43光的全反射課件高二上學(xué)期物理選擇性

第四章

光的折射和全反射第三節(jié)

光的全反射新課導(dǎo)入

遠(yuǎn)方有一灣美麗的湖水，走向前去，那里卻是一片荒漠，這是一種蜃景現(xiàn)象。蜃景是怎樣形成的？新課導(dǎo)入

熏黑的鐵球放入水中，為什么看上去會(huì)變得锃亮？1.知道光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)的概念，認(rèn)識(shí)光的全反射現(xiàn)象2.知道全反射棱鏡及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)情境導(dǎo)入

水中的氣泡和葉子上的露珠看起來(lái)特別明亮；炎熱夏天，柏油路面有時(shí)看起來(lái)特別明亮,像水洗過(guò)的一樣。這又是為什么呢？全反射及其產(chǎn)生條件現(xiàn)象：隨著入射角的逐漸增大的過(guò)程中，折射角逐漸增大；折射光線亮度逐漸減弱；反射角逐漸增大；反射光線亮度逐漸增強(qiáng)；當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光線消失，所有光線全部反射。迷你實(shí)驗(yàn)室觀察全反射現(xiàn)象新課講解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角逐漸增大到某一角度，光線全部被反射回原光密介質(zhì)的現(xiàn)象。臨界角：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角等于900角時(shí)的入射角叫做臨界角。用C表示。玻璃空氣新課講解介質(zhì)水玻璃金剛石折射率n1.331.5~1.92.42臨界角C48.8°32°~42°24.4°不同介質(zhì)的臨界角新課講解1.光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì)（光在光疏介質(zhì)中傳播速度相對(duì)較大）2.光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì)（光在光密介質(zhì)中傳播速度相對(duì)較?。┨貏e提醒：光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大小。如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比，酒精是光密介質(zhì)。新課講解

新課講解5.折射角與入射角：光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，折射角小于入射角。光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，折射角大于入射角。思考：光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角不斷增大，使折射角增大到90o時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

O空氣水光疏介質(zhì)光密介質(zhì)

O光疏介質(zhì)光密介質(zhì)空氣水新課講解（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；臨界角C

的大小由折射率可得：臨界角的正弦值：玻璃空氣發(fā)生全反射的條件想一想

由于不同介質(zhì)的折射率不同，在光從介質(zhì)射入空氣（真空）時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角是不一樣的。怎樣計(jì)算光從折射率為n的某種介質(zhì)射入空氣（真空）發(fā)生全反射時(shí)的臨界角C？

計(jì)算時(shí)可以先考慮圖的情形——光以接近90°的入射角從空氣射入介質(zhì)，求出這時(shí)的折射角。根據(jù)光路可逆的道理，也就知道光從介質(zhì)射入空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角了。全反射現(xiàn)象新課講解全反射棱鏡：玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形，當(dāng)光從圖中所示的方向射入玻璃時(shí)，由于光的方向與玻璃面垂直，光線不發(fā)生偏折。但在玻璃內(nèi)部，光射向玻璃與空氣的界面時(shí)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射。

與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達(dá)100%。這種棱鏡在光學(xué)儀器中可用來(lái)改變光的方向。新課講解當(dāng)光線由AB面垂直入射時(shí)：橫截面是等腰直角三角形的棱鏡當(dāng)光線由AC面垂直入射時(shí)：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．變化90°變化180°ABCCBA新課講解雙筒望遠(yuǎn)鏡中的全反射棱鏡全反射棱鏡的應(yīng)用新課講解自行車尾燈

全反射

（1）臨界角C的表達(dá)式：

（2）發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件

①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；

②入射角大于等于臨界角.

全反射棱鏡

全反射棱鏡是橫截面為等腰直角三角形的棱鏡，它利用全反射來(lái)改變光路以便于觀察，而且其能量損失更小，效果更好.本課小結(jié)12光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)不可能發(fā)生全反射當(dāng)堂檢測(cè)1.如圖所示，MM?是兩種介質(zhì)的界面，A是入射光線，B是反射光線，C是折射光線，O是入射光線的入射點(diǎn)，NN?是法線，i是入射角，r是折射角，且i>r，則下列判斷正確的是(

)A.i逐漸增大時(shí)r也逐漸增大，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B.i逐漸減小時(shí)r也逐漸減小，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C.i逐漸增大時(shí)r將逐漸減小，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.i逐漸增大時(shí)r也逐漸增大，但不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D解析：入射角

i

逐漸增大時(shí)折射角

r

也逐漸增大，i

逐漸減小時(shí)

r

也逐漸減小，因?yàn)楣馐怯晒馐杞橘|(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象。故選D。2.一束紅藍(lán)復(fù)合光從空氣射入玻璃，光路如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)A.a光是紅光，b光是藍(lán)光B.a光在玻璃中的速度比b光在玻璃中的速度小C.增大入射角，玻璃的折射率增大D.隨著入射角的增加，從玻璃射出時(shí)a光先發(fā)生全反射B解析：A.兩光線的入射角相同，由圖可知b光的折射角大于a光的折射角，故根據(jù)

則

紅光折射率小于藍(lán)光折射率，則a光是藍(lán)光，b光是紅光，故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)

可得

故B正確;C.玻璃的折射率與材質(zhì)有關(guān)，故不會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D.光線通過(guò)玻璃磚發(fā)生了兩次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知，光不可能在a、b的下表面發(fā)生全反射，一定能從下表面射出玻璃磚，故D錯(cuò)誤。故選B。3.一種“光開(kāi)關(guān)”的核心區(qū)如圖中虛線框區(qū)域所示，其中1、2是兩個(gè)相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，兩斜面平行，略拉開(kāi)一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同的均勻介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。單色光a從1的左側(cè)垂直于棱鏡表面射入，若能通過(guò)2，則為“開(kāi)”，否則為“關(guān)”。已知棱鏡對(duì)a光的折射率為1.5。下列說(shuō)法正確的是(

)A.單色光a在棱鏡中的波長(zhǎng)是在真空中的波長(zhǎng)的1.5倍B.若不充入介質(zhì)，則實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”的功能C.若不充入介質(zhì)，則出射光線相對(duì)入射方向旋轉(zhuǎn)90°D.若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光密介質(zhì)，則一定實(shí)現(xiàn)“關(guān)”功能C解析：A.根據(jù)

單色光a的頻率不變，故在真空中的波長(zhǎng)是在棱鏡中的波長(zhǎng)的1.5倍，故A錯(cuò)誤；B.根據(jù)

此時(shí)

，1發(fā)生全反射，所以無(wú)法通過(guò)2，為“關(guān)”，故B錯(cuò)誤；C.若不充入介質(zhì)，發(fā)生全反射，則出射光線相對(duì)入射方向旋轉(zhuǎn)90°，故C正確；D.若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光密介質(zhì)，則會(huì)發(fā)生折射，使得光線通過(guò)2，一定實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”功能，故D錯(cuò)誤。故選C。4.（多選）某種嵌在地面下的彩燈豎直截面（經(jīng)過(guò)對(duì)稱軸）的簡(jiǎn)化示意圖如圖所示，上表面是直徑為6cm的圓，豎直截面是規(guī)格為6cm×7cm的長(zhǎng)方形透明材料，中央豎線上有間隔均勻的7個(gè)燈槽，在燈槽4位置放入能發(fā)綠光的燈珠M后，發(fā)出的光線恰好在透明材料的上表面邊緣發(fā)生全反射。下列說(shuō)法正確的是(

)A.材料對(duì)綠光的折射率為B.材料對(duì)綠光的折射率為C.若將能發(fā)紅光的燈珠N安裝在燈槽2位置，則紅光一定都能從材料的上表面射出D.若將能發(fā)紅光的燈珠N安裝在燈槽6位置，則紅光一定都能從材料的上表面射出AD解析：AB.如圖所示燈珠M安裝在燈槽4位置，恰好在材料表面邊緣發(fā)生全發(fā)射，材料對(duì)綠光的折射率為n，根據(jù)全反射規(guī)律可知

解得

故A正確，B錯(cuò)誤；C.紅光的臨界角大于綠光的臨界角，若將能發(fā)紅光的燈珠N安裝在燈槽2位置，則紅光不一定都能從材料的上表面射出，故C錯(cuò)誤；D.若將能發(fā)紅光的燈珠N安裝在燈槽6位置，則紅光一定都能從材料的上表面射出，故D正確。故選AD。5.一細(xì)束單色光在三棱鏡ABC的側(cè)面AC上以大角度由D點(diǎn)入射（入射面在棱鏡的橫截面內(nèi)），入射角為i，經(jīng)折射后射至AB邊的E點(diǎn)，如圖所示.逐漸減小i，E點(diǎn)向B點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)

時(shí)，恰好沒(méi)有光線從AB邊射出棱鏡，且

.求棱鏡的折射率.1.5解析：設(shè)棱鏡的折射率為n，當(dāng)