光的折射與全反射ppt課件

1、第四章 光的折射與全反射福州亭江中學(xué) 傅志挺2019.4.11物理選修3-4生活中有很多跟光有關(guān)的有趣的自然現(xiàn)象 比較不容易看到的有: 海市蜃樓視頻.wmv 沙漠海市蜃樓.rm 比較容易看到的有: 路面全反射.mpg 水珠.mpg實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的直角邊：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的直角邊A的圓心的圓心O。思索:兩者有何異同點(diǎn)?實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的半圓面。：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的半圓面。玻璃全反射.mpg不同點(diǎn)：光從空氣玻璃，入射角折射角；光從玻璃空氣，入射角折射角光從空氣玻璃，同時(shí)存在反射光和折射光；光從玻璃空氣，當(dāng)入射角達(dá)

2、到某個(gè)角度時(shí)折射角達(dá)到90，折射光線消失 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 入射角增大，反射角增大，折射角也入射角增大，反射角增大，折射角也 增大；增大； 入射角增大，反射光強(qiáng)度增加，折射入射角增大，反射光強(qiáng)度增加，折射光強(qiáng)度減弱；光強(qiáng)度減弱； 在半圓形界面，光的入射角皆為零度，在半圓形界面，光的入射角皆為零度，光不偏離直光不偏離直 線傳播；而在直徑線傳播；而在直徑AB的分的分界面，光偏離原直線傳播。界面，光偏離原直線傳播。 光由一種透明介質(zhì)射到另一透明介質(zhì),光線不發(fā)生折射，而全部返回到原介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象全反射現(xiàn)象全反射現(xiàn)象:問(wèn)問(wèn):是否只有玻璃才能發(fā)生全反射呢是否只有玻璃才能發(fā)生全反射呢?水全反射

3、.rm從以上的實(shí)驗(yàn)中,我們可以得到什么結(jié)論呢?什么情況下發(fā)生了全反射? 1 光從玻璃(或水)介質(zhì)到空氣 2 入射角要大于某個(gè)值12介質(zhì)NNAOB空氣12介質(zhì)NNAOB空氣13介質(zhì)NNAOC空氣12介質(zhì)NNAOB空氣3C全反射全反射13玻璃介質(zhì)玻璃介質(zhì)NNAOB空氣空氣nC1sin臨界角臨界角水的臨界角為水的臨界角為48.80 各種玻璃的臨界角為各種玻璃的臨界角為320-420 金剛石的臨界金剛石的臨界角為角為24.40nCCsin1sin90sin思索思索:光從空氣射向玻璃中會(huì)發(fā)生全反射嗎光從空氣射向玻璃中會(huì)發(fā)生全反射嗎?13NNAOB12空氣NNAOB光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)介質(zhì)

4、 1空氣介質(zhì)223nn2發(fā)生全反射的條件發(fā)生全反射的條件思索思索:光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生光從玻璃介質(zhì)射向水中會(huì)發(fā)生 全全反射嗎反射嗎?蜃景.swf1、光線由、光線由AB面垂直入面垂直入射射2、光線由、光線由AC面垂直面垂直入射入射全反射棱鏡全反射棱鏡ABCCBA在在AC面發(fā)生全反射，面發(fā)生全反射，垂直由垂直由BC面出射面出射在在AB、 BC面發(fā)生兩次全面發(fā)生兩次全反射，垂直由反射，垂直由AC面出射面出射全反射棱鏡全反射棱鏡 在光學(xué)儀器里，常用全反射棱鏡來(lái)代替平面鏡，在光學(xué)儀器里，常用全反射棱鏡來(lái)代替平面鏡，改變光的傳播方向望遠(yuǎn)鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很改變光的傳播方向望遠(yuǎn)鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒

5、要很長(zhǎng)，通過(guò)使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長(zhǎng)度長(zhǎng)，通過(guò)使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長(zhǎng)度縮短鏡筒的長(zhǎng)度全反射棱鏡全反射棱鏡 一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀，一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀， 但是銀面容易脫但是銀面容易脫落因此對(duì)于精密的光學(xué)儀器，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡落因此對(duì)于精密的光學(xué)儀器，如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等，就需要用全反射棱鏡代替平面鏡與平面鏡相比等，就需要用全反射棱鏡代替平面鏡與平面鏡相比, ,它的反它的反射率高射率高, ,幾乎可達(dá)幾乎可達(dá)100%100% 提高反射率在實(shí)際的在實(shí)際的潛望鏡里潛望鏡里用全反射用全反射棱鏡代替棱鏡代替平面鏡平面鏡潛望鏡潛望鏡潛望鏡.mpg光導(dǎo)光導(dǎo)纖維

6、纖維光纖通信光纖通信光纖潛望鏡光纖潛望鏡內(nèi)窺鏡內(nèi)窺鏡原理：原理：構(gòu)造：構(gòu)造：運(yùn)用運(yùn)用光的全反射光的全反射包層與內(nèi)芯包層與內(nèi)芯光纖光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)雖然光纖通信的發(fā)減小、抗干擾性強(qiáng)雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有展歷史只有2020多年的，但是發(fā)展的速度多年的，但是發(fā)展的速度是驚人的是驚人的在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為在潛水員看來(lái)，岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)圓錐的頂角是多大？什么？這個(gè)圓錐的頂角是多大？C水的折射率為水的折射率為1.33 所以所以C=48.80則有圓錐頂角則有圓錐頂角=2C

7、=97.60nC1sin1 1、光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)2 2、全反射、全反射定義定義臨界角臨界角C C全反射的產(chǎn)生條件全反射的產(chǎn)生條件3 3、全反射原理的應(yīng)用實(shí)例、全反射原理的應(yīng)用實(shí)例全反射棱鏡全反射棱鏡光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維海市蜃樓海市蜃樓nC1sin例題例題1光在某種介質(zhì)中的傳播光在某種介質(zhì)中的傳播,介質(zhì)的折射率為介質(zhì)的折射率為2，若要使光從此介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射，則入射若要使光從此介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射，則入射角不可能的值是：角不可能的值是： 150 B. 300C. 450 D. 600 (例題例題2)某介質(zhì)的折射率為某介質(zhì)的折射率為2，一束光從介，一束光從介質(zhì)射向空氣

8、，入射角為質(zhì)射向空氣，入射角為60，如圖，如圖1所示的所示的哪個(gè)光路圖是正確的哪個(gè)光路圖是正確的? D(例題例題3)劣質(zhì)的玻璃中往往含有氣泡劣質(zhì)的玻璃中往往含有氣泡.這些這些空氣泡看上去比較亮空氣泡看上去比較亮,對(duì)這一現(xiàn)象有下列對(duì)這一現(xiàn)象有下列不同的解釋不同的解釋,其中正確的是其中正確的是()A空氣泡對(duì)光線有聚集作用空氣泡對(duì)光線有聚集作用,因而較亮因而較亮.B.空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用.因而較亮因而較亮.C.從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射發(fā)生全反射,因而較亮因而較亮.D.從玻璃到達(dá)空氣泡的界面處的光一部分從玻璃到達(dá)空氣泡的界面

9、處的光一部分發(fā)生全反射發(fā)生全反射,因而較亮因而較亮.D ( 例題例題4)如下圖，一束光以如下圖，一束光以45的入射角從空的入射角從空氣投射到三棱鏡的一個(gè)側(cè)面上，在棱鏡上發(fā)生氣投射到三棱鏡的一個(gè)側(cè)面上，在棱鏡上發(fā)生折射，折射光線與棱鏡該側(cè)面成折射，折射光線與棱鏡該側(cè)面成60角，并在角，并在棱鏡另一側(cè)面上恰好發(fā)生全反射。由此可知，棱鏡另一側(cè)面上恰好發(fā)生全反射。由此可知，該棱鏡材料的折射率為該棱鏡材料的折射率為_(kāi)，該棱鏡的頂，該棱鏡的頂角角的大小為的大小為_(kāi) 2 7502 2、在研究全反射現(xiàn)象中，剛好發(fā)生全反射，即折射角等于、在研究全反射現(xiàn)象中，剛好發(fā)生全反射，即折射角等于9090時(shí)的入射角是一個(gè)很

10、重要的物理量，叫做臨界角時(shí)的入射角是一個(gè)很重要的物理量，叫做臨界角C C。1 1、定義：（當(dāng)光從玻璃射向空氣時(shí)，一部分光從分界面上折、定義：（當(dāng)光從玻璃射向空氣時(shí)，一部分光從分界面上折射到空氣中，一部分光反射回玻璃內(nèi)，逐漸增大入射角，會(huì)射到空氣中，一部分光反射回玻璃內(nèi)，逐漸增大入射角，會(huì)看到折射光離法線越來(lái)越遠(yuǎn)，而且越來(lái)越弱，反射光卻越來(lái)看到折射光離法線越來(lái)越遠(yuǎn)，而且越來(lái)越弱，反射光卻越來(lái)越強(qiáng)。）當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到越強(qiáng)。）當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到9090時(shí)，時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射。折射光線完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射。3 3、臨界角、臨界角C C是折射角等于是折射角等于9090時(shí)的入射角，據(jù)折射定