4.3光的全反射4.4光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用課件-高二上學(xué)期物理選擇性

光的全反射

光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用沙漠中的旅行者急于找到水源時(shí),有時(shí)會(huì)意外地看到前方有一片晶瑩的“水面”,而當(dāng)他們向前走去時(shí),“水面”卻是可望而不可即,原來這就是“蜃景”。這種現(xiàn)象是怎樣形成的呢?情景引入1.對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的.(2)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.(3)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角；反之，光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角.(4)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不指它的密度大小.一、對(duì)全反射的理解

1.全反射棱鏡(1)特點(diǎn)：①當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高.②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時(shí)失真小.(2)全反射棱鏡改變光路的兩種常見情況.如圖所示.二、全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維2.光導(dǎo)纖維(1)原理：內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射.(2)優(yōu)點(diǎn)：容量大，衰減小，抗干擾性強(qiáng)等.(3)應(yīng)用：光纖通訊；醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡.

三、全反射的定量計(jì)算探究一

對(duì)全反射的理解

夏季的早晨,從某一方向看植物葉子上的露珠會(huì)格外明亮,玻璃中的氣泡從側(cè)面看也是特別明亮,這是什么道理呢?提示：光照射露珠或經(jīng)玻璃照射氣泡時(shí),一部分光會(huì)發(fā)生全反射,有更多的光反射到人的眼睛中,人就會(huì)感覺特別明亮。情景探究探究二

全反射的應(yīng)用

如圖所示,自行車后面有尾燈,它雖然本身不發(fā)光,但在夜間行駛時(shí),從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上,會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去,使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。那么自行車的尾燈利用了什么原理?提示：利用了全反射原理。對(duì)全反射的理解1.光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b，如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是(

)A.a是光密介質(zhì)，b是光疏介質(zhì)B.光在介質(zhì)a中的速度必須大于在介質(zhì)b中的速度C.光的入射角必須大于或等于臨界角D.光的入射角必須小于臨界角AC考點(diǎn)探究2.光在某種介質(zhì)中的傳播速度是×108m/s，光從該介質(zhì)射向空氣時(shí)(

)A.臨界角是30°B.大于或等于30°的所有角都是臨界角C.入射角大于或等于30°時(shí)都能發(fā)生全反射D.臨界角可能是60°全反射的應(yīng)用3.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示.方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n＝的全反射棱鏡，下面給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖中效果的是(

)解析四個(gè)選項(xiàng)產(chǎn)生的光路效果如圖所示：由圖可知B項(xiàng)正確.答案B4.圖為一光導(dǎo)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.(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時(shí)間.解析(1)設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，光路圖如圖所示由折射定律有sini＝nsinr①設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為α，為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有α≥θ②式中θ是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角，它滿足nsinθ＝1③由幾何關(guān)系得α＋r＝90°④

光速在玻璃絲軸線上的分量為vx＝vsinα⑦

1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面幾種方式傳播，可能發(fā)生全折射的是(

)A.從水晶射入玻璃

B.從水射入二硫化碳C.從玻璃射入水中

D.從水射入水晶隨堂檢測(cè)解析

折射率相對(duì)較小的介質(zhì)是光疏介質(zhì)，折射率相對(duì)較大的介質(zhì)是光密介質(zhì)，發(fā)生全反射的條件之一是光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，由此可知選項(xiàng)C正確。答案

C2.關(guān)于光纖的說法，正確的是(

)A.光纖是由高級(jí)金屬制成的，所以它比普通電線容量大B.光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲，但導(dǎo)電性能特別好，所以它比普通電線衰減小C.光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，光纖是利用全反射原理來實(shí)現(xiàn)光的傳導(dǎo)的D.在實(shí)際應(yīng)用中，光纖必須呈筆直狀態(tài)，因?yàn)閺澢墓饫w是不能傳導(dǎo)光的解析

光導(dǎo)纖維的作用是傳導(dǎo)光，它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻璃絲，且由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大。載有聲音、圖像及各種數(shù)字信號(hào)的激光傳播時(shí)，在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射，光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，光纖是可以彎曲的，選項(xiàng)C正確。答案C3.某種介質(zhì)對(duì)空氣的折射率是

，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣，Ⅱ?yàn)榻橘|(zhì))(

)解析

由題意知,光由光密介質(zhì)射