新人教版

高中物理選擇性必修一

第四章光

第2課

全反射思考：為什么水滴晶瑩剔透呢？課堂引入一、全反射1.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率n較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率n較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)?！咀⒁狻竣傧鄬Υ笮。喝缢涂諝?；水和金剛石比較…

②不是介質(zhì)的密度。如水和酒精…光從光疏進入光密介質(zhì)，或從光密到光疏介質(zhì)分別會怎么偏轉(zhuǎn)？NN'AOB光疏介質(zhì)光密介質(zhì)ir光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)iNN'AOB光疏介質(zhì)光密介質(zhì)r思考：光密射向光疏或光疏射向光密，入射角增大，折射角也增大，誰先達到90°？

若繼續(xù)增大入射角？一、全反射i>r速度變小i<r速度變大一、全反射現(xiàn)象：入射角逐漸增大：1.折射角逐漸增大，折射光線亮度逐漸減弱;2.反射角逐漸增大，反射光線亮度逐漸增強；

3.當入射角增大到某一角度時，折射角度達到90時，折射光完全消失，所有光線全部反射。光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角的增大，當折射角增大到90°時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。此時的入射角稱為——臨界角（用C表示）發(fā)生全反射的條件：（1）光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；一、全反射（2）入射角等于或大于臨界角；特殊的，當光疏介質(zhì)為空氣（真空）時，臨界角C等于？不同介質(zhì)的臨界角不同介質(zhì)水各種玻璃金剛石折射率1.331.5~1.82.42臨界角C48.8°32°~42°24.5°（1）折射率越大，臨界角越小，越容易發(fā)生全反射；（2）臨界角和折射率可以互求。一、全反射上現(xiàn)蜃景解釋：海面上下層空氣溫度低，密度大，折射率大，上層空氣溫度高，密度小，折射率小，遠方物體發(fā)出的光線向空中入射時不斷折射彎曲，到某高度時發(fā)生全反射，再射回地面，觀察者感覺這光線來自空中。1、上現(xiàn)蜃景，海市蜃樓解釋：

貼近地面空氣溫度高，密度小，折射率小，上層空氣溫度低，密度大，折射率大。遠方物體發(fā)出的有些光線向地面入射時不斷折射彎曲，到地面附近時發(fā)生全反射，再折向上射向遠處空中，觀察者感覺這光線來自地下。倒立虛象2、下現(xiàn)蜃景，沙漠蜃景二、全反射的應(yīng)用全反射是自然界中常見的現(xiàn)象。例如，水中或玻璃中的氣泡，看起來特別明亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故。二、全反射的應(yīng)用精密光學(xué)儀器全反射棱鏡二、全反射的應(yīng)用全反射棱鏡：45

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變化90°45

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變化180°思考：全反射棱鏡的折射率應(yīng)滿足什么條件？二、全反射的應(yīng)用結(jié)構(gòu)：截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡。特點：①當光垂直于它的任意一個界面射入后，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，幾乎可達100%

。②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時失真小。作用：改變光的方向，可使光的傳播方向改變90°或180°。

1966年，33歲的華裔科學(xué)家高錕提出：光通過直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來傳輸大量信息。高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎。根據(jù)這一理論制造的光導(dǎo)纖維（opticalfiber）已經(jīng)普遍應(yīng)用到通信領(lǐng)域。這其中就用到了全反射原理。光纖之父高錕（1933-2018）三、光導(dǎo)纖維三、光導(dǎo)纖維三、光導(dǎo)纖維原理：利用全反射原理。構(gòu)造：實用光導(dǎo)纖維的直徑只有幾微米到一百微米。因為很細，一定程度上可以彎折。由折射率較高的玻璃內(nèi)芯和折射率較低的外層透明介質(zhì)組成，因為內(nèi)芯的折射率比外套的大，所以，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，于是光在有機玻璃棒內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。優(yōu)點：容量大、衰減小、抗干擾性強。

若把光導(dǎo)纖維聚集成束，使纖維在兩端排列的相對位置一樣，圖像就可以從一端傳到另一端。醫(yī)學(xué)上用這種光纖制成內(nèi)窺鏡、用來檢查人體胃、腸、氣管等臟器的內(nèi)部。實際的內(nèi)窺鏡裝有兩組光纖，一組把光傳送到人體內(nèi)部進行照明，另一組把體內(nèi)的圖像傳出供醫(yī)生觀察。光也可像無線電波那樣，作為載體來傳遞信息。載有聲音、圖像以及各種數(shù)字信號的激光從光纖的一端輸入，就可傳到千里以外的另一端，實現(xiàn)光纖通信，一路光纖的傳輸能力理論值為二十億路電話，一千萬路電視。雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有20多年，但是發(fā)展的速度是驚人的。

三、光導(dǎo)纖維的應(yīng)用1.(多選)如圖所示，ABCD是兩面平行的透明玻璃磚，AB面和CD面是玻璃和空氣的界面，分別設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ。光線從界面Ⅰ射入玻璃磚，再從界面Ⅱ射出回到空氣中。如果改變光到達界面Ⅰ時的入射角，則(

)A.只要入射角足夠大，光線在界面Ⅰ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B.只要入射角足夠大，光線在界面Ⅱ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C.不管入射角多大，光線在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.不管入射角多大，光線在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象CD2．如圖所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強度相同的光線，均由空氣沿半圓半徑方向射入玻璃磚，到達玻璃磚的圓心位置。下列說法正確的是（）A．假若三條光線中只有一條在O點發(fā)生了全反射，那一定是aO光線B．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射C．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定不能發(fā)生全反射D．假若光線aO恰能發(fā)生全反射，那么光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度小A3.如圖所示，AB為一直光導(dǎo)纖維，AB之間距離為s，使一光脈沖信號從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯與外套的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點傳輸?shù)紹點所用時間為t，求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n。(已知光在真空中的傳播速度為c)

【詳解】根據(jù)折射定律有

，可得光進入玻璃后光線與豎直方向夾角為30°；過O點的光線垂直入射到AB界面上的C點射出，C到B之間沒有光線射出，越接近A的光線入射角越大，全反射的可能性越大，根據(jù)臨界角公式,可得臨界角為

，如果界面上臨界角為D，此