第四章光光的全反射的應用09學習目標21、理解光的全反射的條件2、會解決全反射有關問題3、知道全反射的應用一、光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)n=cv光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度小光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角。光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。光疏介質(zhì)中角大二、全反射的條件使折射角變?yōu)?0°時的入射角1、光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)2、入射角等于或大于臨界角知識回顧(1)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象．(2)光的全反射現(xiàn)象遵循光的反射定律，光路是可逆的．(3)當光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射兩種現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射．當折射角等于90°時，實際上就已經(jīng)沒有折射光了．(4)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時就發(fā)生了全反射．一

對全反射的理解

1．光的折射、全反射中的三個“一”一個規(guī)律：光的折射定律一個概念：折射率一個條件：全反射的條件

2．解答全反射類問題的技巧要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：一是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，二是入射角大于或等于臨界角．利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析．?irαβ方法技巧

【例1】

一玻璃三棱鏡，其橫截面為等腰三角形，頂角θ為銳角，折射率為.現(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半部射入棱鏡．不考慮棱鏡內(nèi)部的反射．若保持入射線在過入射點的法線的下方一側(cè)(如圖所示)，且要求入射角為任何值的光線都會從棱鏡的右側(cè)面射出，則頂角θ可在什么范圍內(nèi)取值？審題視角1.注意分析隨投射到左側(cè)面光線的入射角i減少，右側(cè)面射出光線的方向變化.2.頂角為最大值時，垂直投射到左側(cè)面的光線應在右側(cè)面恰好發(fā)生全反射.?irαβ典例體驗

轉(zhuǎn)

原題解決全反射問題的一般方法(1)確定光是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。(2)應用sinC＝1/n確定臨界角。(3)根據(jù)題設條件，判定光在傳播時是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖。(5)運用幾何關系或三角函數(shù)關系以及反射定律等進行分析、判斷、運算，解決問題。irP規(guī)律方法

提示注意分析投射到玻璃柱上表面上的所有光線經(jīng)玻璃柱折射后，落在AB曲面上產(chǎn)生的入射角的變化情況.此處光線恰發(fā)生全反射典例體驗

二

全反射的應用水中和玻璃中的氣泡，看起來特別明亮，露珠是橢圓形的水珠，光由水珠內(nèi)部射向空氣時，由于角度問題大部分光線發(fā)生了全反射，一般要經(jīng)過2次或者更多次全反射之后才折射出來這些光路重疊交織在一起，所以看起來會比較亮。貼近熱路面附近的空氣層同熱沙面附近的空氣層一樣，比上層空氣的折射率小。從遠處物體射向路面的光線，也可能發(fā)生全反射，從遠處看去，路面顯得格外明亮光滑，就像用水淋過一樣。1、光線由AB面垂直入射橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡2、光線由AC面垂直入射變化90°變化180°ABCCBA在AC面發(fā)生全反射，垂直由BC面出射．在AB、BC面發(fā)生兩次全反射，垂直由AC面出射．全反射的應用--全反射棱鏡各種玻璃的臨界角為320-420θABCABC光垂直于它的一個界面射入，都會在內(nèi)部發(fā)生全反射全反射棱鏡在光學儀器里，常用全反射棱鏡來代替平面鏡，改變光的傳播方向．望遠鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很長，通過使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長度．縮短鏡筒的長度全反射棱鏡一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀，但是銀面容易脫落．因此對于精密的光學儀器，如照相機、望遠鏡、顯微鏡等，就需要用全反射棱鏡代替平面鏡．與平面鏡相比,它的反射率高,幾乎可達100%

提高反射率在實際的潛望鏡里用全反射棱鏡代替平面鏡潛望鏡構造特點：雙層，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大全反射的應用二光導纖維原理：全反射

光導纖維的用途很大，醫(yī)學上將其制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部內(nèi)窺鏡的結構光導纖維在醫(yī)學上的應用光導纖維的用途很大，通過它可以實現(xiàn)光纖通信．光纖光纖通信的主要優(yōu)點是容量大、衰減小、抗干擾性強．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．海市蜃樓全反射原理對奇妙自然現(xiàn)象的解釋觀看C上現(xiàn)蜃景，海市蜃樓在夏季，白晝海水濕度比較低，下層空氣本來就因氣壓較高，密度較大，現(xiàn)在再加上氣溫又較上層為低，密度就顯得特別大，因此空氣層下密上稀的差別異常顯著。下現(xiàn)蜃景沙漠蜃景在沙漠里，白天沙石被太陽曬得灼熱，接近沙層的氣溫升高極快。由于空氣不善于傳熱，所以在無風的時候，空氣上下層間的熱量交換極小，遂使下熱上冷的氣溫垂直差異非常顯著，并導致下層空氣密度反而比上層小的反?，F(xiàn)象無論哪一種海市蜃樓，只能在無風或風力極微弱的天氣條件下出現(xiàn)。當大風一起，引起了上下層空氣的攪動混合，上下層空氣密度的差異減小了，光線沒有什么異常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡變化90°變化180°ABCCBA全反射的應用--全反射棱鏡θABCABC縮短鏡筒的長度提高反射率小結構造特點：雙層，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大全反射的應用—光導纖維內(nèi)窺鏡光纖通信【例2】如圖所示為一光導纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c.(ⅰ)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應滿足的條件；(ⅱ)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間．(1)為使光線可在玻璃絲中傳播，α

角應大于或者等于臨界角.審題析疑(2)光通過玻璃絲的時間等于光在玻璃絲中通過的路程除以光在玻璃絲中的光速.iγα典例體驗

【針對訓練】半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO′的截面如圖所示。位于截面所在平面內(nèi)的一細束光線，以角i