高中物理光的全反射(完整版)

思考
光进入不同介质时的角度大小关系：
光从光疏介质射入光密介质时， 入射角__＞____折射角 光从光密介质射入光疏介质时， 入射角__＜____折射角
n水＝1.33 n玻璃＝1.5-1.9 n金刚石＝2.42 1.光疏介质光密介质是相对而言的.只有对给 定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质.没有 绝对的光密介质.
在光的反射和折射现象中Baidu Nhomakorabea光路都是可逆的。
第3节 全反射
一 .光疏介质 和光密介质
1.定义:
（1）光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫 做光疏介质.
（2）光密介质:两种介质中折射率较大的介质 叫做光密介质.
n C 对光疏介质 n较小 同一频率的光在其中传播的 V 较大 V 对光密介质 n较大 同一频率的光在其中传播的 V 较小
中央电视台记者 2001年9月12日沿着青 藏公路经过海拔2675 米的万长盐桥时，突 然看到远处的戈壁上， 有沙丘飘浮在天空中， 在阳光和浮云的作用 下，沙丘不断变幻着 颜色，沙丘的周围是 “波光粼粼的湖水”， 水面映出清晰的倒影。
海边、沙漠蜃景的成因
夏天，在气压恒定的海面上，空气密度 随高度增加而减小，对光的折射率也随之减 小，从而形成一具有折射率梯度的空气层. 当光线通过此空气层时，将发生偏转.
2.临界角
发生全反射形象时的最小入射角.
3.临界角的计算 4.发生全反射的条件:
（1）光从光密介质射向光疏介质 （2）入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C
三、全反射的应用
会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、 沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等
课堂练习
1 . 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.求i的范围.
1. 全反射现象
当光从光密介质进入光疏介质时，折射 角大于入射角.当入射角增大到某一角度时， 折射角等于900，此时，折射光完全消失入射 光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全 反射.
2. 临界角
光从光密介质射向光疏介质时，折射角等 于900时的入射角用字母 C 表示.临界角是指光由 光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时 的最小入射角，是发生全反射的临界状态.
光导纤维在医学上的应用 :内窥镜
光纤通信
课堂小结
一、光疏介质与光密介质
1.定义
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.
2.理解
①相对性.②以折射率为依据的，与介质的其它属 性无关.
二、全反射 1.全反射现象
当光从光密介质进入光疏介质时，折射角 大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射 角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部 返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3=900
θ1 θ2
结论：随着入射角的增大，反射
角、折射角都随之增大，同时反射光的 强度增强，折射光的强度减弱.当入射角 达到某一角度时折射角为900，此时， 在界面上只有反射光线，没有折射光线， 发生了全反射，此时的入射角叫做临界 角，用C表示.
水和酒精： n水＝1.33 ＜ n酒精＝1.36 酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒精
2.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.
二 .全反射
N
B
θ2
O 光疏介质
光密介质
θ1
N' A
N
B
θ2
O 光疏介质
光密介质
θ1
A
N'
逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角 度，折射角接近90°时，继续增大入射角，这 时会发生什么情况？
若人在较高处，看到的蜃景是由折射形 成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景 是由折射和全反射形成的倒立虚像.
4.全反射棱镜
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,接近达到100%，成 像失真小.
D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说 显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……
当光由光密介质射入光疏介质时： 若入射角 i < C，则不发生全反射，既有反射 又有折射形象. 若入射角 i ≥ C，则发生全反射形象
3.临界角的计算
A.当光由某种介质射入真空或空气时:
n

sin 900 sin C
C

arcsin
1 n
B.任意两种介质:n密、n疏
n密对疏=
sin 90o sin C
三 .全反射的应用
1. 露珠
2、珠宝的鉴赏（ 玻璃：320-420 金刚石：24.40）
3.海市蜃楼
中新网2004年3月16 日电 ，15日上午11时30 分左右(北京时间10时30 分)，日本根室市职员谷 口博之在北海道根室市 海域的根室海峡上空， 观测到了船悬于半空的 海市蜃楼奇观，并将其 拍摄下来。
5.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.
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.
n密 n疏
故临界角C
=
s
in
1
(
n疏 n密
)
= arcsin( n疏 )
n密
其中, n密、n疏分别为光密介质和光疏介质的绝 对折射率.
例：某介质的折射率为根号2，一束光从介 质射向空气，入射角为60°，图中光路图正确 的是（ ）D
4.发生全反射的条件
（1）光从光密介质射向光疏介质 （2）入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C 以上两个条件必须同时满足，缺一不可
导入新课
美丽的光纤装饰
美 丽 的 光 纤 装 饰
美丽的光纤装饰
美丽的光纤装饰
晶莹剔透的露珠
提问：折射定律的内容是什么？
折射定律
1.折射光线位于入射光线与法线所决定的平
面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧.
2.数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦
成正比，即
n sin i sin r