光的全反射课件解读

(2)刚好看到Q点时的光路图如图所示.
x=s1+s2+l y=h2+Δh sinC= n= 1
sinC
x x 2 y2
24 7 19 联立以上方程解得： l
1 解决. n
【典例2】（2011·海南高考）一 赛艇停在平静的水面上， 赛艇前 端有一标记P离水面的高度为h1= 0.6 m，尾部下端Q略高于水面；赛 艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有 一浮标，示意如图.一潜水员在浮
标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时，看到标记刚好
被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜Δh=4.0 m，恰 好能看见Q.求： (1)水的折射率n； (2)赛艇的长度l.（可用根式表示）
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°)时的入射角称为全反射的
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 sin90 ,即sinC 1 .
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
(2)光疏介质和光密介质的比较
(3)相对性
光疏介质、光密介质是相对的.任何两种透明介质都可以通过 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 光由光密介质射入到光疏介质中时，折射角大于入射角，当 入射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光线都 被反射回原介质，这种现象称为全反射现象，简称全反射. (1)全反射的条件 ①光由光密介质射向光疏介质.
用玻璃制成的截面为直角三角形的棱镜，其临界角约为 42°，
当光线垂直于直角边或垂直于斜边射入后，在下一个界面处 的入射角为45°，由于大于临界角，光在该处发生全反射， 若光垂直于直角边射入，在斜边处发生一次全反射后，从另 一直角边射出，光的传播方向改变90°，若光垂直于斜边射 入棱镜，在两个直角边处各发生一次全反射，光的传播方向 改变180°.
【典例1】(2011·新余高二检测)如图所示abc是一块用折射 率n=2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圆弧，
ac边与bc边垂直，∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照到ac
上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的.求 黄亮部分的弧长为多少？
【解题指导】解答本题时可按以下思路分析：
【标准解答】假定光线MN射到ab界面上时恰好发生了全反
射，则MN上方的光线一定在界面ab上发生了全反射，因此只 有射到界面Nb上的光线才能射出玻璃，界面Nb部分是亮的. 由sinC=
1 ，得∠C=30°. n
30 1 由几何关系知θ=30°，所以弧Nb的长度： s 2R R
答案：1 πR 6
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=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.
分析光的全反射问题，关键是根据临界条件画 出恰好发生全反射的光路图，再利用几何知识分析边角关 系，比较其他光线是否发生全反射，同时结合临界角与折射 率的关系sinC=
一、全反射的理解
1.光疏介质和光密介质的理解，不同介质的折射率不同，我 们把折射率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫 做光密介质.
(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.
sinC n
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.
(1)光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而 言的，只对一种介质，无法确定它是光疏介质还是光密介质 .
(2)分析光的全反射时，关键是根据临界条件画出恰好发生全
反射的光路图，再利用几何知识分析边角关系 . (3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律及光的可逆性.
【解题指导】解答本题可按以下思路分析:
(1)对波形图的认识→振幅、波长→波速；
(2)作光路图→确定两角→折射定律→全反射→临界角.
s1 sin 【标准解答】(1)如图所示， n sin s12 h12 s 1 s2 s2 s22 h 22 s22Βιβλιοθήκη Baidu h 22 4 2 2 s1 h1 3
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【规律方法】解决全反射问题的一般方法： (1)确定光是从光密介质进入光疏介质 .
1 确定临界角. n
(2)应用sinC=
(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的临界光路图 . (4)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等，进行分
析、判断、运算解决问题.
二、全反射的应用
1.全反射棱镜
根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排 列.就可以传播图象.
(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：
sin1 1 sinC ，n ，C 2 90，由以上各式可得：sin1 n 2 1. n sin2
2.光导纤维 (1)构造及传播原理 光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1 μm～100μm 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、图象.如果把许多(上万