全全 反反 射射江夏区第一中学江夏区第一中学 陈陈 红红蜃境奇观4.3 光光的全反射的全反射物理选修3-4练习：完成下列光路图练习：完成下列光路图界面界面 玻璃玻璃 光疏介质光疏介质: :两种介质中两种介质中折射率较小折射率较小 的介质的介质. . 光密介质光密介质: :两种介质中两种介质中折射率较大折射率较大 的介质的介质. .一、光疏介质和光密介质一、光疏介质和光密介质水水练习练习1：根据表格回答问题：根据表格回答问题介质介质水水玻璃玻璃金刚石金刚石折射率折射率n1.331.51.9n2.42（1 1）玻璃相对于水是）玻璃相对于水是 介质介质 玻璃相对于金刚石是玻璃相对于金刚石是 介质介质注意：注意： “光密介质光密介质”和和“光疏介质光疏介质” 是是相对相对而言的，对其界定是以而言的，对其界定是以折射率折射率为依据为依据的的。光在光密介质中的传播速度比在光疏光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的介质中的小小。光密光密光疏光疏练习练习2：根据下列光路图回答问题：根据下列光路图回答问题 A A、B B两种介质中介质两种介质中介质 是光密介质是光密介质B思考：思考：逐渐增大入射角，折射角如何变化？逐渐增大入射角，折射角如何变化？介质介质A A 介质介质B B界面界面法线法线思考：思考：当光由光密介质射入光疏介当光由光密介质射入光疏介质的时候，当入射角增大到一定的程质的时候，当入射角增大到一定的程度的时候，度的时候，折射角折射角率先达到率先达到900，如果，如果再增大入射角情况会怎么样呢？再增大入射角情况会怎么样呢？着重观察：先后发生了什么着重观察：先后发生了什么现现象象和光线的和光线的亮暗亮暗比较比较123123123123123123123123123123123123=900观看视频观看视频二、全反射二、全反射1.折射角逐渐折射角逐渐 ；2.折射光线亮度逐渐折射光线亮度逐渐 ；3.反射角逐渐反射角逐渐 ；4.反射光线亮度逐渐反射光线亮度逐渐 ； 5.当入射角增大到某一角度时，当入射角增大到某一角度时， 折射光线折射光线 ，所有光线全部反射。所有光线全部反射。观察现象后回答：观察现象后回答：随着入射角的逐渐增大的过程中随着入射角的逐渐增大的过程中增大增大减弱减弱增大增大增强增强消失消失1 1、全反射定义全反射定义：当光从：当光从光密光密介质射入介质射入光疏光疏介质时，入射角逐渐增大到某一角度时，折介质时，入射角逐渐增大到某一角度时，折射角达到射角达到9090，折射光线完全，折射光线完全消失消失的现象。的现象。2 2、临界角临界角：当光从光密介质射入光疏：当光从光密介质射入光疏介质时，介质时，折射角等于折射角等于90900 0时的入射角时的入射角叫做叫做临界角。用临界角。用C C表示。表示。3.发生全反射的条件：发生全反射的条件：(1)(1)光从光密介质射入光疏介质光从光密介质射入光疏介质(2)(2)入射角等于入射角等于或或大于临界角大于临界角4、临界角、临界角C的大小：的大小：由折射定律可得：由折射定律可得：临界角的正弦值：临界角的正弦值：界面界面真空真空 介质介质法线法线C5.5.几种常见介质的临界角（针对空气）几种常见介质的临界角（针对空气）介质介质水水 各种玻璃各种玻璃金刚石金刚石 折射率折射率 1.331.33 1.5 1.51.91.9 2.422.42临界角临界角.折射率越大折射率越大,全反射临界角越小全反射临界角越小. 思考：思考：在水中的鱼看在水中的鱼看来，水面上和岸上的来，水面上和岸上的所有景物，都出现在所有景物，都出现在顶角约为顶角约为97.697.6的倒的倒立圆锥里，立圆锥里，为什么？为什么？你能想象一下，从水里看到的水面上景物是什么样的吗？你能想象一下，从水里看到的水面上景物是什么样的吗？所有水面上的景物在什么范围内？所有水面上的景物在什么范围内？空气空气水水SC在倒立圆锥里在倒立圆锥里当光线当光线由由AB面面垂直入射时：垂直入射时：横截面是等腰直角三角形横截面是等腰直角三角形横截面是等腰直角三角形横截面是等腰直角三角形的棱镜的棱镜的棱镜的棱镜当光线当光线由由AC面垂直面垂直入射时：入射时：变化变化变化变化90 90 90 90 变化变化变化变化180 180 180 180 ABCCBA在在AC面发生全反射，面发生全反射，垂直由垂直由BC面面出射出射在在AB、 BC面发生两次全面发生两次全反射，垂直由反射，垂直由AC面面出出射射1、全反射棱镜、全反射棱镜三、全反射的应用实例1、全反射棱镜、全反射棱镜三、全反射的应用实例 平面镜能成像但易产生多重影像物体物体玻璃银面应用3全反射棱镜全反射棱镜 一一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是但是银面容易脱银面容易脱落因落因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射等，就需要用全反射棱镜代替平面镜与平面镜相比棱镜代替平面镜与平面镜相比,它的反它的反射率高射率高,几乎可达几乎可达100% 1、全反射棱镜、全反射棱镜三、全反射的应用实例三、全反射的应用实例2、光导纤维、光导纤维光导纤维视频光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率内窥镜的结构 光导纤维在医学上的应用2、光导纤维、光导纤维五、全反射的应用实例晶莹剔透的露珠晶莹剔透的露珠为什么水中的气泡，看起来特别明亮？应用4-海市蜃楼海市蜃楼中新网中新网2004年年3月月16日电日电 ，北京时间，北京时间10时时30分，在分，在北海道海域某海峡上空，北海道海域某海峡上空，观测到了观测到了船悬于半空的海船悬于半空的海市蜃楼奇观市蜃楼奇观。中央电视台记者中央电视台记者2001年年9月月12日在奔赴中国西日在奔赴中国西部长江源头采访途中拍部长江源头采访途中拍下了难得一见的下了难得一见的“海市海市蜃楼蜃楼”。当记者沿着青。当记者沿着青藏公路经过海拔藏公路经过海拔2675米米的万长盐桥时，突然看的万长盐桥时，突然看到远处的戈壁上，到远处的戈壁上，有沙有沙丘飘浮在天空中，丘飘浮在天空中，在阳在阳光和浮云的作用下，沙光和浮云的作用下，沙丘不断变幻着颜色，沙丘不断变幻着颜色，沙丘的周围是丘的周围是“波光粼粼波光粼粼的湖水的湖水”，水面映出清，水面映出清晰的倒影。晰的倒影。 沙漠蜃景沙漠蜃景3、海市蜃楼、海市蜃楼三、全反射的应用实例“蜃景蜃景”的解释的解释所谓蜃景，不过是光在密度分布不均匀的空气中传播时所所谓蜃景，不过是光在密度分布不均匀的空气中传播时所产生的全反射现象罢了。我们知道，在气压恒定时，空气密产生的全反射现象罢了。我们知道，在气压恒定时，空气密度随温度的升高而减少，对光的折射率也随之减少。度随温度的升高而减少，对光的折射率也随之减少。现象二解释：夏天，阳光照到沙漠，使贴近底面的空现象二解释：夏天，阳光照到沙漠，使贴近底面的空气比上层的空气还要热，因而折射率比上层的空气要小。气比上层的空气还要热，因而折射率比上层的空气要小。远处物体发出的光线，在射向地面时，进入稀薄的热气层，远处物体发出的光线，在射向地面时，进入稀薄的热气层，不断被折射，入射角逐渐增大。当光线的入射角增大到临不断被折射，入射角逐渐增大。当光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到沙漠中远处景界角时，就发生全反射现象，人们就会看到沙漠中远处景物倒立的像。物倒立的像。现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。我们可以粗略地把空气看做是气的折射率下层比上层大。我们可以粗略地把空气看做是由许多水平的气层组成的，各层的密度都不相同。远处的由许多水平的气层组成的，各层的密度都不相同。远处的楼阁、船舶、山峰发出的光线射向空中，不断被折射，越楼阁、船舶、山峰发出的光线射向空中，不断被折射，越来越偏离法线方向，进入热气层的入射角越来越增大，当来越偏离法线方向，进入热气层的入射角越来越增大，当光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到远方的景物悬在空中。就会看到远方的景物悬在空中。小小 结结1 1、光疏介质、光密介质、光疏介质、光密介质2 2、全反射、全反射定义定义临界角临界角C C全反射的产生条件全反射的产生条件3 3、全反射原理的应用实例、全反射原理的应用实例全反射棱镜全反射棱镜光导纤维光导纤维海市蜃楼海市蜃楼课堂练习课堂练习:1.光线由介质光线由介质A进入介质进入介质B,入射角小于折射入射角小于折射 角角,由此可知由此可知: ( )A.介质介质A是光密介质是光密介质B.光在介质光在介质A中的速度大些中的速度大些C.介质介质A的折射率比介质的折射率比介质B的小的小D.光从介质光从介质A进入介质进入介质B不可能发生全反射不可能发生全反射A2.光线从某介质射入空气中光线从某介质射入空气中,当入射角为当入射角为300时时,其折射角为其折射角为450,则这种介质对空气则这种介质对空气的临界角是的临界角是: ( ) A.600 B.450 C.900 D.300B3。劣质。劣质的玻璃中往往含有气泡的玻璃中往往含有气泡.这些空气这些空气泡看上去比较亮泡看上去比较亮,对这一现象有下列不同对这一现象有下列不同的解释的解释,其中正确的是其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用空气泡对光线有聚集作用,因而较亮因而较亮.B.空气泡对光线有发散作用空气泡对光线有发散作用.因而较亮因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D解题指导解题指导解题指导解题指导例题例题1光在某种介质中的传播光在某种介质中的传播, ,介质的折射介质的折射率为率为2 2，若要使光从此介质射向真空时发生全，若要使光从此介质射向真空时发生全反射，则入射角不可能的值是：反射，则入射角不可能的值是： A.150 B. 300C. 450 D. 600A A(例题例题2)某介质的折射率为某介质的折射率为2，一束光从介质，一束光从介质射向空气，入射角为射向空气，入射角为60，如图，如图1所示的哪个所示的哪个光路图是正确的光路图是正确的? D解题指导解题指导(例题例题3)劣质的玻璃中往往含有气泡劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空这些空气泡看上去比较亮气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不对这一现象有下列不同的解释同的解释,其中正确的是其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用空气泡对光线有聚集作用,因而较亮因而较亮.B.空气泡对光线有发散作用空气泡对光线有发散作用.因而较亮因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D解题指导解题指导在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里，为在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？什么？这个圆锥的顶角是多大？课后思考课后思考C水的折射率为水的折射率为1.33 所以所以C=48.80则有圆锥顶角则有圆锥顶角=2C=97.60