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1、光的全反射光的全反射2014届高三物理光学专题之二生活中有很多跟光有关的有趣的自然现象一、光密介质与光疏介质 1、对于两种介质来说,、对于两种介质来说,我们把折射率较小的介质我们把折射率较小的介质称为光疏介质,折射率较称为光疏介质,折射率较大的介质称为光密介质大的介质称为光密介质2、光疏介质和光密介质、光疏介质和光密介质是相对的是相对的实验一:光从空气进入水问题1:看到什么现象?结论:结论:光从光疏介质进入光密介质,入射角大于光从光疏介质进入光密介质,入射角大于折射角,增大入射角,折射角相应增大,但入射折射角,增大入射角,折射角相应增大,但入射角先达到角先达到900问题2:如果增大入射角,又会
2、发生什么现象?谁先达到900 ?问题3:如果把水改成玻璃,规律一样吗?问题3:如果把水改成玻璃,规律一样吗?水空气实验二:光从水进入空气水空气问题1:看到什么现象?问题2:如果增大入射角,又会发生什么现象?谁先达到900 ?结论:结论:光从光密介质进入光疏介质,折射角大于光从光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,增大入射角,相应增大但折射角先达到入射角,增大入射角,相应增大但折射角先达到90900 0 ,当折射角达到,当折射角达到90900 0时,折射光线消失,只剩时,折射光线消失,只剩下反射光线,这就是全发射现象。下反射光线,这就是全发射现象。光由一种介质射到另一介质时,光线不发生折射,而
3、全部返回到原介质中继续传播的现象叫全反全反射射现象象思考思考:是否只有水才能发生全反射呢是否只有水才能发生全反射呢?二、全反射现象 从刚才两个实验中,我们可以得到什么结论呢?在什么情况下发生了全反射?1 光从玻璃(或水)入射到空气中2 入射角要大于等于某个值三、全反射的条件1、光从光密介质射入光疏介质、光从光密介质射入光疏介质2、入射角大于等于临界角、入射角大于等于临界角四、临界角求法 1、我们把光从某种介质射向真空或空气时、我们把光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为使折射角变为90时的入射角,称作这种介时的入射角,称作这种介质的临界角。质的临界角。玻璃空气C2、公式:、公式: 。 五、解
4、题指导五、解题指导例例1光在某种介质中的传播光在某种介质中的传播, ,介质的折射率介质的折射率为为2 2,若要使光从此介质射向真空时刚好发生,若要使光从此介质射向真空时刚好发生全反射,则入射角的值是:全反射,则入射角的值是: A.150 B. 300C. 450 D. 600B B例例2.某介某介质的折射率的折射率为,一束光从介,一束光从介质射向空气,入射向空气,入射角射角为60,如,如图1所示的哪个光路所示的哪个光路图是正确的是正确的? D五、解题指导五、解题指导例例3三种介质三种介质I、II、III的折射率分别为的折射率分别为n1、n2和和n3,且,且n1n2n3,则,则 ( )A光线由介
5、质I入射II有可能发生全反射B光线由介质I入射III不可能发生全反射C光线由介质III入射I有可能发生全反射D光线由介质II入射I有可能发生全反射AA五、解题指导五、解题指导例4(2013年泉州市质检)折射率n= 的直角玻璃三棱镜截面如图所示,一条光线从AB面人射,人射角为i(图中末标出),ab为其折射光线,ab与AB寸面的夹角=60。则( )A.i=45.光在AC面上不发生全反射 B.i=45.光在AC面上发生全反射 C.i=30,光在AC面上不发生全反射D.i=30.光在AC面上发生全反射 B B五、解题指导五、解题指导例例5.5.MNMN是空气与某种液体的分界面是空气与某种液体的分界面.
6、 .一束红光由空一束红光由空气射到分界面,一部分光线被反射,一部分进入液气射到分界面,一部分光线被反射,一部分进入液体中体中. .当入射角是当入射角是45450 0 时,折射角为时,折射角为30300 0,如图所示,如图所示. .以下判断正确的是(以下判断正确的是( )A.反射光线与折射光线的夹角为900B.该液体对红光的全反射临界角为600C.在该液体中,红光的传播速度比紫光大D.当紫光以同样的入射角从空气射到分界面,折射角也是300红光450空气300ONM液体C C五、解题指导五、解题指导六、全反射的应用实例1、光导纤维、光导纤维光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率光导纤维内芯的折射率大
7、于外层的折射率1、光导纤维、光导纤维六、全反射的应用实例当光线由当光线由AB面垂直入射时:面垂直入射时:横截面是等腰直角三角形的棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜当光线由当光线由AC面垂直入射时:面垂直入射时:变化变化变化变化90 90 90 90 变化变化变化变化180 180 180 180 ABCCBA在在AC面发生全反射,面发生全反射,垂直由垂直由BC面出射面出射在在AB、 BC面发生两次全面发生两次全反射,垂直由反射,垂直由AC面出射面出射2、全反射棱镜、全反射棱镜六、全反射的应用实例2、全反射棱镜、全反射棱镜六、全反射的应用实例
8、 在光学仪器里,常用全反射棱镜来代替平面镜,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长,通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度2、全反射棱镜、全反射棱镜六、全反射的应用实例一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银,一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银, 但是银面容易脱落银面容易脱落因此对于精密的光学仪器,如单反相机、望远镜、显微镜等,因此对于精密的光学仪器,如单反相机、望远镜、显微镜等,就需要用全反射就需要用全反射棱镜代替平面镜与平面镜相比棱镜代替平面镜与平面镜相比,它的反射率它
9、的反射率高高,几乎可达几乎可达100% 2、全反射棱镜、全反射棱镜六、全反射的应用实例3、海市蜃楼、海市蜃楼六、全反射的应用实例小小 结结1 1、光疏介质、光密介质、光疏介质、光密介质2 2、全反射、全反射定义定义临界角临界角C C:全反射的产生条件全反射的产生条件3 3、全反射原理的应用实例、全反射原理的应用实例光导纤维光导纤维全反射棱镜全反射棱镜海市蜃楼海市蜃楼1 1、光密到光疏、光密到光疏1 1、光疏介质、光密介质、光疏介质、光密介质2 2、全反射、全反射定义定义临界角临界角C C:全反射的产生条件全反射的产生条件3 3、全反射原理的应用实例、全反射原理的应用实例光导纤维光导纤维全反射棱镜全反射棱镜海市蜃楼海市蜃楼1 1、光密到光疏、光密到光疏1 1、光疏介质、光密介质、光疏介质、光密介质2 2、全反射、全反射定义定义临界角临界角C C:全反射的产生条件全反射的产生条件3 3、全反射原理的应用实例、全反射原理的应用实例光导纤维光导纤维全反射棱镜全反射棱镜海市蜃楼海市蜃楼1 1、光密到光疏、光密到光疏