高三物理 第十九章 光的傳播 三、全反射(備課資料)

1、全內反射上課準備資料1 .關于全內反射的應用應用全內反射規(guī)則的關鍵是(1)把握臨界角概念(sinc=)；(2)產生全內反射的條件光密介質向光疏介質射出光，入射角為臨界角以上；(3)描繪關于綜框問題必須全內反射的光路圖(一般入射角等于臨界角時的光路圖)，結合垂直角三角形的關聯(lián)例1放置在空氣中的玻璃制透明體的臨界角為30，其截面如圖1941所示，ab為半徑r的圓弧、acbc、aOc=60，當平行光垂直照射到ac時，ab圓弧部分的外表面只有一部分圖1941如分析：基于主題描繪了臨界光線AP的圖1942所示，重新分析發(fā)現，圓弧AP部分是透光的，弧長Pb部分是透光的，并且弧長是r。圖1942例2 如圖1

2、9圖43所示，橫截面為矩形且折光率為n=1.5玻璃脫衣舞彎曲成90度，平行光從a端面入射，矩形的邊的長度為d，曲率半徑R2d，則證明光能夠從b端射出.圖1943解析：從圖中可以看出，如果能夠全內反射a光線，則從a端入射的所有光都會全內反射sini=sinC=解R2d。在光纖通訊中可知，只要光纖彎曲滿足r，則光纖也可以細于一盞茶.2 .光纖的應用在1970年代，發(fā)現了玻璃材料制作的導光纖維可以制作光信號的傳送路徑。 最初制作的導光纖維傳送光信號的能量損失較大，且通訊距離不長。 此后，經過努力，制作光能損失極低的導光纖維和云同步，激光的技術也進步了，制作性能好、壽命長的激光的導光纖維中制作信息傳遞

3、路徑的通訊技術終于成功了。 由20根導光纖維構成鉛筆一樣粗的導光纖維線纜，每天可以傳輸7萬多次電話，與此相對，由1800根銅線構成的電信電纜具有每天只能傳輸約900人的電話，通訊品質高等特征。 各國大力發(fā)展導光纖維通訊，鋪設了市內電話、城市間電話導光纖維通訊線路的美國東西海岸全長1920公里的連接光纖通信系統(tǒng)的日本也建立了許多中短距離導光纖維電信系統(tǒng)，預計1995年底建立家庭連接光纖通信系統(tǒng)。 我國導光纖維通訊技術發(fā)展迅速，截至1995年，我國郵電公眾網一級干線導光纖維電纜總長約2萬公里，二級干線市內電話及2.8萬公里導光纖維電纜通訊線路. 為了適應國際交流的頻繁需要，各國間也鋪設了多條國際導

4、光纖維線纜通訊線路。 到1994年開通的國際導光纖維通訊線路已經有11條，預計到1996年開通2條線路為什么光在光纖中傳播損失很小呢？ 讓我們來看一下醫(yī)院里常用的內窺鏡是如何工作的。 最簡單的內窺鏡是中空的圓柱狀的軟導管，直徑有鉛筆的粗細。 導管內壁噴涂金屬，有鏡子一樣的反射效應。用折光率比較高，透明，實心的圓柱狀纖維(如玻璃，灰水晶，有機玻璃，尼龍類的透明塑料等)代替內窺鏡的管，內部也能射入光線，其作用與內壁噴涂金屬的中空管這就是光纖能夠傳輸光的原理。如果導光纖維的折光率高于外部環(huán)境介質(例如空氣)的折光率，則光線從入口進入導光纖維內部時，在導光纖維的側面全內反射被關在導光纖維中，不從側面出

5、來，只能彎曲行進到出口，即光的行進路線偏轉，折光率大的介質(稱為光密介質) 入射到折光率小的介質(稱為光稀疏介質)時，如果入射角比臨界角小則發(fā)生折射，如果可能發(fā)生折射角比入射角大這兩種現象的入射角比臨界角大，則光線入射到光稀疏介質，在界面處全內反射，如果第一材料是玻璃，第二材料是空氣，則臨界角可以修正為42度， 由于導光纖維的截面與其長度相比非常小，所以進入導光纖維的光線的入射角大部分大于42度，因此被關入導光纖維中，沿著導光纖維前進在某些情況下，導光纖維的直徑及其靈活性是不符點的。 無論是觀察患者體內的解剖結構，還是敷設通訊線路，由于路徑哩溜歪斜，光導必須具有一定的靈活性。 為了具有這種靈活

6、性，導光纖維直徑必須盡可能小的一些光纖用于器官檢查時的照明，其他光纖將圖像傳輸到體外，將圖像傳輸到彩色顯視器廣泛的應用程序在光通訊領域中，導光纖維從信號源向信號接收裝置傳輸細小的激光束，傳輸的電信號通過半導體光檢測器在信號接收側再次調制為電信號，與以往的電纜或電波相比，光的頻率相當高，因此具有能夠通過導光纖維傳輸信息的優(yōu)點.采用今天得到的高品質玻璃，可以降低導光纖維的損失。 傳輸1公里后，光的強度可以保持在80%以上。 如果傳輸距離長，為了保持光信號的強度，需要在傳輸路徑的中間設置中間放大器。導光纖維勘探應用于其他許多領域，如飛機發(fā)動機磨損情況等復雜機械結構，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，導光纖維目前在通訊、電子與電力等領域日益擴大，已成為有前途的新基礎材料澳大利亞一家公司，最近用導光纖維和激光對卡車進行了稱重該導光纖維秤利用電阻特性非常特別的導光纖維，在受到壓力和張力時，導光纖維發(fā)生微小變形