高三物理全反射(恢復(fù))

1、（一）光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)（一）光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)1 1、定義、定義: 兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)光疏介質(zhì). .兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)光密介質(zhì). .對(duì)光疏介質(zhì)對(duì)光疏介質(zhì) n n較小較小 同一頻率的光在其中同一頻率的光在其中傳播的傳播的V V較大；較大；對(duì)光密介質(zhì)對(duì)光密介質(zhì) n n較大較大 同一頻率的光在其中同一頻率的光在其中傳播的傳播的V V較小。較小。1)1)、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)而言的。沒(méi)有、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)而言的。沒(méi)有絕對(duì)的光密介質(zhì)絕對(duì)的光密介質(zhì). .例如：水、玻璃和金剛石三種介質(zhì)比較，例如

2、：水、玻璃和金剛石三種介質(zhì)比較，n n水水1.33 n1.33 n玻璃玻璃1.51.51.9 n1.9 n金剛石金剛石2.422.42。 對(duì)水而言，玻璃是光密介質(zhì)；但對(duì)金剛石對(duì)水而言，玻璃是光密介質(zhì)；但對(duì)金剛石而言，玻璃則是光疏介質(zhì)。而言，玻璃則是光疏介質(zhì)。 2)2)、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的界定是以折射率為、光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的界定是以折射率為依據(jù)的依據(jù)的, ,與介質(zhì)的其它屬性與介質(zhì)的其它屬性( (如密度等如密度等) )無(wú)關(guān)無(wú)關(guān). . 例如：水和酒精，例如：水和酒精，n n水水1.331.33n n酒精酒精1.361.36， 酒精相對(duì)于水是光密介質(zhì)，但酒精相對(duì)于水是光密介質(zhì)，但 水水 酒精酒精。

3、2 2、注意點(diǎn)、注意點(diǎn): :N NNNA AOOB B光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)光密介質(zhì)光密介質(zhì)ir光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)ri光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì) r iiN NNNA AOOB B光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)光密介質(zhì)光密介質(zhì)r思考思考1 1： 光進(jìn)入疏、密不同介質(zhì)時(shí)的角度大小關(guān)系？光進(jìn)入疏、密不同介質(zhì)時(shí)的角度大小關(guān)系？思考思考2 2： 光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，逐漸增大入射光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，逐漸增大入射角，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角接近角，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角接近9090，繼續(xù)增大入射角，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？繼續(xù)增大入射角，會(huì)發(fā)生什么

4、現(xiàn)象？ 1 1 2 2N NNNA AOOB B光疏介質(zhì)光密介質(zhì)B B 1 1 2 2N NNNA AOO光密介質(zhì)光疏介質(zhì) 光密介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)( (二二) )全反射全反射1 1、概念：、概念： 光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí),當(dāng)入射角增大到當(dāng)入射角增大到某一角度某一角度使使折射角等于折射角等于90900 0, ,此時(shí)此時(shí), ,折射光折射光完全消失完全消失, ,入射光全部反入射光全部反回原來(lái)的介質(zhì)中回原來(lái)的介質(zhì)中, ,這種現(xiàn)象叫做全反射這種現(xiàn)象叫做全反射. .2 2、臨界角、臨界角(C)(C)1) 1) 定義定義: :光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)光從光密介質(zhì)射向

5、光疏介質(zhì)時(shí), ,折射折射角等于角等于90900 0時(shí)的入射角時(shí)的入射角, ,叫做臨界角叫做臨界角. .用字母用字母C C表示表示. . 臨界角是指光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)臨界角是指光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí), ,發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí) 的最小入射角的最小入射角, ,是發(fā)生全反射的臨界狀態(tài)是發(fā)生全反射的臨界狀態(tài). .2)發(fā)生全反射的條件：發(fā)生全反射的條件： 光由光由光密光密介質(zhì)射入介質(zhì)射入光疏光疏介質(zhì)介質(zhì)入射角大于等于臨界角即入射角大于等于臨界角即iC若入射角若入射角iC,則不發(fā)生全反射則不發(fā)生全反射,既有反射又有折射現(xiàn)象既有反射又有折射現(xiàn)象.當(dāng)光由某種折射率為當(dāng)光由某種折射率為n

6、n的介質(zhì)射入真空或空氣時(shí)的介質(zhì)射入真空或空氣時(shí): :Cnsin90sin0=nC1arcsin=3)3)臨界角的計(jì)算臨界角的計(jì)算: :n光密介質(zhì)光密介質(zhì)真空真空c光從幾種介質(zhì)射到空氣（或真空）時(shí)的臨界角：光從幾種介質(zhì)射到空氣（或真空）時(shí)的臨界角： 水的臨界角為水的臨界角為48.80 玻璃的臨界角為玻璃的臨界角為320420 金剛石的臨界角為金剛石的臨界角為24.50同學(xué)們嘗試過(guò)在游泳課的時(shí)候潛入同學(xué)們嘗試過(guò)在游泳課的時(shí)候潛入水中看岸上的景物嗎水中看岸上的景物嗎? ?你會(huì)發(fā)現(xiàn)水面你會(huì)發(fā)現(xiàn)水面上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立上的所有景物，都出現(xiàn)在一個(gè)倒立圓錐里，為什么？圓錐里，為什么？ 例題例題C水

7、的折射率為水的折射率為1.33 所以所以C=48.80設(shè)圓錐的頂角為設(shè)圓錐的頂角為，則，則=2C=97.60nC1sin= 1. 1. 某玻璃的臨界角為某玻璃的臨界角為4242，當(dāng)在玻璃中的，當(dāng)在玻璃中的某一光線(xiàn)射到玻璃與空氣的分界面時(shí)，若入射某一光線(xiàn)射到玻璃與空氣的分界面時(shí)，若入射角略小于臨界角，則光線(xiàn)在空氣中的折射角應(yīng)角略小于臨界角，則光線(xiàn)在空氣中的折射角應(yīng)為為 ( )( ) A. A.小于小于4242 B. B.小于小于6060 C. C.小于小于9090 D. D.無(wú)折射光線(xiàn)無(wú)折射光線(xiàn)C C練習(xí)練習(xí): : 2. 2. 一束光從空氣射向折射率為一束光從空氣射向折射率為n= n= 的某的某

8、種玻璃的表面，如圖所示，種玻璃的表面，如圖所示，i代表入射角，則代表入射角，則( )( )2BCDBCDA.A.當(dāng)當(dāng)i4545時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B.B.無(wú)論入射角是多大，折射角都不會(huì)超無(wú)論入射角是多大，折射角都不會(huì)超4545C.C.欲使折射角欲使折射角 =30=30應(yīng)以應(yīng)以i=45=45的角度入射的角度入射D.D.當(dāng)入射角當(dāng)入射角i=arctan =arctan 時(shí)，反射光線(xiàn)跟折時(shí)，反射光線(xiàn)跟折射光線(xiàn)恰好互相垂直射光線(xiàn)恰好互相垂直2內(nèi)芯內(nèi)芯外套外套三、全反射在通訊技術(shù)中的應(yīng)用三、全反射在通訊技術(shù)中的應(yīng)用1.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維 實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑實(shí)際用的光

9、導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成。只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成。內(nèi)芯的折射率比外套的大，內(nèi)芯的折射率比外套的大，傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，面上發(fā)生全反射，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后從光導(dǎo)纖維的另一端面射出后從光導(dǎo)纖維的另一端面射出,而不從外套散逸而不從外套散逸,故光故光能損耗極小。能損耗極小。 光導(dǎo)纖維的用途很大，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)光纖通信光導(dǎo)纖維的用途很大，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)光纖通信光纖光纖 光纖通信利用了全反射的原理。光纖通信利用了全反射的原理。 光纖通信的主要

10、優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾強(qiáng)。光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大、衰減小、抗干擾強(qiáng)。 雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有20多年的，但是發(fā)展的速度是驚人的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu) 光導(dǎo)纖維在光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 光導(dǎo)纖維的用途很大，醫(yī)學(xué)上將其制成內(nèi)窺鏡，光導(dǎo)纖維的用途很大，醫(yī)學(xué)上將其制成內(nèi)窺鏡，用來(lái)檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部。用來(lái)檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部。2.全反射棱鏡典型應(yīng)用全反射棱鏡典型應(yīng)用1、光線(xiàn)由、光線(xiàn)由AB面垂直入面垂直入射射2、光線(xiàn)由、光線(xiàn)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

11、次全反射，垂直由反射，垂直由AC面出射面出射反光率高，接近反光率高，接近100%100%，成像失真小。，成像失真小。應(yīng)用：精密昂貴的光學(xué)儀器中，比如顯微鏡，應(yīng)用：精密昂貴的光學(xué)儀器中，比如顯微鏡，單反相機(jī)，潛望鏡，望遠(yuǎn)鏡單反相機(jī)，潛望鏡，望遠(yuǎn)鏡全反射棱鏡的優(yōu)點(diǎn)全反射棱鏡的優(yōu)點(diǎn)（1 1）水或玻璃中的氣泡看上去特別明亮）水或玻璃中的氣泡看上去特別明亮 水或玻璃中的氣泡是光疏介質(zhì)，光經(jīng)水或玻璃照水或玻璃中的氣泡是光疏介質(zhì)，光經(jīng)水或玻璃照射氣泡時(shí)，一部分光會(huì)發(fā)生全反射，有更多的光反射射氣泡時(shí)，一部分光會(huì)發(fā)生全反射，有更多的光反射到人的眼睛中，人眼感覺(jué)會(huì)特別明亮。到人的眼睛中，人眼感覺(jué)會(huì)特別明亮。 （2 2）在炎熱的夏天，我們有時(shí)會(huì)看到遠(yuǎn)處）在炎熱的夏天，我們有時(shí)會(huì)看到遠(yuǎn)處柏油馬路上顯得特別明亮柏油馬路上顯得特別明亮 因?yàn)橘N近熱路面附近的空氣層稀薄，比上層空因?yàn)橘N