2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第4章光第2节全反射课件

2.全反射 一、全反射现象及其条件一、全反射现象及其条件1.1.光疏介质和光密介质光疏介质和光密介质:名称名称项目项目光疏介质光疏介质光密介质光密介质定义定义光在其中传播速度光在其中传播速度_的介质的介质,即折即折射率射率_的介质的介质光在其中传播速度光在其中传播速度_的介质的介质,即折即折射率射率_的介质的介质较大较大较小较小较小较小较大较大名称名称项目项目光疏介质光疏介质光密介质光密介质折射特点折射特点(1)(1)光从光从_介质射入介质射入_介质时介质时,折射折射角小于入射角角小于入射角(2)(2)光从光从_介质射入介质射入_介质时介质时,折射折射角大于入射角角大于入射角光疏光疏光密光密光密光密光疏光疏2.2.全反射及临界角的概念全反射及临界角的概念:(1)(1)全反射全反射:光从光密介质射到光疏介质的界面时光从光密介质射到光疏介质的界面时,全全部被部被_原介质的现象叫做全反射原介质的现象叫做全反射.(2)(2)临界角临界角:光从某种介质射向真空或空气时使折射光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为角变为9090时的时的_,_,用字母用字母C C表示表示.反射回反射回入射角入射角3.3.发生全反射的条件发生全反射的条件:(1)(1)光从光从_介质射入介质射入_介质介质.(2)(2)入射角入射角_临界角临界角.4.4.临界角与折射率的关系临界角与折射率的关系:光由介质射入空气光由介质射入空气(真空真空)时时,.,.光密光密光疏光疏等于或大于等于或大于【判一判判一判】(1)(1)光密介质是指密度大的介质光密介质是指密度大的介质.()(2)(2)一种介质不是光疏介质就是光密介质一种介质不是光疏介质就是光密介质.()(3)(3)光由光疏介质射入光密介质后速度减小光由光疏介质射入光密介质后速度减小.()(4)(4)光由光疏介质射入光密介质时才能发生全反射光由光疏介质射入光密介质时才能发生全反射.()(5)(5)临界角与折射率成反比临界角与折射率成反比.()提示提示:(1)(1).光密介质是指折射率大的介质光密介质是指折射率大的介质.(2)(2).一种介质究竟是光疏介质还是光密介质是相对一种介质究竟是光疏介质还是光密介质是相对其他介质而言的其他介质而言的.(3).(3).光密介质的折射率大光密介质的折射率大,光在其中的传播速度小光在其中的传播速度小.(4)(4).光由光密介质射入光疏介质时才能发生全反射光由光密介质射入光疏介质时才能发生全反射.(5)(5).临界角随折射率的增大而减小临界角随折射率的增大而减小,但不是反比关系但不是反比关系.二、光导纤维二、光导纤维1.1.光导纤维的原理光导纤维的原理:利用了利用了_的原理的原理.2.2.光导纤维的构造光导纤维的构造:光导纤维是一根极细的玻璃丝光导纤维是一根极细的玻璃丝,直径约有几微米到直径约有几微米到100100微米不等微米不等,由两种折射率不同由两种折射率不同的玻璃制成的玻璃制成,分内层和外层分内层和外层,内层的折射率比外层的内层的折射率比外层的折射率折射率_,_,当光在光纤内传播时当光在光纤内传播时,会在两层玻璃的界会在两层玻璃的界面上发生面上发生_,_,通过一系列的全反射通过一系列的全反射,光就沿着弯光就沿着弯弯曲曲的光纤从一端传到另一端弯曲曲的光纤从一端传到另一端.全反射全反射大大全反射全反射3.3.光导纤维的应用光导纤维的应用:(1)(1)制成医学上常用的制成医学上常用的_._.(2)(2)实现光纤实现光纤_._.4.4.光纤通信的优点光纤通信的优点:容量大、衰减小、容量大、衰减小、_、传输速率高传输速率高.内窥镜内窥镜通信通信抗干扰能力强抗干扰能力强【想一想想一想】光导纤维有什么优点光导纤维有什么优点?提示提示:质地轻、弯曲自如、传光效率高、抗机械振动、质地轻、弯曲自如、传光效率高、抗机械振动、耐腐蚀性好、能量损耗小、抗干扰能力强、保密性好、耐腐蚀性好、能量损耗小、抗干扰能力强、保密性好、通信容量大通信容量大.知识点一知识点一全反射全反射思考探究思考探究:如图所示如图所示,光由玻璃斜射向空气光由玻璃斜射向空气,若逐渐增加入射角若逐渐增加入射角,当当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象,这这种现象叫作全反射种现象叫作全反射.请问请问:要想出现这种现象必需具备要想出现这种现象必需具备什么条件什么条件?提示提示:由图可知由图可知,必需同时具备两个条件必需同时具备两个条件:入射角足够大入射角足够大;光由折射率大的介质射向折射率小的介质光由折射率大的介质射向折射率小的介质.【归纳总结归纳总结】1.1.对光疏介质和光密介质的理解对光疏介质和光密介质的理解:(1)(1)光疏介质和光密介质的比较光疏介质和光密介质的比较:光的传播速度光的传播速度折射率折射率光疏介质光疏介质大大小小光密介质光密介质小小大大(2)(2)相对性相对性:光疏介质、光密介质是相对的光疏介质、光密介质是相对的.任何两种透任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质.(3)(3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的光疏和光密是从介质的光学特性来说的,并不是它并不是它的密度大小的密度大小.例如例如,酒精的密度比水小酒精的密度比水小,但酒精和水相比但酒精和水相比酒精是光密介质酒精是光密介质.2.2.全反射现象全反射现象:(1)(1)全反射的条件全反射的条件:光由光密介质射向光疏介质光由光密介质射向光疏介质.入射角大于或等于临界角入射角大于或等于临界角.(2)(2)全反射遵循的规律全反射遵循的规律:发生全反射时发生全反射时,光全部返回原介光全部返回原介质质,入射光与反射光遵循光的反射定律入射光与反射光遵循光的反射定律,由于不存在折由于不存在折射光线射光线,光的折射定律不再适用光的折射定律不再适用.(3)(3)从能量角度来理解全反射从能量角度来理解全反射:当光从光密介质射入光当光从光密介质射入光疏介质时疏介质时,随着入射角增大随着入射角增大,折射角也增大折射角也增大.同时折射光同时折射光线强度减弱线强度减弱,即折射光线能量减小即折射光线能量减小,反射光线强度增强反射光线强度增强,能量增加能量增加,当入射角达到临界角时当入射角达到临界角时,折射光线强度减弱折射光线强度减弱到零到零,反射光的能量等于入射光的能量反射光的能量等于入射光的能量.3.3.不同色光的临界角不同色光的临界角:不同颜色的光由同一介质射向空不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时气或真空时,频率越高的光的临界角越小频率越高的光的临界角越小,越易发生全越易发生全反射反射.【特别提醒特别提醒】(1)(1)对光疏介质、光密介质的理解方面对光疏介质、光密介质的理解方面:同一种介质到同一种介质到底是光疏介质还是光密介质是不确定的底是光疏介质还是光密介质是不确定的,必须与其他介必须与其他介质的折射率进行比较才能得到答案质的折射率进行比较才能得到答案.(2)(2)临界角大小的决定因素方面临界角大小的决定因素方面:临界角的大小由光密临界角的大小由光密介质和光疏介质的折射率及光的频率共同决定介质和光疏介质的折射率及光的频率共同决定.【典例示范典例示范】(多选多选)如图所示如图所示,半圆形玻璃砖放在空气半圆形玻璃砖放在空气中中,三条同一颜色、强度相同的光线三条同一颜色、强度相同的光线,均由空气射入玻均由空气射入玻璃砖璃砖,到达玻璃砖的圆心位置到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A.A.假若三条光线中有一条在假若三条光线中有一条在O O点发生了全反射点发生了全反射,那一定那一定是是aOaO光线光线B.B.假若光线假若光线bObO能发生全反射能发生全反射,那么光线那么光线cOcO一定能发生全一定能发生全反射反射C.C.假若光线假若光线bObO能发生全反射能发生全反射,那么光线那么光线aOaO一定能发生全一定能发生全反射反射D.D.假若光线假若光线aOaO恰能发生全反射恰能发生全反射,则光线则光线bObO的反射光线比的反射光线比光线光线cOcO的反射光线的亮度大的反射光线的亮度大【解题探究解题探究】(1)(1)光发生全反射条件是什么光发生全反射条件是什么?提示提示:光由光密介质射向光疏介质且入射角大于或等于光由光密介质射向光疏介质且入射角大于或等于临界角临界角.(2)(2)折射光线、反射光线的强度与入射角大小的关系是折射光线、反射光线的强度与入射角大小的关系是什么什么?提示提示:当光由光密介质射向光疏介质时当光由光密介质射向光疏介质时,随着入射角的随着入射角的增大增大,折射光线强度减弱折射光线强度减弱,反射光线强度增强反射光线强度增强.【正确解答正确解答】选选A A、C C、D.D.三条入射光线沿着指向圆心三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖的方向由空气射向玻璃砖,在圆周界面在圆周界面,它们的入射角它们的入射角为零为零,均不会偏折均不会偏折;在直径界面在直径界面,光线光线aOaO的入射角最大的入射角最大,光线光线cOcO的入射角最小的入射角最小,它们都是从光密介质射向光疏介它们都是从光密介质射向光疏介质质,都有发生全反射的可能都有发生全反射的可能:如果只有一条光线发生了如果只有一条光线发生了全反射全反射,那一定是那一定是aOaO光线光线,因为它的入射角最大因为它的入射角最大,A,A正确正确;假若光线假若光线bObO能发生全反射能发生全反射,说明它的入射角等于或大于说明它的入射角等于或大于临界角临界角,光线光线aOaO的入射角更大的入射角更大,所以所以,光线光线aOaO一定能发生一定能发生全反射全反射,光线光线cOcO的入射角可能大于临界角的入射角可能大于临界角,也可能小于也可能小于临界角临界角,因此因此,cO,cO不一定能发生全反射不一定能发生全反射,B,B错误、错误、C C正确正确;假若光线假若光线aOaO恰能发生全反射恰能发生全反射,光线光线bObO和和cOcO都不能发生全都不能发生全反射反射,但但bObO的入射角更接近临界角的入射角更接近临界角,所以所以,光线光线bObO的反射的反射光线较光线光线较光线cOcO的反射光线强的反射光线强,即即bObO的反射光线亮度较大的反射光线亮度较大,D,D正确正确,故选故选A A、C C、D.D.【过关训练过关训练】1.(1.(多选多选)如图所示如图所示,ABCD,ABCD是两面平行的透明玻璃砖是两面平行的透明玻璃砖,AB,AB面和面和CDCD面平行面平行,它们分别是玻璃和空气的界面它们分别是玻璃和空气的界面,设为界设为界面面和界面和界面.光线从界面光线从界面射入玻璃砖射入玻璃砖,再从界面再从界面射出射出,回到空气中回到空气中.如果改变如果改变光到达界面光到达界面时的入射角时的入射角,则则()A.A.只要入射角足够大只要入射角足够大,光线在界面光线在界面上可能发生全反射上可能发生全反射现象现象B.B.只要入射角足够大只要入射角足够大,光线在界面光线在界面上可能发生全反射上可能发生全反射现象现象C.C.不管入射角多大不管入射角多大,光线在界面光线在界面上都不可能发生全反上都不可能发生全反射现象射现象D.D.不管入射角多大不管入射角多大,光线在界面光线在界面上都不可能发生全反上都不可能发生全反射现象射现象【解析解析】选选C C、D.D.在界面在界面上上,光由空气中进入玻璃砖光由空气中进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大不管入射角多大,都不发都不发生全反射现象生全反射现象,A,A错误、错误、C C正确正确;在界面在界面上上,光由玻璃砖光由玻璃砖进入空气进入空气,是由光密介质进入光疏介质是由光密介质进入光疏介质,但是但是,由于界面由于界面和界面和界面平行平行,光由界面光由界面进入玻璃砖后再到达界面进入玻璃砖后再到达界面,在界面在界面上的入射角等于在界面上的入射角等于在界面上的折射角上的折