第四章：第2節全反射高中物理選擇性必修第一冊主講老師：陳慶威目錄CONTENT高中物理選擇性必修第一冊全反射全反射棱鏡光導纖維學以致用新課引入00.高中物理選擇性必修第一冊

水中的氣泡和葉子上的露珠看起來特別明亮，這又是為什么呢？全反射第一部分光疏介質和光密介質01.高中物理選擇性必修第一冊1.光疏介質：折射率較小的介質（光在光疏介質中傳播速度相對較大）。2.光密介質：折射率較大的介質（光在光密介質中傳播速度相對較小）。特別提醒：光疏和光密是從介質的光學特性來說的,并不是它的密度大小。如酒精的密度比水小,但酒精和水相比,酒精是光密介質。高中物理選擇性必修第一冊

光疏介質和光密介質的理解02.高中物理選擇性必修第一冊折射角、入射角與介質03.5.折射角與入射角：光由光疏介質射入光密介質，折射角小于入射角。光由光密介質射入光疏介質，折射角大于入射角。

O空氣水光疏介質光密介質思考：光由光密介質進入光疏介質時，如果入射角不斷增大，使折射角增大到90o時，會出現什么現象？

O光疏介質光密介質空氣水高中物理選擇性必修第一冊實驗與觀察04.現象：隨著入射角的逐漸增大的過程中，折射角逐漸增大；折射光線亮度逐漸減弱；反射角逐漸增大；反射光線亮度逐漸增強；當入射角增大到某一角度時，折射光線消失，所有光線全部反射。全反射05.高中物理選擇性必修第一冊全反射：當光從光密介質射入光疏介質時，入射角逐漸增大到某一角度，光線全部被反射回原光密介質的現象。臨界角：當光從光密介質射入光疏介質時，折射角等于900角時的入射角叫做臨界角。用C表示。玻璃空氣發生全反射的條件06.高中物理選擇性必修第一冊1.光從光密介質射入光疏介質；2.入射角等于或大于臨界角；臨界角C的大小由折射率可得：玻璃空氣臨界角的正弦值：

思考與拓展07.高中物理選擇性必修第一冊由于不同介質的折射率不同，在光從介質射入空氣（真空）時，發生全反射的臨界角是不一樣的。怎樣計算光從折射率為n的某種介質射入空氣（真空）發生全反射時的臨界角C？計算時可以先考慮圖示的情形——光以接近90°的入射角從空氣射入介質，求出這時的折射角。根據光路可逆的道理，也就知道光從介質射入空氣時發生全反射的臨界角了。不同介質的臨界角08.高中物理選擇性必修第一冊介質水玻璃金剛石折射率n1.331.5~1.9n＝2.42臨界角C48.8°32°~42°24.4°教材例題09.高中物理選擇性必修第一冊在潛水員看來，岸上的所有景物都出現在一個倒立的圓錐里，為什么？這個圓錐的頂角是多大？

設圓錐的頂角為α，則有α＝2C＝97.6°即圓錐的頂角為97.6°。

全反射棱鏡第二部分全反射棱鏡01.高中物理選擇性必修第一冊全反射棱鏡：玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形，當光從圖中所示的方向射入玻璃時，由于光的方向與玻璃面垂直，光線不發生偏折。但在玻璃內部，光射向玻璃與空氣的界面時，入射角大于臨界角，發生全反射。

與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達100%。這種棱鏡在光學儀器中可用來改變光的方向。高中物理選擇性必修第一冊全反射棱鏡光路02.當光線由AB面垂直入射時：橫截面是等腰直角三角形的棱鏡當光線由AC面垂直入射時：變化90°變化180°ABCCBA在AC面發生全反射，垂直由BC面出射．在AB、BC面發生兩次全反射，垂直由AC面出射．高中物理選擇性必修第一冊雙筒望遠鏡中的全反射棱鏡全反射棱鏡的應用03.高中物理選擇性必修第一冊自行車尾燈全反射棱鏡的應用04.高中物理選擇性必修第一冊潛望鏡全反射棱鏡的應用05.光導纖維第三部分觀察與思考01.高中物理選擇性必修第一冊如圖,激光筆發出的光射入一根彎曲的有機玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點。觀察光在彎曲的有機玻璃棒中的傳播路徑當光在有機玻璃棒內傳播時，如果從有機玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會發生全反射，于是光在有機玻璃棒內沿著鋸齒形路線傳播。這就是光導纖維導光的原理。高中物理選擇性必修第一冊實用光導纖維的直徑只有幾微米到一百微米。因為很細，一定程度上可以彎折。它由內芯和外套兩層組成，內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發生全反射。光導纖維02.光導纖維應用1——內窺鏡03.高中物理選擇性必修第一冊

如果把光導纖維聚集成束，使纖維在兩端排列的相對位置一樣，圖像就可以從一端傳到另一端（圖1）。醫學上用這種光纖制成內窺鏡（圖2）用來檢查人體胃、腸、氣管等臟器的內部。實際的內窺鏡裝有兩組光纖，一組把光傳送到人體內部進行照明，另一組把體內的圖像傳出供醫生觀察。圖2圖1高中物理選擇性必修第一冊光纖通信的主要優點：容量大、衰減小、抗干擾性強。光纖光導纖維應用2——光纖通信04.光也可以像無線電波那樣，作為載體來傳遞信息。載有聲音、圖像以及各種數字信號的激光從光纖的一端輸入，就可以傳到千里以外的另一端，實現光纖通信。高中物理選擇性必修第一冊將塑料瓶下側開一個小孔，瓶中灌入清水，水就從小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔（圖激光可由激光筆產生），觀察光的傳播路徑。水流導光做一做——水流導光05.水流導光實驗演示06.高中物理選擇性必修第一冊學以致用第四部分問題與思考01.高中物理選擇性必修第一冊思考1：水中的魚看水面和岸上的景物，是一種什么體驗呢？水的折射率為1.33所以C=48.80則有圓錐頂角θ=2C=97.60結論：水中的一切生物看水面上和岸上的所有景物，都出現在頂角約為97.6°的倒立圓錐里。光的反射02.高中物理選擇性必修第一冊結論：光從水中射向空氣時，一部分光在分界面上發生了全反射。思考2：草葉上露珠特別明亮，為什么？光的反射03.高中物理選擇性必修第一冊思考3：海市蜃景和沙漠蜃景有區別嗎？

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，將發生偏折.1.上現蜃景——海市蜃樓2.下現蜃景——沙漠蜃景

在沙漠里，白天沙石被太陽曬得灼熱，接近沙層的氣溫升高極快。由于空氣不善于傳熱，所以在無風的時候，空氣上下層間的熱量交換極小，遂使下熱上冷的氣溫垂直差異非常顯著，并導致下層空氣密度反而比上層小的反常現象.課堂小結第五部分課堂小結高中物理選擇性必修第一