全反射 ppt课件

b ．临界角C的表示式： 由折射定律知，光由某介质射向真空 （或空气)时，若刚好发生全反射，则：
n=
sin90°＝ 1
sin C sin C
所以
sinC=
1 n
即C= ppt课件
arcsin 1
n
10
注意：
a.光从光密介质射向光疏介质时，只要入射角大 于或等于临界角C，一定会发生全反射现象。
b．一般情况下，光由一种介质到达另一种介质 时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部 分反射回原介质中，而另一部分则进入其他介 质中。发生全反射时，光的能量全部反射回原 介质中。
13.2 全反射
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1
思考题：如图所示，求此介质的 折射率和这种介质中的光速。
300
450
介质
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2
一.光疏介质和光密介质 1)、光疏介质:两种媒质中折射率较小的介
质叫做光疏介质. 2)、光密介质:两种媒质中折射率较大的介
质叫做光密介质.
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3
【例1】下列说法正确的是( BD )
全反射现象。光线就会从
高空的空气层中通过空气
的折射逐渐返回折射率较低
的下一层。
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• 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。
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• (2)对沙漠上、柏油路上的蜃景的解释
• 在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接 近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射 率也小。从远处物体射向地面的光线，进入折 射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大， 也可能发生全反射。人们逆着反射光线看去， 就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射 出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷 惑，以为生全反射的条件 （1） 光线从光密介质射向光疏介质； （2）入射角大于或等于临界角。
c．全反射遵循的规律 光由光密介质进入光疏介质发生全反射时，
仍然遵守反射定律。有关计算仍依据反射定 律进行。
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3、临界角 a．临界角的定义：折射角为90°时的入射
角称为全反射临界角，简称临界角，用C表示。
2、当光由光密介质射入光疏介质时，折射角大 于入射角，当入射角大于某一角度时，折射现象 消失，光全部返回原来的介质，这种现象叫做全 反射。 3、发生全反射的条件：
4、刚好发生全反射时的入射角，叫做这种介质
的临界角。
5、临界角与折射率之间的关系 nsin900 1
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sinC sinC 19
发生全反射的条件：
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（３）全反射棱镜的应用:
在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜， 改变光的传播方向,反射率高，几乎可达100%， 利用非常广泛，例如望远镜、自行车尾灯等．
望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过 使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度．
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２、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
【答案】10.6 m
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【解析】如图 13－2－6 所示由题意知，C 为临界角，则 sinC＝n1＝34① 由几何关系，可得 sinC＝ 12122＋h2② 联立①②得：34＝ 12122＋h2，解之得：h＝10.6 m。
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应用全反射解释自然现象
(1)对“海市蜃楼”的解释
由于空中大气的折射
确的？（Ｄ ）
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【例 2】已知介质对某单色光的临界角为 C，则(ABC) A．该介质对单色光的折射率等于sin1C B．此单色光在该介质中的传播速度等于 csinC(c 是光 在真空中的传播速度) C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的 sinC 倍
D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的sin1C倍
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【思维点悟】准确的理解临界角及光在介质中传播的速度与介 质折射率的关系，熟练地运用 sinC＝n1和 n＝vc进行分析推理是 解题的关键。
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例4、如图2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；
【答案】θ1≤arcsin n2－1
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【答案】θ1≤arcsin n2－1
【解析】设当入射光线入射角为 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 13－2－4 所示，则有：
sinC＝n1，n＝ssiinnθθ12
C＋θ2＝90°
由以上各式可得：sinθ1＝ n2－1
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例2:已知如图所示，介质2为空气，介质1的折射
率为2，下列说法中正确的（ C ）
（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
1
a 300
2
b
600
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例3：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
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。
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三、全反射的应用
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１、全反射棱镜
(1)、横截面是等腰直角三角 形的棱镜叫全反射棱镜。
(2)、全反射棱镜对 光线的控制作用：
方向改变180°
方向改变90
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（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．
解：根据题意入射光线与反射光线的夹角为90°，又根据光的反 射定律，反射角等于入射角，即 α=β，γ=45°-15°＝30°．
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应用全反射解决实际问题的基本方法
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。
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【例1】据报道：2008年北京奥运会时，光纤通信网覆盖了所 有奥运场馆，为各项比赛提供了安全可靠的通信服务。光纤 通信可利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示，一 根长为L的直光导纤维，它的折射率为n。如果把该光纤放在 空气中，要使从它的一个端面进入光纤的光发生全反射，入 射角应满足什么条件(用该角的正弦函数值表示)？为简化问 题，光纤外套忽略不计。
θ1＝arcsin n2－1
可见 θ1 只要不大于 arcsin n2－1，光线就能连续不断地
产生全反射，从光导纤维的一端传到另一端。
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【例2】有人在河中游泳，头部露出水 面，在某一位置当他低头向水中观察 时，看到河底有一静止物体跟他眼睛 正好在同一竖直线上。这个人再向前 游12 m，正好不能看见此物体，求 河深。(水的折射率为4/3)
有水源而奔向前去，
但总是可望而不可即。
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• 在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上 述现象。贴近热路面附近的空气层同热沙面 附近的空气层一样，比上层空气的折射率小。 从远处物体射向路面的光线，也可能发生全 反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑， 就像用水淋过一样。
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• (3)水或玻璃中的气泡为何特别明亮
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。
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光导纤维
光导纤维由 内芯和外套两部分 组 成，二者的折射率不同， 内芯 的 折射率大， 外套 的折射率小。
随着入射角的增大会发生什么现象?
空气
玻璃
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5
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6
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反回原来 的介质中，这种现象叫做全反射。
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2、对全反射的理解
a．全反射是光的折射的特殊现象，全反射 现象还可以从能量变化角度加以理解。当 光线从光密介质射入光疏介质，在入射角 逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增 强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等 于临界角时，折射光的能量已经减弱为零， 发生了全反射。
2、若光由光密介质进入光疏介质时，则根据
sin C 1 确定临界角，看是否发生全反射。 n
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，运算及变换进行动态分析或定
量计算。
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1、折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较 小的介质叫做光疏介质。
和全反射，会在空中
出现“海市蜃楼”。在
海面平静的日子，站
在海滨，有时可以看
到远处的空中出现了
高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象。
这种景象的出现是有原ppt课因件 的。
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• 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，海面上空的空气温度比空中 低，空气的折射率下层比上层大。我们可以粗略地把空 中的大气分成许多水平的空气层，下层的折射率较大。 远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向 折射率较小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
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
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4
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
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【解析】由临界角的计算式 sinC＝n1，得 n＝sin1C，选
项 A 正确；将 n＝vc代入 sinC＝n1得 sinC＝vc，故 v＝csinC， 选项 B 正确；设该单色光的频率为 f，在真空中的波长为 λ0， 在介质中的波长为 λ，由波长、频率、光速的关系得 c＝λ0f， v＝λf，由 sinC＝vc＝λλ0，λ＝λ0sinC，选项 C 正确；该单色 光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项 D 错误。