光的折射與全反射

1、光的折射與全反射第1頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一生活中有很多跟光有關的有趣的自然現象比較不容易看到的有:海市蜃樓視頻.wmv沙漠海市蜃樓.rm比較容易看到的有:路面全反射.mpg水珠.mpg第2頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一實驗實驗1：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的直角邊A的圓心O。思考:兩者有何異同點?實驗2：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的半圓面。玻璃全反射.mpg第3頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一不同點：光從空氣玻璃，入射角折射角；光從玻璃空氣，入射角折射角光從空氣玻璃，同時存在反射光和折射光；光從玻璃空氣

2、，當入射角達到某個角度時折射角達到90，折射光線消失 相同點： 入射角增大，反射角增大，折射角也 增大； 入射角增大，反射光強度增加，折射光強度減弱； 在半圓形界面，光的入射角皆為零度，光不偏離直 線傳播；而在直徑AB的分界面，光偏離原直線傳播。第4頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一 光由一種透明介質射到另一透明介質,光線不發(fā)生折射，而全部返回到原介質中的傳播現象叫全反射現象全反射現象:問:是否只有玻璃才能發(fā)生全反射呢?水全反射.rm第5頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一從以上的實驗中,我們可以得到什么結論呢?什么情況下發(fā)生了全反射?1 光從玻璃(或

3、水)介質到空氣2 入射角要大于某個值第6頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一 我們現在研究當光從玻璃介質斜射入空氣的過程, 通過前面的學習我們知道光由玻璃介質斜射入空氣時，折射角大于入射角，由此可以預料，當入射角增大到一定程度時，折射角就會增大到9012介質NNAOB空氣12介質NNAOB空氣折射角2 為90時，會發(fā)生什么情況？第7頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一光由玻璃介質射入空氣時，同時發(fā)生反射和折射，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，反射光線越來越強，折射光線越來越弱，當折射角增大到90時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現象叫做全反射

4、折射角2 為90時，發(fā)生全反射現象13介質NNAOC空氣12介質NNAOB空氣3C全反射第8頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一13玻璃介質NNAOB空氣在研究全反射現象中，剛好發(fā)生全反射的，即折射角等于90時的入射角叫做臨界角,是一個很重要的物理量臨界角用C 表示當光線從玻璃介質射入空氣介質時，如果入射角等于或大于臨界角，就發(fā)生全反射現象1 臨界角C發(fā)生全反射現象第9頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一因而 ：臨界角 光從折射率為n的某種介質射到空氣(或真空)時的臨界角C 就是折射角等于90時的入射角，根據折射定律可得：水的臨界角為48.80 各種玻璃

5、的臨界角為320-420 金剛石的臨界角為24.40思考:光從空氣射向玻璃中會發(fā)生全反射嗎?第10頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一 不同介質的折射率不同，我們把折射率較小的介質稱為光疏介質，折射率較大的介質稱為光密介質13NNAOB12空氣NNAOB光疏介質和光密介質介質 1空氣介質2介質1相對介質2是光疏介質介質1與介質2相對空氣都是光密介質23nn2光疏介質和光密介質是相對的第11頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一發(fā)生全反射的條件 光從光密介質進入光疏介質； 入射角等于或大于臨界角 思考:光從玻璃介質射向水中會發(fā)生 全反射嗎?第12頁，共32頁

6、，2022年，5月20日，4點38分，星期一海市蜃樓全反射原理在生活中的應用及對奇妙自然現象的解釋第13頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一第14頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一C蜃景.swf第15頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一1、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 全反射棱鏡全反射原理在生活中的應用及對奇妙自然現象的解釋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面出射第16頁，共32頁，2022年，5月20

7、日，4點38分，星期一全反射棱鏡 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，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第17頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一全反射棱鏡 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% 提高反射率第18頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一在實際的潛望鏡里用全反射棱鏡代替平面鏡潛望鏡潛望鏡.mpg第19頁，共32頁，2022年，5月20日，

8、4點38分，星期一光導纖維光纖通信光纖潛望鏡內窺鏡原理：結構：應用光的全反射全反射原理在生活中的應用及對奇妙自然現象的解釋包層與內芯第20頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一 光導纖維的用途很大，醫(yī)學上將其制成內窺鏡，用來檢查人體內臟的內部內窺鏡的結構 光導纖維在醫(yī)學上的應用第21頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一光導纖維內窺鏡第22頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一光導纖維的用途很大，通過它可以實現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)展的速度是驚人的第23頁，共3

9、2頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一在潛水員看來，岸上的所有景物，都出現在一個倒立的圓錐里，為什么？這個圓錐的頂角是多大？全反射原理在生活中的應用及對奇妙自然現象的解釋第24頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一C水的折射率為1.33 所以C=48.80則有圓錐頂角=2C=97.60第25頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一小 結1、光疏介質、光密介質2、全反射定義臨界角C全反射的產生條件3、全反射原理的應用實例全反射棱鏡光導纖維海市蜃樓第26頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一解題指導例題1光在某種介質中的傳播,介質的折射

10、率為2，若要使光從此介質射向真空時發(fā)生全反射，則入射角不可能的值是： 150 B. 300C. 450 D. 600A第27頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一(例題2)某介質的折射率為2，一束光從介質射向空氣，入射角為60，如圖1所示的哪個光路圖是正確的? D第28頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一(例題3)劣質的玻璃中往往含有氣泡.這些空氣泡看上去比較亮,對這一現象有下列不同的解釋,其中正確的是()A空氣泡對光線有聚集作用,因而較亮.B.空氣泡對光線有發(fā)散作用.因而較亮.C.從空氣泡到達玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮.D.從玻璃到達空氣

11、泡的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮.D第29頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一( 例題4)如圖所示，一束光以45的入射角從空氣投射到三棱鏡的一個側面上，在棱鏡上發(fā)生折射，折射光線與棱鏡該側面成60角，并在棱鏡另一側面上恰好發(fā)生全反射。由此可知，該棱鏡材料的折射率為_，該棱鏡的頂角的大小為_ 2 750第30頁，共32頁，2022年，5月20日，4點38分，星期一2、在研究全反射現象中，剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90時的入射角是一個很重要的物理量，叫做臨界角C。1、定義：（當光從玻璃射向空氣時，一部分光從分界面上折射到空氣中，一部分光反射回玻璃內，逐漸增大入射角，會看到折射光離法線越來越遠，而且越來越弱，反射光卻越來越強。）當入射角增大到某一角度，使折射角達到90時，折射光線完全消