《新设计物理教科选修3-4课件：第四章 光的折射 第3讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理教科选修3-4课件：第四章 光的折射 第3讲（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲讲 光的全反射 目标定位 1 知道光疏介质 光密介质 全反射 临界角的概念 2 理解全反射的条件 能计算有关问题 和解释相关现象 3 了解光导纤维的工作原理和光导纤 维在生产 生活中的应用 一 全反射现象 1 光密介质和光疏介质 1 对于两种介质来说 光在其中传播的速度较 小的介质 即折射率 的介质叫 介质 光在其中传播的速度较大的介质 即折射率较小的 介质叫 介质 2 光疏介质和光密介质是相对的 2 全反射 光从 介质射到 介质的界面 时 全部被反射回原介质的现象 较大 光密 光疏 光密 光疏 二 全反射条件 1 全反射的条件 1 光需从 介质射至 介质的界面上 2 入射角必须等于或
2、临界角 2 临界角 1 定义 光从某种介质射向真空或空气时使折 射角变为90 时的 称作这种介质的临界 角 2 临界角C与折射率n的关系 sin C 光密 光疏 大于 入射角 想一想 当光从水中射入玻璃的交界面时 只要入 射角足够大就会发生全反射 这种说法正确吗 为什 么 答案 不正确 要发生全反射必须光从光密介质射 入光疏介质 而水相对玻璃是光疏介质 所以不管入 射角多大都不可能发生全反射 三 全反射的应用 光导纤维 1 光纤的工作原理 由于有机玻璃的折射率 空气的折射率 当光从有机玻璃棒的一端射入时 可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次 从另一端射出 2 光导纤维的构造 由两种折射率不同的玻璃
3、制成 分内 外两层 内层玻璃的折射率比外层玻璃的 折射率 当光从一端进入光纤时 将会在两层 玻璃的界面上发生 3 光纤通讯的优点是容量 衰减 抗 干扰能力强 传播速率高 大于 全反射 大 全反射 大小 1 对光疏介质和光密介质的理解 1 光疏介质和光密介质是相对而言的 并没有 绝对的意义 2 光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中 传播速度小 3 光若从光密介质进入光疏介质时 折射角大 于入射角 反之 光由光疏介质进入光密介质时 折 射角小于入射角 4 光疏和光密是从介质的光学特性来说的 并 不是它的密度大小 一 对全反射的理解 例1 关于全反射 下列叙述中正确的是 A 发生全反射时仍有折射光
4、线 只是折射光 线非常弱 B 光从光密介质射向光疏介质时 一定会发生 全反射现象 C 光从光密介质射向光疏介质时 可能不发生 全反射现象 D 光从光疏介质射向光密介质时 可能发生 全反射现象 解析 发生全反射时折射光线的能量为零 折 射光线消失 所以选项A错误 发生全反射的条件 是光从光密介质射向光疏介质 且入射角大于或等 于临界角 二者缺一不可 所以选项B D错误 选项C正确 答案 C 针对训练 已知水 水晶 玻璃和二硫化碳的折射 率分别为1 33 1 55 1 60和1 63 如果光按下面几 种方式传播 可能发生全反射的是 A 从水晶射入玻璃 B 从水射入二硫化碳 C 从玻璃射入水中 D
5、从水射入水晶 解析 根据发生全反射的条件 必须满足从光 密介质射向光疏介质 故选项C正确 答案 C 1 原理 内芯的折射率比外套大 光传播时在内芯 和外套的界面上发生全反射 2 优点 容量大 衰减小 抗干扰能力强 传播速 率高等 3 应用 光纤通信 医学上的内窥镜 二 光导纤维 例2 光导纤维的结构如图1所示 其内芯和外 套材料不同 光在内芯中传播 以下关于光导纤维 的说法正确的是 A 内芯的折射率比外套的大 光传播时在内 芯与外套的界面发生全反射 B 内芯的折射率比外套的小 光传播时在内芯 与外套的界面发生全反射 C 内芯的折射率比外套的小 光传播时在内芯与外 套的界面发生折射 D 内芯的折射率与外套的相同 外套的材料有韧性 可以起保护作用 解析 光导纤维 的内芯折射率大于外套的折射率 光在由内芯射向外套时 在其界面处发生全反射 从而使光在内芯中传播 A对 答案 A 三 全反射的定量计算 例3 如图2所示为一圆柱中空玻璃管 管内径 为R1 外径为R2 R2 2R1 一束光线在圆柱横截面内 射向玻璃管 为保证在内壁处光不会进入中空部分 问入射角i应满足什么条件
