全反射課件人教版選修

1、第二節(jié)全反射第二節(jié)全反射第十三章光第十三章光新知初探自主學(xué)習(xí)新知初探自主學(xué)習(xí)一、全反射一、全反射1光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)兩種介質(zhì)相比較，折射率兩種介質(zhì)相比較，折射率_的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，折射率的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，折射率_的介質(zhì)叫光密介質(zhì)的介質(zhì)叫光密介質(zhì)說明說明：光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的：光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的2全反射全反射(1)定義：光從定義：光從_介質(zhì)射向介質(zhì)射向_介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到到某一角度，使折射角達(dá)到_時(shí)，時(shí)，_完全消失，完全消失，只剩下只剩下_的現(xiàn)象叫全反射的現(xiàn)象叫全反射較小較小較大較大光密光密光疏光疏90折射光折射光反射

2、光反射光90入射入射光密光密光疏光疏大于或等于大于或等于二、全反射棱鏡二、全反射棱鏡1形狀：形狀：截面為截面為_三角形的棱鏡三角形的棱鏡2光學(xué)特性光學(xué)特性(1)當(dāng)光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時(shí)，光在截面的斜邊當(dāng)光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時(shí)，光在截面的斜邊上發(fā)生上發(fā)生_，光射出棱鏡時(shí)，傳播方向改變了，光射出棱鏡時(shí)，傳播方向改變了_.(2)當(dāng)光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時(shí)，在兩個(gè)直角邊上各當(dāng)光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時(shí)，在兩個(gè)直角邊上各發(fā)生一次發(fā)生一次_，使光的傳播方向改變了，使光的傳播方向改變了_.等腰直角等腰直角全反射全反射90全反射全反射180三、光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用三、光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用1原理：

3、原理：利用了光的利用了光的_2構(gòu)造：構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外套光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成內(nèi)芯的折射率比外套的兩層組成內(nèi)芯的折射率比外套的_，光傳播時(shí)在內(nèi)芯，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生與外套的界面上發(fā)生_3主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：容量大、容量大、_損耗小，抗干擾能力強(qiáng)、損耗小，抗干擾能力強(qiáng)、_等等全反射全反射大大全反射全反射能量能量保密性好保密性好要點(diǎn)探究講練互動要點(diǎn)探究講練互動要點(diǎn)一對全反射的理解要點(diǎn)一對全反射的理解1全反射的條件全反射的條件(1)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)(光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是相光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是相對而言

4、的對而言的)(2)入射角大于或等于臨界角入射角大于或等于臨界角2全反射遵循的規(guī)律全反射遵循的規(guī)律發(fā)生全反射時(shí)，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循發(fā)生全反射時(shí)，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用適用3從能量角度來理解全反射從能量角度來理解全反射當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角也增大，同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線能量減小，反也增大，同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線能量減小，反射光線強(qiáng)度增大，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界

5、角時(shí)，折射射光線強(qiáng)度增大，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量光線強(qiáng)度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量例例1【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】不同色光的臨界角不同色光的臨界角不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越高不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1如圖所示，一束白光從頂角為如圖所示，一束白光從頂角為的棱鏡的一個(gè)側(cè)的棱鏡的一個(gè)側(cè)面面AB以較大的入射角以較大的入射角i入射，經(jīng)三棱鏡后，在屏入射，經(jīng)三棱鏡后，在屏P上可得到彩上可得到彩色光帶，當(dāng)入射角逐漸減小到

6、零的過程中，若屏上的彩色光色光帶，當(dāng)入射角逐漸減小到零的過程中，若屏上的彩色光帶先后全部消失，則帶先后全部消失，則()A紅光最先消失，紫光最后消失紅光最先消失，紫光最后消失B紫光最先消失，紅光最后消失紫光最先消失，紅光最后消失C紫光最先消失，黃光最后消失紫光最先消失，黃光最后消失D紅光最先消失，黃光最后消失紅光最先消失，黃光最后消失要點(diǎn)二光導(dǎo)纖維要點(diǎn)二光導(dǎo)纖維1. 構(gòu)造及傳播原理構(gòu)造及傳播原理光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1 m100 m左右，如圖所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的左右，如圖所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外

7、套的折射率，光由一端進(jìn)入，在兩層的界面折射率大于外套的折射率，光由一端進(jìn)入，在兩層的界面上經(jīng)過多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠(yuǎn)距離上經(jīng)過多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠(yuǎn)距離傳播光，光信號又可以轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而變?yōu)槁曇?、圖傳播光，光信號又可以轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而變?yōu)槁曇?、圖像如果把許多像如果把許多(上萬根上萬根)光導(dǎo)纖維合成一束，并使兩端的纖光導(dǎo)纖維合成一束，并使兩端的纖維按嚴(yán)格相同的次序排列，就可以傳播圖像維按嚴(yán)格相同的次序排列，就可以傳播圖像 如圖所示，一根長為如圖所示，一根長為L的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n.光從它的一個(gè)端面射入，又從另一端面射出所

8、需要的最長光從它的一個(gè)端面射入，又從另一端面射出所需要的最長時(shí)間為多少？時(shí)間為多少？(設(shè)光在真空中的光速為設(shè)光在真空中的光速為c)例例2【名師點(diǎn)評名師點(diǎn)評】光導(dǎo)纖維是全反射現(xiàn)象的應(yīng)用，其構(gòu)造由內(nèi)光導(dǎo)纖維是全反射現(xiàn)象的應(yīng)用，其構(gòu)造由內(nèi)芯和外套組成，內(nèi)芯的折射率大于外套與此題相關(guān)的一類芯和外套組成，內(nèi)芯的折射率大于外套與此題相關(guān)的一類求極值的問題，極值存在的條件均與全反射臨界角有關(guān)求極值的問題，極值存在的條件均與全反射臨界角有關(guān)跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2如圖所示是兩個(gè)城市間的光纜中的一條光導(dǎo)纖如圖所示是兩個(gè)城市間的光纜中的一條光導(dǎo)纖維，光纜長為維，光纜長為L，它的玻璃芯的折射率為，它的玻璃芯的折射率為n1

9、，外層材料的折，外層材料的折射率為射率為n2，光在空氣中的傳播速度為，光在空氣中的傳播速度為c，光由它的一端射入，光由它的一端射入，經(jīng)全反射后從另一端射出經(jīng)全反射后從另一端射出(已知已知sin n2/n1，其中，其中為全反射為全反射的臨界角的臨界角)，則有，則有()An1n2Bn1n2C光從它的一端射入到從另一端射出所需要的時(shí)間等于光從它的一端射入到從另一端射出所需要的時(shí)間等于L/cD光從它的一端射入到從另一端射出所需要的時(shí)間等于光從它的一端射入到從另一端射出所需要的時(shí)間等于n1L/n2c例例3【答案答案】30光路圖如解析圖所示光路圖如解析圖所示【名師歸納名師歸納】光路要根據(jù)折射定律邊計(jì)算邊畫

10、光路要根據(jù)折射定律邊計(jì)算邊畫尋規(guī)探法思維啟迪尋規(guī)探法思維啟迪在全反射中光線范圍的確定在全反射中光線范圍的確定【范例范例】半徑為半徑為R的半圓柱形玻璃，橫截面如圖所示，的半圓柱形玻璃，橫截面如圖所示，O為圓心，已知玻璃的折射率為，當(dāng)光由玻璃射向空氣時(shí)為圓心，已知玻璃的折射率為，當(dāng)光由玻璃射向空氣時(shí),發(fā)發(fā)生全反射的臨界角為生全反射的臨界角為45.一束與一束與MN平面成平面成45的平行光的平行光束射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從束射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從MN平面上射出平面上射出,求能從求能從MN面上射出的光束的寬度為多少面上射出的光束的寬度為多少?【名師歸納名師歸納】從本題中看到解決全反射問題的關(guān)鍵：從本題中看到解決全反射問題的關(guān)鍵：準(zhǔn)準(zhǔn)確熟練地作好光路圖；確熟練地作好光路圖；抓住特殊光線的分析，抓住特殊光線的分析，求光線照射求光線照射的范圍時(shí)，關(guān)鍵是