4.6全反射与光导纤维 4.7激光第4章光的波动性学习目标1.认识光的全反射现象，知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解发生全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.知道全反射棱镜及其应用.4.了解光导纤维的工作原理及其在生产、生活中的应用.5.了解激光的特性和应用，了解全息照相的原理.内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知夯实基础自主预习自主预习1.光疏介质和光密介质折射率较小的介质称为 ，折射率较大的介质称为 .光疏介质与光密介质是 的.2.全反射现象(1)临界角：光由光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到 ，这时的 角叫做临界角.(2)全反射现象：当光线由 介质射入 介质时，如果入射角_临界角，就发生全反射现象，也叫做全内反射.光疏介质光密介质90入射相对光密光疏大于3.全反射的应用(1)全反射棱镜：截面为 的棱镜，利用 改变光路.(2)光导纤维：由折射率 的内层纤芯和折射率 的外面包层组成，光传播时在内层纤芯与外面包层的界面上发生 .等腰直角三角形全反射较大较小全反射性质应用相干性：激光具有频率_、相位差_、偏振方向_的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度：激光的_非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度 激光会聚一点，读取光盘上记录的信息等亮度高：它可以在很小的_和很短的_内聚集很大的_用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，核工业中用激光激发核反应等4.激光的特点及应用相同恒定一致平行度空间时间能量重点探究重点探究答答案案由 n知当i增大，r也会增大，随着i的增大，r先增大到90，若i再增大，则折射光线会消失.一、全反射导学探究导学探究光从空气射入水中时，入射角大于折射角，由光路可逆知当光从水中射入空气时，折射角大于入射角(如图1所示).若入射角i逐渐增大，折射角r如何变化？猜想一下当i增大到90的过程中会出现什么现象？图1答案知识深化知识深化1.光疏介质和光密介质光疏介质和光密介质名称项目光疏介质光密介质定义折射率较小的介质折射率较大的介质传播速度光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小折射特点(1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角(2)光从光密介质射至光疏介质时，折射角大于入射角备注(1)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小(2)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义2.全反射现象全反射现象(1)临界角：折射角为90时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用C表示，C .(2)全反射发生的条件光从光密介质射至光疏介质.入射角大于或等于临界角.(3)全反射现象中能量分配关系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，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增强.当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减弱到零(即折射角为90)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象.例例1(多选)如图2所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是 A.假若三条光线中有一条在O点发生了全反射， 那一定是aO光线B. 假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D.假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射 光线的亮度大 解析答案图2二、全反射现象的应用导导学学探探究究如图3所示，自行车后有尾灯，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后，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.那么自行车的尾灯采用了什么原理？答案答案采用了全反射的原理.答案图3知识深化知识深化1.全反射棱镜全反射棱镜(1)构造：截面为等腰直角三角形的棱镜.(2)特点：当光垂直于它的一个界面射入后，会在其内部发生全反射，比平面镜的反射率高，几乎可达100%；反射面不必涂任何反光物质，反射失真小.2.光导纤维光导纤维(1)原理：利用了光的全反射.(2)构造：光导纤维由内层纤芯和外面包层两层组成.内层纤芯的折射率比外面包层的大.光传播时在内层纤芯与外面包层的界面上发生全反射.(3)特点：容量大，能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等.例例2光导纤维的结构如图4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 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 图4解析答案解解析析光导纤维很细，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.三、全反射的定量计算例例3一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.答案解析课堂要点小结1.全反射与光导纤维光疏介质和光密介质全反射现象：入射光从反射面全部反射回原介质的现象临界角：折射角为90时的入射角，sin C光由光密介质射向光疏介质入射角大于或等于临界角全反射棱镜光纤及其应用全反射发生的条件原理：光的全反射内窥镜光纤通信全反射的应用2.激光特性单色性好、相干性好平行度好亮度高光纤通信、测距、切割、焊接全息照相应用达标检测达标检测1231.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是 解解析析光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，选项C错误.当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误.解析答案2.(多选)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123答案1233.让激光照到CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像，这是利用光的 A.平行度好，可以会聚到很小的一点上B.相干性好，可以很容易形成干涉图样C.亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量D.波长短，很容易发生明显的衍射现象解析答案解解析析激光的特点之一是平行度好，它可以会聚到一个很小的点上，DVD、VCD、CD唱机或电脑上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点，选项A正确，B、C、D错误.