1、二、光的全反射,第四章 光的折射与全反射,福州亭江中学 傅志挺2008.4.11,物理选修3-4,生活中有很多跟光有关的有趣的自然现象,比较不容易看到的有:海市蜃楼视频.wmv沙漠海市蜃楼.rm比较容易看到的有:路面全反射.mpg水珠.mpg,实验,实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的直角边A的圆心O。,思考:两者有何异同点?,实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面。,玻璃全反射.mpg,不同点：光从空气玻璃，入射角折射角；光从玻璃空气，入射角折射角光从空气玻璃，同时存在反射光和折射光；光从玻璃空气，当入射角达到某个角度时折射角达到90，折射光线消失,相同点： 入射角增大，反射角增
2、大，折射角也 增大； 入射角增大，反射光强度增加，折射光强度减弱； 在半圆形界面，光的入射角皆为零度，光不偏离直 线传播；而在直径AB的分界面，光偏离原直线传播。,光由一种透明介质射到另一透明介质,光线不发生折射，而全部返回到原介质中的传播现象叫全反射现象,全反射现象:,问:是否只有玻璃才能发生全反射呢?,水全反射.rm,从以上的实验中,我们可以得到什么结论呢?什么情况下发生了全反射?,1 光从玻璃(或水)介质到空气2 入射角要大于某个值,我们现在研究当光从玻璃介质斜射入空气的过程, 通过前面的学习我们知道光由玻璃介质斜射入空气时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射
3、角就会增大到90,折射角2 为90时，会发生什么情况？,光由玻璃介质射入空气时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射,折射角2 为90时，发生全反射现象,全反射,1,3,玻璃介质,N,N,A,O,B,空气,在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即折射角等于90时的入射角叫做临界角,是一个很重要的物理量临界角用C 表示,当光线从玻璃介质射入空气介质时，如果入射角等于或大于临界角，就发生全反射现象,1 临界角C,发生全反射现象,因而 ：,临界角,光从折射率为n的某种介质
4、射到空气(或真空)时的临界角C 就是折射角等于90时的入射角，根据折射定律可得：,水的临界角为48.80 各种玻璃的临界角为320-420 金刚石的临界角为24.40,思考:光从空气射向玻璃中会发生全反射吗?,不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质,光疏介质和光密介质,介质 1,空气,介质2,介质1相对介质2是光疏介质,介质1与介质2相对空气都是光密介质,2,3,n,n2,光疏介质和光密介质是相对的,发生全反射的条件, 光从光密介质进入光疏介质；, 入射角等于或大于临界角,思考:光从玻璃介质射向水中会发生 全反射吗?,海市蜃楼,全反射原理在生活中
5、的应用及对奇妙自然现象的解释,C,蜃景.swf,1、光线由AB面垂直入射,横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜,2、光线由AC面垂直入射,变化90 ,变化180 ,全反射棱镜,全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释,A,B,C,C,B,A,在AC面发生全反射，垂直由BC面出射,在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射,全反射棱镜,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,缩短镜筒的长度,全反射棱镜, 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是银面容易脱落因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远
6、镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%,提高反射率,在实际的潜望镜里用全反射棱镜代替平面镜,潜望镜,潜望镜.mpg,光导纤维,光纤通信,光纤潜望镜,内窥镜,原理：,结构：,应用,光的全反射,全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释,包层与内芯,光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部,内窥镜的结构,光导纤维在医学上的应用,光导纤维,内窥镜,光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信,光纤,光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的,在潜水员看来，岸上的所
7、有景物，都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？,全反射原理在生活中的应用及对奇妙自然现象的解释,C,水的折射率为1.33 所以C=48.80则有圆锥顶角=2C=97.60,小 结,1、光疏介质、光密介质,2、全反射,定义,临界角C,全反射的产生条件,3、全反射原理的应用实例,全反射棱镜光导纤维,海市蜃楼,解题指导,例题1光在某种介质中的传播,介质的折射率为2，若要使光从此介质射向真空时发生全反射，则入射角不可能的值是： ,150 B. 300C. 450 D. 600,A,(例题2)某介质的折射率为2，一束光从介质射向空气，入射角为60，如图1所示的哪个光路图是正确的? ,D
8、,(例题3)劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不同的解释,其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用,因而较亮.B.空气泡对光线有发散作用.因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮.,D,( 例题4)如图所示，一束光以45的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。由此可知，该棱镜材料的折射率为_，该棱镜的顶角的大小为_,2,750,2、在研究全反射现象中，刚好发生全反射，即折射角等于90时的入射角是一个很重要的物理量，叫做临界角C。,1、定义：（当光从玻璃射向空气时，一部分光从分界面上折射到空气中，一部分光反射回玻璃内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。）当入射角增大到某一角度，使折射角达到90时，折射光线完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。,3、临界角C是折射角等于90时的入射角，据折射定律及光路可逆性可计算出光从介质射入空气时,C和折射率的关系：,4、产生全反射现象的条件：,光从光密介质射入光疏介质,入射角 临界角,知识结构,谢谢指导！,
