,第十三章,光,学案2全反射,目标定位,1.知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性. 2.理解全反射现象，掌握临界角的概念和全反射的条件. 3.利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题. 4.了解全反射棱镜和光导纤维.,知识探究,自我检测,一、全反射,问题设计,如教材图13.21所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上.在这个边与空气的界面上会发生反射和折射.逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化.,知识探究,答案由实验可以看到，当光沿着半圆形玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强.当入射角增大到某一角度，使折射角达到90时，折射光完全消失，只剩下反射光.,要点提炼,1.光疏介质和光密介质 两种介质相比较，折射率较 的介质叫光密介质，折射率较 的介质叫光疏介质.任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质.,大,小,2.全反射现象 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度， 光线完全消失，只剩下 光线的现象. (2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90时的 .用字母C表示，sin C .,折射,反射,入射,角,(3)全反射发生的条件 光从 介质射入 介质. 入射角临界角. (4)全反射遵循的规律 折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，能量 ，而反射光线的强度增强，能量 .,光密,光疏,大于或等于,减小,增加,当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线完全消失(即折射角为 )，入射光线的能量 反射回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.,90,全部,二、全反射的应用,问题设计,1.如图1所示，自行车后面有尾灯，它虽 然本身不发光，但在夜间行驶时，从后 面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时， 会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.那么自行车的尾灯利用了什么原理？,图1,答案利用了全反射的原理.,2.素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原理吗？ 答案光纤通讯利用了全反射的原理.,要点提炼,1.全反射棱镜 (1)用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜. (2) 当光 于它的一个界面射入后，会在其内部发生 (如图2).全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.,图2,垂直,全反,射,2.光导纤维 (1)构造及传播原理：光导纤维是一种透明 的玻璃纤维丝，由内芯和外套两层组成， 内芯的折射率比外套 ，光由一端进入， 在两层的界面上经过多次 ，从另一端射出，如图3所示. (2)应用：光纤通讯、医学上的内窥镜.,图3,大,全反射,典例精析,一、对全反射的理解和有关计算,例1某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)(),解析由题意知，光由光密介质射向了光疏介质，由sin C 得C45160，故此时光在两介质的界面处会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故D选项正确.,答案D,例2如图4所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径.来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射.已知ABM30，求：,图4,(1)玻璃的折射率；,解析设光线BM在M点的入射角为1，折射角为2，由几何知识可知，130，260，根据折射定律得,代入数据得,(2)球心O到BN的距离.,解析光线BN恰好在N点发生全反射，则BNO为临界角C,设球心到BN的距离为d，由几何知识可知 dRsin C 联立式得,二、全反射的应用,例3光导纤维的结构如图5所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.以下关于光导纤维的说法正确的是(),图5,A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的 界面上发生全反射 B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的 界面上发生全反射 C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的 界面上发生折射 D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可 以起保护作用,解析光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射. 答案A,例4空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图6所示.方框内有两个折射率n1.5的玻璃全反射棱镜.下图给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是(),图6,解析四个选项产生光路效果如下图：,由上图可知B项正确. 答案B,课堂要点小结,1.(对全反射的理解)光从介质a射向介质b，如果 要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是() A.a是光密介质，b是光疏介质 B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C.光的入射角必须大于或等于临界角 D.光的入射角必须小于临界角,1,2,3,自我检测,AC,1,2,3,2.(全反射的应用)关于光导纤维的说法，正确的是() A.光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大 B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以 它比普通电线衰减小 C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成， 光纤是利用全反射原理来实现光的传导的 D.在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤 是不能导光的,1,2,3,解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成， 内芯的折射率比外套的大.载有声音、图象及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等优点.在实际应用中，光纤是可以弯曲的. 答案C,1,2,3,3.(全反射的有关计算)如图7所示，水的折射率 为n，水面上漂浮着一圆木板，圆木板中央插 着一根大头针，且在水中部分长为h.若从圆 木板四周恰好看不到大头针的顶尖P，则圆 木板的面积是多少？,图7,1,2,3,解析若从圆木板四周恰好看不到大头针的顶尖P，则从P点发出的光线射到圆木板边缘时恰好发生全反射，即在空气中没有出射光线，设圆木板半径为r，同tan C ，又由 全反射,