发生全反射D 无论 θ 多大，都会发生全反射现象。