第二節全反射第一頁，共51頁。知識(zhīshi)回顧何謂光的反射和折射現象？光的反射和折射分別(fēnbié)遵守什么規律？反射定律(fǎnshèdìnɡlǜ)：1）共面2）分居3）等角折射定律：1）共面2）分居3）第二頁，共51頁。一、光疏介質(jièzhì)和光密介質(jièzhì)折射率小的介質(jièzhì)叫光疏介質(jièzhì)。折射率大的介質(jièzhì)叫光密介質(jièzhì)。注意：1、光疏和光密介質(jièzhì)是相對的。因為折射率的大小是相對的。介質空氣水酒精金剛石折射率1.000281.331.362.422、不能理解為介質密度(mìdù)。如水和酒精..第三頁，共51頁。光疏介質光密介質i思考(sīkǎo)：光進入不同介質時的角度大小關系：NN'AOB光疏介質(jièzhì)光密介質ir光從光疏介質(jièzhì)進入光密介質(jièzhì)NN'OBA光從光密介質進入光疏介質r第四頁，共51頁。逐漸增大入射角，當入射角增大到某一角度，折射角接近90°時，繼續增大入射角，這時會發生什么情況(qíngkuàng)？實驗θ1θ2NN'AOB光疏介質(jièzhì)光密介質Bθ1θ2NN'AO光密介質光疏介質(jièzhì)思考：光從光密介質進入光疏介質第五頁，共51頁。光密介質光疏介質(jièzhì)v小v大實驗探究隨著入射角的增大，反射光和折射光的能量如何變化．當入射角增大到某一值時，會出現什么現象．第六頁，共51頁。全反射試驗(shìyàn)第七頁，共51頁。光由光密介質射入光疏介質時，隨著入射角的增大，當折射角增大到90°時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現象(xiànxiàng)叫做全反射．二、全反射N1、現象(xiànxiàng)第八頁，共51頁。真空(zhēnkōng)介質(jièzhì)C真空(zhēnkōng)介質大于C光從介質射入真空時真空介質第九頁，共51頁。臨界角C當光恰好(qiàhǎo)發生全反射現象時的入射角叫介質的臨界角。θ2θ1證明(zhèngmíng)：令θ1=C則θ2=900n=sinθ2sinθ1=sin900sinC=1sinC∴C=arcsin1n例1、證明折射率為n介質的臨界角為：C=arcsin1n第十頁，共51頁。常見物質(wùzhì)的臨界角：水：48.8o玻璃：32o-42o金剛石：24.4o第十一頁，共51頁。2、全反射的條件(tiáojiàn)：①光從光密介質進入(jìnrù)光疏介質②入射角等于(děngyú)或大于臨界角CO光密介質NN'AC光疏介質CC900全反射思考：發生全反射所需條件？第十二頁，共51頁。水中看世界(shìjiè)第十三頁，共51頁。全反射的舉例(jǔlì)——水里的魚魚眼里的世界(shìjiè)第十四頁，共51頁。魚眼里的世界(shìjiè)第十五頁，共51頁。例2、在水中的魚看來，水面上和岸上所有的景物都出現在頂角為97.60的倒立(dàolì)圓錐里，為什么？C=arcsin1n解：=arcsin11.33=48.80θ=97.60Cθ

=2C=2×48.80=97.60第十六頁，共51頁。練習、水面(shuǐmiàn)下1ｍ處有一燈泡在發光．在水面(shuǐmiàn)上放一木板，要求板能擋住所有射出水面(shuǐmiàn)的光，求該木板的最小面積．水折射率為4/3CChR解：sinC=1n34=第十七頁，共51頁。原因：光從水或玻璃(bōlí)射向氣泡時，一部分光在分界面上發生了全反射。三、生活(shēnghuó)中的全反射現象?α1.為什么水中的氣泡，看起來特別明亮？第十八頁，共51頁。草葉上露珠(lùzhū)也特別明亮，又為什么？第十九頁，共51頁。露珠(lùzhū)第二十頁，共51頁。2、海市蜃樓(hǎishìshènlóu)中新網2004年3月16日電，15日上午11時30分左右(北京時間10時30分)，日本根室市職員谷口博之在北海道根室市海域的根室海峽上空，觀測(guāncè)到了船懸于半空的海市蜃樓奇觀，并將其拍攝下來。三、生活(shēnghuó)中的全反射現象第二十一頁，共51頁。大氣中的光現象(xiànxiàng)——海市蜃樓（海面）解釋：海面上下層空氣溫度低，密度(mìdù)大，折射率大，上層空氣溫度高，密度(mìdù)小，折射率小，遠方物體發出的光線向空中入射時不斷折射彎曲，到某高度時發生全反射，再射會地面，觀察者感覺這光線來自空中。正立(zhènɡlì)虛象第二十二頁，共51頁。第二十三頁，共51頁。中央電視臺記者2001年9月12日沿著青藏公路(qīnɡzàngɡōnɡlù)經過海拔2675米的萬長鹽橋時，突然看到遠處的戈壁上，有沙丘飄浮在天空中，在陽光和浮云的作用下，沙丘不斷變幻著顏色，沙丘的周圍是“波光粼粼的湖水”，水面映出清晰的倒影。第二十四頁，共51頁。大氣中的光現象(xiànxiàng)——沙漠蜃景（沙漠或馬路）解釋：貼近地面空氣溫度高，密度小，折射率小，上層空氣溫度低，密度大，折射率大。遠方物體發出(fāchū)的有些光線向地面入射時不斷折射彎曲，到地面附近時發生全反射，再折向上射向遠處空中，觀察者感覺這光線來自地下。倒立(dàolì)虛象第二十五頁，共51頁。第二十六頁，共51頁。四、全反射棱鏡(léngjìng)：4545454545451、結構(jiégòu)：橫截面為等腰直角三角形的玻璃(bōlí)棱鏡2、兩種用法：第二十七頁，共51頁。A、原理(yuánlǐ)：利用全反射原理(yuánlǐ)B、作用(zuòyòng)：改變光路C、優越性：反光(fǎnguāng)率高,接近達到100%，成像失真小.D、應用：精密昂貴的光學儀器中，比方說顯微鏡，單反相機，潛望鏡，望遠鏡,自行車尾燈等……第二十八頁，共51頁。I1I2I3O

物體分析全反射(fǎnshè)反射(fǎnshè)成像時與平面鏡對比的優越性第二十九頁，共51頁。第三十頁，共51頁。潛望鏡第三十一頁，共51頁。1、光導纖維(ɡuānɡdǎoxiānwéi)：全反射的更多應用(yìngyòng)第三十二頁，共51頁。第三十三頁，共51頁。第三十四頁，共51頁。光導纖維(ɡuānɡdǎoxiānwéi)1）、結構(jiégòu)：雙層介質：內芯為光密介質，外套為光疏介質。2）、原理(yuánlǐ)：在兩介質界面上多次發生全反射。3）、用途：光纖通信、內窺鏡等。模擬第三十五頁，共51頁。A、原理(yuánlǐ)：利用全反射原理(yuánlǐ)（思考光纖內外層折射率的差別）B、作用：傳輸光、圖象或者其他(qítā)信息C、優越性：光纖通信的主要優點是容量(róngliàng)大、衰減小、抗干擾性強．D、應用：光纖通信，醫學及工業內窺鏡，飾品等……第三十六頁，共51頁。光導纖維在醫學(yīxué)上的應用:內窺鏡第三十七頁，共51頁。2、珠寶(zhūbǎo)的鑒賞（玻璃：320-420金剛石：24.40）全反射的更多應用(yìngyòng)第三十八頁，共51頁。本節小結：1、光疏介質(jièzhì)與光密介質(jièzhì)的理解。2、全反射的定義。3、臨界角的定義與計算。4、全反射的條件及判斷。5、全反射的應用。第三十九頁，共51頁。重要(zhòngyào)提示在運用光的折射定律作光路圖解決實際問題時,首先要確定(quèdìng)臨界角,看是否會發生全發射,在確定(quèdìng)未發生全反射的情況下,再根據折射定律確定(quèdìng)入射角或折射角.第四十頁，共51頁。［思考］:請大家思考生活當中下列現象(xiànxiàng)與全反射現象(xiànxiàng)有什么關系?第四十一頁，共51頁。例3、光導纖維的折射率為ｎ＝1.732，長度為L=1m，光束以600的入射角從纖維左端射入，最后從右端射出，求光穿越(chuānyuè)光纖至少需多少時間。解：做輔助線如圖，可知(kězhī)光走的折線總長等于OP長Sirn=sinisinr→1.732=sin600sinr→r=300→t=SC/n=6.7×10-9（s）→S=Lcos300=332OPS第四十二頁，共51頁。例4、：下圖表示光線射到水中的氣泡的示意圖。其中(qízhōng)一定錯誤的有：ABCD答：A、B提示(tíshì)：作出法線（過圓心），比較入射角與折射角第四十三頁，共51頁。例5、半圓形玻璃磚對不同色光的折射率為1.5——1.55之間，白光最初沿與豎直方向成300角向上射入玻璃磚，并剛好過圓心(yuánxīn)O，后以O為軸逐漸逆時針轉動，則OA、天花板上有7種不同色光，紅光在最左邊B、光線轉動(zhuàndòng)，天花板上的紅光最先消失C、光線轉動(zhuàndòng)，天花板上的紫光最先消失D、光線轉動(zhuàndòng)，天花板上的色光都不消失答：CoC第四十四頁，共51頁。練1：一束白光最初照射到三棱鏡左表面(biǎomiàn)，并從水平位置開始以O為軸順時針轉動。以下判斷正確的有：A、一定有7種不同色光從右表面射出，紅光在最下邊B、隨著轉動(zhuàndòng)角度增大，紫光將最先不能從右表面射出C、隨著轉動(zhuàndòng)角度增大，紅光將最先不能從右表面射出D、隨著轉動(zhuàndòng)角度增大，各色光從玻璃磚射出點的間距不斷增大答：B、DO模擬(mónǐ)第四十五頁，共51頁。練2：一白光線照射到平板玻璃磚的上表面，并從圖中位置開始(kāishǐ)順時針轉動。以下判斷正確的有：A、一定(yīdìng)有7種不同色光從下表面射出，紅光在最左邊B、隨著轉動角度增大，紫光將最先不能從下表面射出C、隨著轉動角度增大，各色光從玻璃磚射出點的間距不斷增大D、從下表面射出的不同色光將相互平行O答：A、C、DO第四十六頁，共51頁。練3、角B為600，角C為900的四棱柱鏡的折射率為2.4，白光線從O點垂直(chuízhí)AB面射入棱鏡中。（1）畫出光路圖，確定出射光線（每個面的反射光線和折射光線都不能或略）．AOBCD解：全反射臨界角為1C=arcsin2.4＜300因此在CD與BC邊都發生全反射。注意(zhùyì)：CD與BC邊相當于兩個相互垂直的平面鏡，可知出射光與入射光應平行。第四十七頁，共51頁。（２）若光線以Ｏ為軸順時針轉過一小角度，分析出射光有何特點(tèdiǎn)（提示：考慮色散現象）解：CD與BC邊相當于兩個相互垂直的平面鏡，可知(kězhī)OE應與GF平行，故出射光仍與入射光平行。AOBCDEFG考慮到色散，作圖可知(kězhī)出射光為7種單色光，從上向下依次為：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。第四十八頁，共51頁。

分析問題時一定要根據發生全反射的兩個條件去判斷！鞏固(gǒnggù)練習1、已知n紅<n黃<n綠，紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從介質射向空氣。若黃光在界面上恰好(qiàhǎo)發生全反射，則：A、紅光一定能發生