第四章光2全反射沙漠中的旅行者急于找到水源時,有時會意外地看到前方有一片晶瑩的“水面”,而當(dāng)他們向前走去時,“水面”卻是可望而不可即,原來這就是“蜃景”。這種現(xiàn)象是怎樣形成的呢?情景導(dǎo)入一、對全反射的理解1.對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的.(2)光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度小.(3)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角；反之，光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角.(4)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不指它的密度大小.知識梳理2.全反射(1)臨界角：折射角為90°時的入射角稱為全反射的臨界角，用C表示，sinC＝

.(2)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角.(3)全反射遵循的規(guī)律：發(fā)生全反射時，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用.二、全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維1.全反射棱鏡(1)特點(diǎn)：①當(dāng)光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高.②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時失真小.(2)全反射棱鏡改變光路的兩種常見情況.如圖所示.2.光導(dǎo)纖維(1)原理：內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射.(2)優(yōu)點(diǎn)：容量大，衰減小，抗干擾性強(qiáng)等.(3)應(yīng)用：光纖通訊；醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡.三、全反射的定量計算應(yīng)用全反射解決實(shí)際問題的基本方法：(1)確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密還是從光密進(jìn)入光疏介質(zhì).(2)若光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，根據(jù)sinC＝

確定臨界角，看是否發(fā)生全反射.(3)根據(jù)題設(shè)條件，畫出入射角等于臨界角的“臨界光路”.(4)運(yùn)用幾何關(guān)系(如三角函數(shù)、反射定律等)進(jìn)行判斷推理，運(yùn)算及變換.探究一對全反射的理解

問題導(dǎo)引夏季的早晨,從某一方向看植物葉子上的露珠會格外明亮,玻璃中的氣泡從側(cè)面看也是特別明亮,這是什么道理呢?課堂探究探究二全反射的應(yīng)用

問題導(dǎo)引如圖所示,自行車后面有尾燈,它雖然本身不發(fā)光,但在夜間行駛時,從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上,會有較強(qiáng)的光被反射回去,使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。那么自行車的尾燈利用了什么原理?探究二全反射的應(yīng)用

問題導(dǎo)引如圖所示,自行車后面有尾燈,它雖然本身不發(fā)光,但在夜間行駛時,從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上,會有較強(qiáng)的光被反射回去,使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。那么自行車的尾燈利用了什么原理?對全反射的理解1.光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b，如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是(

)A.a是光密介質(zhì)，b是光疏介質(zhì)B.光在介質(zhì)a中的速度必須大于在介質(zhì)b中的速度C.光的入射角必須大于或等于臨界角D.光的入射角必須小于臨界角AC>>難點(diǎn)剖析2.光在某種介質(zhì)中的傳播速度是1.5×108m/s，光從該介質(zhì)射向空氣時(

)A.臨界角是30°B.大于或等于30°的所有角都是臨界角C.入射角大于或等于30°時都能發(fā)生全反射D.臨界角可能是60°AC全反射的應(yīng)用3.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示.方框內(nèi)有兩個折射率n＝1.5的全反射棱鏡，下面給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖中效果的是(

)解析四個選項產(chǎn)生的光路效果如圖所示：由圖可知B項正確.答案B4.圖為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面.已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；4.圖為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面.已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；解析設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，光路圖如圖所示由折射定律有sini＝nsinr①設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為α，為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有α≥θ②式中θ是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角，它滿足nsinθ＝1③由幾何關(guān)系得α＋r＝90°④(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間.解析光在玻璃絲中傳播速度的大小為v＝

⑥光速在玻璃絲軸線上的分量為vx＝vsinα⑦

光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時間為t＝

⑧光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時，光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時間最長，此時sinα＝

⑨由⑥⑦⑧⑨t(yī)max＝.1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面幾種方式傳播,可能發(fā)生全折射的是(

)A.從水晶射入玻璃 B.從水射入二硫化碳C.從玻璃射入水中 D.從水射入水晶解析:折射率相對較小的介質(zhì)是光疏介質(zhì),折射率相對較大的介質(zhì)是光密介質(zhì),發(fā)生全反射的條件之一是光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),由此可知選項C正確。答案:C課堂達(dá)標(biāo)2.關(guān)于光纖的說法,正確的是(

)A.光纖是由高級金屬制成的,所以它比普通電線容量大B.光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲,但導(dǎo)電性能特別好,所以它比普通電線衰減小C.光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲,由內(nèi)芯和外套兩層組成,光纖是利用全反射原理來實(shí)現(xiàn)光的傳導(dǎo)的D.在實(shí)際應(yīng)用中,光纖必須呈筆直狀態(tài),因為彎曲的光纖是不能傳導(dǎo)光的解析:光導(dǎo)纖維的作用是傳導(dǎo)光,它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻璃絲,且由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大。載有聲音、圖像及各種數(shù)字信號的激光傳播時,在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射,光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,光纖是可以彎曲的,選項C正確。答案:C3.某種介質(zhì)對空氣的折射率是,一束光從該介質(zhì)射向空氣,入射角是60°,則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣,Ⅱ為介質(zhì))(

)解析:由題意知,光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),由

,得C=45°<60°,故在兩介質(zhì)的界面上會發(fā)生全反射,只有反射光線,沒有折射光線,故選項D正確。答案:D4.如圖所示,一束光從空氣中射向折射率n=

的某種玻璃的表面,θ1表示入射角,則下列說法中正確的是(

)A.當(dāng)θ1>45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無論入射角是多大,折射角θ2都不會超過45°C.欲使折射角θ2=30°,應(yīng)以θ1=45°的角度入射D.當(dāng)入射角滿足tanθ1=時,反射光跟折射光恰好垂直

課堂小結(jié)備用工具&資料

4.如圖所示,一束光從空氣中射向折射率n=

的某種玻璃的表面,θ1表示入射角,則下列說法中正確的是(

)A.當(dāng)θ1>45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無論入射角是多大,折射角θ2都不會超過45°C.欲使折射角θ2=30°,應(yīng)以θ1=45°的角度入射D.當(dāng)入射角滿足tanθ1=時,反射光跟折射光恰好垂直一、對全反射的理解1.對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的.(2)光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度小.(3)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角；反之，光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角.(4)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不指它的密度大小.知識梳理2.全反射(1)臨界角：折射角為90°時的入射角稱為全反射的臨界角，用C表示，sinC＝

.(2)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角.(3)全反射遵循的規(guī)律：發(fā)生全反射時，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用.三、全反射的定量計算應(yīng)用全反射解決實(shí)際問題的基本方法：(1)確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密還是從光密進(jìn)入光疏介質(zhì).(2)若光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，根據(jù)sinC＝

確定臨界角，看是否發(fā)生