1、導入新課美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾美美麗麗的的光光纖纖裝裝飾飾美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾美麗的光纖裝飾晶瑩剔透的露珠晶瑩剔透的露珠rinsinsin在光的反射和折射現象中，光路都是在光的反射和折射現象中，光路都是可逆的可逆的。 折射定律折射定律 1.折射光線位于入射光線與法線所決定的平折射光線位于入射光線與法線所決定的平面內，折射光線和入射光線分別位于法線兩側面內，折射光線和入射光線分別位于法線兩側. 2.數學表達式數學表達式:入射角的正弦與折射角的正弦入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即成正比，即提問：折射定律的內容是什么？提問：折射定律的內容是什么？第第3 3節節 全反射

2、全反射掌握臨界角的概念和發生全反射的條件掌握臨界角的概念和發生全反射的條件. .教學重難點教學重點教學重點全反射的應用，對全反射現象的解釋全反射的應用，對全反射現象的解釋教學難點教學難點本節導航1.定義定義: （1）光疏介質）光疏介質:兩種介質中折射率較小的介質叫兩種介質中折射率較小的介質叫做做光疏光疏介質介質. （2）光密介質）光密介質:兩種介質中折射率較大的介質兩種介質中折射率較大的介質叫做叫做光密光密介質介質.對光疏介質對光疏介質n n較小較小同一頻率的光在其中傳播的同一頻率的光在其中傳播的 V V 較大較大對光密介質對光密介質n n較大較大同一頻率的光在其中傳播的同一頻率的光在其中傳播

3、的 V V 較小較小VCn 如何理解光疏介質和光密介質？如何理解光疏介質和光密介質？光疏介質和光密介質只是相對而言的光疏介質和光密介質只是相對而言的. .比如我和下面比如我和下面一位比身高一位比身高光從光疏介質射入光密介質時，光從光疏介質射入光密介質時，入射角入射角_折射角折射角光從光密介質射入光疏介質時，光從光密介質射入光疏介質時，入射角入射角_折射角折射角 思考思考光進入不同介質時的角度大小關系：光進入不同介質時的角度大小關系： 1.光疏介質光密介質是相對而言的光疏介質光密介質是相對而言的.只有對給只有對給定的兩種介質才能談光疏介質與光密介質定的兩種介質才能談光疏介質與光密介質.沒有沒有絕

4、對的光密介質絕對的光密介質. 2.光疏介質與光密介質的界定是以折射率為依光疏介質與光密介質的界定是以折射率為依據的據的,與介質的其它屬性與介質的其它屬性(如密度等如密度等)無關無關. n n水水1.33 1.33 n n玻璃玻璃1.5-1.91.5-1.9 n n金剛石金剛石2.42 2.42 水和酒精：水和酒精： n水水1.33 n酒精酒精1.36 酒精相對于水而言是光密介質，但酒精相對于水而言是光密介質，但水水酒精酒精 1 1 2 2N NNNA AOOB B光疏介質光密介質光密介質B B 1 1 2 2N NNNA AOO光密介質光密介質光疏介質光疏介質 逐漸增大入射角，當入射角增大到某

5、一角逐漸增大入射角，當入射角增大到某一角度，折射角接近度，折射角接近9090時，繼續增大入射角，這時，繼續增大入射角，這時會發生什么情況？時會發生什么情況？123123123123123123123123123123123123=900 結論結論：隨著入射角的增大，反射隨著入射角的增大，反射角、折射角都隨之增大，同時反射光的角、折射角都隨之增大，同時反射光的強度增強，折射光的強度減弱強度增強，折射光的強度減弱.當入射當入射角達到某一角度時折射角為角達到某一角度時折射角為900，此時，此時，在界面上只有反射光線，沒有折射光線，在界面上只有反射光線，沒有折射光線，發生了全反射，此時的入射角叫做臨界

6、發生了全反射，此時的入射角叫做臨界角，用角，用C表示表示.1. 全反射現象全反射現象 當光從當光從光密光密介質進入介質進入光疏光疏介質時，介質時，折射折射角大于入射角角大于入射角.當入射角增大到某一角度時，當入射角增大到某一角度時，折射角等于折射角等于900，此時，此時，折射光完全消失折射光完全消失入射入射光全部返回原來的介質中，這種現象叫做全光全部返回原來的介質中，這種現象叫做全反射反射.2. 臨界角臨界角 光從光密介質射向光疏介質時，折射角等光從光密介質射向光疏介質時，折射角等于于900時的入射角用字母時的入射角用字母 C 表示表示.臨界角是指光由臨界角是指光由光密介質射向光疏介質時，發生

7、全反射形象時光密介質射向光疏介質時，發生全反射形象時的最小入射角，是發生全反射的臨界狀態的最小入射角，是發生全反射的臨界狀態. 當光由當光由光密介質射入光疏介質光密介質射入光疏介質時：時：若入射角若入射角 i C，則不發生全反射，既有反射，則不發生全反射，既有反射又有折射形象又有折射形象.若入射角若入射角 i C，則發生全反射形象，則發生全反射形象3.臨界角的計算臨界角的計算A.當光由某種介質射入真空或空氣時當光由某種介質射入真空或空氣時:nCCn1sin90sinarcsin0B.任意兩種介質任意兩種介質:n密密、n疏疏疏密nnCosin90sin故臨界角故臨界角C =C =)(sin1密疏

8、nn= arcsin(= arcsin( ) )密疏nn 其中其中, n, n密密、n n疏疏分別為光密介質和光疏介質的絕分別為光密介質和光疏介質的絕對折射率對折射率. . n密對疏密對疏= 例：某介質的折射率為例：某介質的折射率為根號根號2 2，一束光從介，一束光從介質射向空氣，入射角為質射向空氣，入射角為6060，圖中光路圖正確，圖中光路圖正確的是（的是（ ）D （1）光從）光從光密光密介質射向介質射向光疏光疏介質介質 （2）入射角）入射角大于或等于大于或等于臨界角臨界角,即即 i C以上兩個條件必須同時滿足，缺一不可以上兩個條件必須同時滿足，缺一不可 4.發生全反射的條件發生全反射的條件

9、1. 露珠露珠3.海市蜃樓海市蜃樓 中新網中新網2004年年3月月16日電日電 ，15日上午日上午11時時30分左右分左右(北京時間北京時間10時時30分分)，日本根室市職員谷，日本根室市職員谷口博之在北海道根室市口博之在北海道根室市海域的根室海峽上空，海域的根室海峽上空，觀測到了觀測到了船懸于半空的船懸于半空的海市蜃樓奇觀海市蜃樓奇觀，并將其，并將其拍攝下來。拍攝下來。 中央電視臺記者中央電視臺記者2001年年9月月12日沿著青日沿著青藏公路經過海拔藏公路經過海拔2675米的萬長鹽橋時，突米的萬長鹽橋時，突然看到遠處的戈壁上，然看到遠處的戈壁上，有沙丘飄浮在天空中，有沙丘飄浮在天空中，在陽光

10、和浮云的作用在陽光和浮云的作用下，沙丘不斷變幻著下，沙丘不斷變幻著顏色，沙丘的周圍是顏色，沙丘的周圍是“波光粼粼的湖水波光粼粼的湖水”，水面映出清晰的倒影。水面映出清晰的倒影。 夏天，在氣壓恒定的海面上，空氣密度夏天，在氣壓恒定的海面上，空氣密度隨高度增加而減小，對光的折射率也隨之減隨高度增加而減小，對光的折射率也隨之減小，從而形成一具有折射率梯度的空氣層小，從而形成一具有折射率梯度的空氣層. .當光線通過此空氣層時，將發生偏轉當光線通過此空氣層時，將發生偏轉. . 若人在較高處，看到的蜃景是由折射形若人在較高處，看到的蜃景是由折射形成的正立虛像；成的正立虛像；若人在較低處，看到的蜃景若人在較

11、低處，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虛像是由折射和全反射形成的倒立虛像. . 海邊、沙漠蜃景的成因海邊、沙漠蜃景的成因4545454545454.全反射棱鏡全反射棱鏡5.光導纖維光導纖維光纖通訊光纖通訊 一種利用光的全反射原理制成的能傳導一種利用光的全反射原理制成的能傳導光的玻璃絲，由內芯和外套組成，光的玻璃絲，由內芯和外套組成，直徑只有直徑只有幾微米到幾微米到100微米左右，內芯的折射率大于微米左右，內芯的折射率大于外套的折射率外套的折射率. 當光線射到光導纖維的端面上時，光線就當光線射到光導纖維的端面上時，光線就折射進入光導纖維內，經內芯與外套的界面發折射進入光導纖維內，經內芯與外套

12、的界面發生生多次全反射多次全反射后，從光導纖維的另一端面射出，后，從光導纖維的另一端面射出，而不從外套散逸而不從外套散逸, ,故光能損耗極小故光能損耗極小. . 1880年，美國電話發明家貝爾就已經研究年，美國電話發明家貝爾就已經研究并成功地發送與接收了光電話并成功地發送與接收了光電話 1881年，貝爾宣讀了一篇題為關于利用光年，貝爾宣讀了一篇題為關于利用光線進行聲音的產生與復制的論文，報導了他的線進行聲音的產生與復制的論文，報導了他的光電話裝置光電話裝置 1930年至年至1932年間，日本在東京的日本電報年間，日本在東京的日本電報公司與每日新聞社之間實現了公司與每日新聞社之間實現了3.6公里

13、的光通信，公里的光通信，但在大霧大雨天氣里效果很差但在大霧大雨天氣里效果很差. 1927年，英國的貝爾德首閃利用光全反射現象制年，英國的貝爾德首閃利用光全反射現象制成石英纖維可解析圖像成石英纖維可解析圖像 相關資料相關資料 1951年，荷蘭和英國進行柔軟纖維鏡的研制年，荷蘭和英國進行柔軟纖維鏡的研制 1970年美國康寧公司用高純石英首次研制成功耗年美國康寧公司用高純石英首次研制成功耗損率為每公里損率為每公里20分貝的套層光纖，使通信不纖研究躍分貝的套層光纖，使通信不纖研究躍進了一大步一根光纖可以傳輸進了一大步一根光纖可以傳輸150萬路電話和萬路電話和2萬套萬套電視電視. 1953年，荷蘭人范赫

14、爾把一種折射率為年，荷蘭人范赫爾把一種折射率為1.47的塑料涂在玻璃纖維上，形成比玻璃纖維芯折的塑料涂在玻璃纖維上，形成比玻璃纖維芯折射率低的套層，得到了光學絕緣的單根纖維射率低的套層，得到了光學絕緣的單根纖維 80年代末，在不到年代末，在不到10年時間內光纜就越過大西年時間內光纜就越過大西洋，聯結了歐洲和美洲洋，聯結了歐洲和美洲. 1993年光纜跨過太平洋，把美國、加拿大和日本年光纜跨過太平洋，把美國、加拿大和日本聯結起來聯結起來. 一、光疏介質與光密介質一、光疏介質與光密介質1.定義定義折射率較小的介質叫做折射率較小的介質叫做光疏光疏介質介質. .折射率較大的介質叫做折射率較大的介質叫做光

15、密光密介質介質. .2.理解理解相對性相對性. .以折射率為依據的，與介質的其它屬以折射率為依據的，與介質的其它屬性無關性無關. . 課堂小結二、全反射二、全反射1.全反射現象全反射現象 當光從當光從光密光密介質進入介質進入光疏光疏介質時，介質時，折射角折射角大于入射角大于入射角. .當入射角增大到某一角度時，折射當入射角增大到某一角度時，折射角等于角等于90900 0，此時，此時，折射光完全消失折射光完全消失入射光全部入射光全部返回原來的介質中，這種現象叫做全反射返回原來的介質中，這種現象叫做全反射. .2.臨界角臨界角發生全反射形象時的最小入射角發生全反射形象時的最小入射角. .3.臨界角

16、的計算臨界角的計算4.發生全反射的條件發生全反射的條件: （1）光從光密介質射向光疏介質）光從光密介質射向光疏介質 （2）入射角大于或等于臨界角）入射角大于或等于臨界角,即即 i C 三、全反射的應用三、全反射的應用 會解釋光導纖維、自行車的尾燈、海邊、會解釋光導纖維、自行車的尾燈、海邊、沙漠的蜃景、早晨閃亮的露珠等沙漠的蜃景、早晨閃亮的露珠等 1 . 一透明塑料棒的折射率為一透明塑料棒的折射率為 n ,光線由棒的一端光線由棒的一端面射入，當入射角面射入，當入射角 i 在一定范圍內變化時，光將在一定范圍內變化時，光將全部從另一端面射出全部從另一端面射出.當入射角為當入射角為 i 時，光在棒時，光在棒的內側面恰好發生全反射的內側面恰好發生全反射.求求i的范圍的范圍.課堂練習C2由圖可知，光在左端面折射時的折射角由圖可知，光在左端面折射時的折射角 由折射定律得由折射定律得：Cirincossinsinsin故有故有：CnCni2sin1cossin11sin212nnin所以只要所以只要 光將全部從右端面