全反射讲课.pptx

实验探究实验探究w注意观察随着入射角的增大，反射光和注意观察随着入射角的增大，反射光和折射光的能量如何变化折射光的能量如何变化w当入射角增大到某一值时，会出现什么当入射角增大到某一值时，会出现什么现象现象光由光密介质射入光疏介质时，随光由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，当折射角增大到着入射角的增大，当折射角增大到9090时，折射光线完全消失，只剩下反射光时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射线，这种现象叫做全反射光由光疏介质射入光密介质时光由光疏介质射入光密介质时,能否发生全能否发生全反射？反射？一、光疏介质和光密介质w折射率小的介质叫光疏介质。折射率小的介质叫光疏介质。w折射率大的介质叫光密介质。折射率大的介质叫光密介质。w注意注意：1、光疏和光密介质是相对的。因为折、光疏和光密介质是相对的。因为折射率的大小是相对的。射率的大小是相对的。几种介质的折射率几种介质的折射率介质介质空气空气水水金刚石金刚石折射率折射率1.000281.000281.331.332.422.42w2、不能理解为介质密度。如水和酒精、不能理解为介质密度。如水和酒精.临界角临界角(1)(1)全反射产生的条件全反射产生的条件:光线由光密介质射向光疏介质光线由光密介质射向光疏介质入射角大于等于临界角即入射角大于等于临界角即:i C:i C(2)临临界界角角C的的计计算算（重重点点）：根根据据折折射定律射定律 i=?鱼眼里的世界例例1 1、在水中的鱼看来，水面、在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为现在顶角约为97.697.6的倒立圆的倒立圆锥里，为什么？锥里，为什么？C 最大视角最大视角21、海市蜃楼海市蜃楼中新网中新网2004年年3月月16日电日电 据日本据日本读卖新闻读卖新闻报道，报道，15日上午日上午11时时30分左右分左右(北北京时间京时间10时时30分分)，日本根，日本根室市职员谷口博之在北海道室市职员谷口博之在北海道根室市海域的根室海峡上空，根室市海域的根室海峡上空，观测到了观测到了船悬于半空的海市船悬于半空的海市蜃楼奇观蜃楼奇观，并将其拍摄下来。，并将其拍摄下来。三、全反射现象的应用三、全反射现象的应用三、全反射现象的应用三、全反射现象的应用swf1光疏介质、光密介质的发布光疏介质、光密介质的发布中央电视台记者中央电视台记者2001年年9月月12日在奔赴中国西日在奔赴中国西部长江源头采访途中拍部长江源头采访途中拍下了难得一见的下了难得一见的“海市海市蜃楼蜃楼”。当记者沿着青。当记者沿着青藏公路经过海拔藏公路经过海拔2675米米的万长盐桥时，突然看的万长盐桥时，突然看到远处的戈壁上，到远处的戈壁上，有沙有沙丘飘浮在天空中，丘飘浮在天空中，在阳在阳光和浮云的作用下，沙光和浮云的作用下，沙丘不断变幻着颜色，沙丘不断变幻着颜色，沙丘的周围是丘的周围是“波光粼粼波光粼粼的湖水的湖水”，水面映出清，水面映出清晰的倒影。晰的倒影。海市蜃楼海市蜃楼光疏介质、光密介质的发布光疏介质、光密介质的发布2 2、光导光导纤维纤维：光导纤维的用途很大，医学上将其制成内光导纤维的用途很大，医学上将其制成内光导纤维的用途很大，医学上将其制成内光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部窥镜，用来检查人体内脏的内部窥镜，用来检查人体内脏的内部窥镜，用来检查人体内脏的内部内窥镜的结构内窥镜的结构内窥镜的结构内窥镜的结构 光导纤维在医学上的光导纤维在医学上的光导纤维在医学上的光导纤维在医学上的应用应用应用应用SWFA A A A、原理：利用全反射原理（思考光、原理：利用全反射原理（思考光、原理：利用全反射原理（思考光、原理：利用全反射原理（思考光纤内外层折射率的差别）纤内外层折射率的差别）纤内外层折射率的差别）纤内外层折射率的差别）B B B B、作用：传输光、图象或者其他信、作用：传输光、图象或者其他信、作用：传输光、图象或者其他信、作用：传输光、图象或者其他信息息息息CCCC、优越性：、优越性：、优越性：、优越性：光纤通信的主要优点光纤通信的主要优点光纤通信的主要优点光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强是容量大、衰减小、抗干扰性强是容量大、衰减小、抗干扰性强是容量大、衰减小、抗干扰性强D D D D、应用：光纤通信，医学及工业内、应用：光纤通信，医学及工业内、应用：光纤通信，医学及工业内、应用：光纤通信，医学及工业内窥镜，饰品等窥镜，饰品等窥镜，饰品等窥镜，饰品等内内层层折折射射率率大大于于外外层层折折射射率率光导纤维的工作条件光导纤维的工作条件透明玻璃棒的折射率透明玻璃棒的折射率n，从一端以入射角，从一端以入射角i入射，光在棒内侧恰入射，光在棒内侧恰好发生全反射。好发生全反射。由图可知：由图可知：iCr由折射定律：由折射定律：只要只要iarcsin ,光将全部从右侧射出。光将全部从右侧射出。若上述直纤维棒长若上述直纤维棒长L，从另一端射出所需最长时间多少？，从另一端射出所需最长时间多少？ADCB分析：所需时间最长，则路程最分析：所需时间最长，则路程最长，即入射光线长，即入射光线AB最长。最长。入射角为临界角入射角为临界角C即发生全反射，即发生全反射，光才能全部从另一端射出。光才能全部从另一端射出。（多次全反射和一次全反射计算（多次全反射和一次全反射计算结果同结果同,只不过分成若干段只不过分成若干段)解：设一次全反射时路程解：设一次全反射时路程S=2AB=20.5L/SinC=nL.光在纤维中的速度光在纤维中的速度v=c/n 最长时间最长时间t=S/V=n2L/C3 3 3 3、全反射棱镜：、全反射棱镜：、全反射棱镜：、全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱（截面为等腰直角三角形的棱（截面为等腰直角三角形的棱（截面为等腰直角三角形的棱镜）镜）镜）镜）454545454545SWFA A、原理：利用全反射原理、原理：利用全反射原理B B、作用：改变光路、作用：改变光路CC、优越性：反光率高、优越性：反光率高,接近达到接近达到100%100%，成，成像失真小像失真小.D D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜 4 4 4 4、珠宝的鉴赏（、珠宝的鉴赏（、珠宝的鉴赏（、珠宝的鉴赏（玻璃：玻璃：玻璃：玻璃：323232320 0 0 0-42-42-42-420 0 0 0 金金金金刚石：刚石：刚石：刚石：24.424.424.424.40 0 0 0）如图：如图：n=1.52求视野角度求视野角度？12cm20cm坦克内部坦克内部/2知最大折射角，求最大知最大折射角，求最大入射角入射角要使外界要使外界1800范围景物全范围景物全部被观察到，应嵌入折射部被观察到，应嵌入折射率多大的玻璃砖？率多大的玻璃砖？折射角折射角300、入射角、入射角900.本节小结：本节小结：1 1 1 1、光疏介质与光密介质的理解。、光疏介质与光密介质的理解。、光疏介质与光密介质的理解。、光疏介质与光密介质的理解。2 2 2 2、全反射的定义。、全反射的定义。、全反射的定义。、全反射的定义。4 4 4 4、临界角的定义与计算。、临界角的定义与计算。、临界角的定义与计算。、临界角的定义与计算。3 3 3 3、全反射的条件及判断。、全反射的条件及判断。、全反射的条件及判断。、全反射的条件及判断。5 5 5 5、全反射的应用。、全反射的应用。、全反射的应用。、全反射的应用。重要提示 在运用光的折射定律作光路图解决实在运用光的折射定律作光路图解决实际问题时际问题时,首先要确定临界角首先要确定临界角,看看是否会发是否会发生全发射生全发射,在确定未发生全反射的情况下在确定未发生全反射的情况下,再根据折射定律确定入射角或折射角再根据折射定律确定入射角或折射角.思考思考:请大家思考生活当中下列请大家思考生活当中下列现象与全反射现象有什么关系现象与全反射现象有什么关系?1光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是()A光从玻璃射到分界面上，入射角足够小光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B光从玻璃射到分界面上，入射角足够大光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C光从空气射到分界面上，入射角足够小光从空气射到分界面上，入射角足够小D光从空气射到分界面上，入射角足够大光从空气射到分界面上，入射角足够大 B2光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务目前，我国正在大力建设高质量速度、高质量的通信服务目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络下列说法正确的是的宽带光纤通信网络下列说法正确的是()A光纤通信利用光作为载体来传播信息光纤通信利用光作为载体来传播信息B光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理C光导纤维传递光信号是利用光的色散原理光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝AD第第二二课课时时3光在某种介质中传播的速度为光在某种介质中传播的速度为1.5108 m/s，那么，光从，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为此介质射向空气并发生全反射的临界角应为()A60B45 C30 D75n=1/SinC=C/VC4已知某种介质的折射率已知某种介质的折射率n ，在这种介质与空气的交界，在这种介质与空气的交界面面MN上有光线入射，如图上有光线入射，如图13210所画的光路中，哪个是正所画的光路中，哪个是正确的确的(MN上部是空气，上部是空气，MN下部是介质下部是介质)()1.全反射条件全反射条件:SinC=1/nC=450.2.n=Sini/SinrC5在图在图13211中，中，ABC是一块玻璃直角三棱镜的主截面，是一块玻璃直角三棱镜的主截面，折射率折射率n1.5.当一束光垂直于当一束光垂直于BC面射到棱镜上时，画出在各个面射到棱镜上时，画出在各个面上反射、折射的光路图面上反射、折射的光路图 1.光线垂直光线垂直BC射入，部分原路返回，射入，部分原路返回，部分方向不变射到部分方向不变射到AC上。上。2.入射角为入射角为i=300arcsin2/3发生反射和折射。发生反射和折射。=600，发生全反射，发生全反射7如图如图13214所示，两束相同的平行单色光所示，两束相同的平行单色光a、b照射照射到一块矩形玻璃砖的上表面，发生折射后分别照射到到一块矩形玻璃砖的上表面，发生折射后分别照射到PQ和和NQ界面上，下列说法中正确的是界面上，下列说法中正确的是()A两束折射光都可在界面上发生全反射两束折射光都可在界面上发生全反射B两束折射光都不会在界面上发生全反射两束折射光都不会在界面上发生全反射C折射光折射光d可能发生全反射可能发生全反射D折射光折射光c可能发生全反射可能发生全反射 C6(2010年厦门模拟年厦门模拟)如图如图13213所示，一束光从空气中所示，一束光从空气中射向折射率射向折射率n2的某种玻璃的表面，的某种玻璃的表面，i表示入射角，则下列说表示入射角，则下列说法中不正确的是法中不正确的是()A当当i45时会发生全反射现象时会发生全反射现象B无论入射角是多大，折射角无论入射角是多大，折射角r都不会超过都不会超过45C欲使折射角欲使折射角r30，应以，应以i45的角度入射的角度入射D当入射角当入射角iarctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直时，反射光线跟折射光线恰好垂直临界角临界角SinC=1/n,C=450.n=sini/sinrAriiarctan 2 ,sini=6/3,cosi=3/3n=sini/sinr,sinr=3/3Cosi=sin(900-i)=3/3 sinr=sin(900-i),r=900-I,r+i=900.w9在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正源正()wA加速上升加速上升 B加速下降加速下降wC匀速上升匀速上升 D匀速下降匀速下降vt光源下降光源下降L=vtcotCVCOtC定值，则定值，则L与与t成正成正比比LD11(2009年高考山东理综卷年高考山东理综卷)一束单色光由左侧射入盛有清水的一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图薄壁圆柱形玻璃杯，图13217为过轴线的截面图，调整入射为过轴线的截面图，调整入射角角，使光线，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射恰好在水和空气的界面上发生全反射已知水的折射已知水的折射率为率为4/3，求，求sin的值的值.解：解：1.发生全反射时发生全反射时sinC=1/n2.折射定律折射定律n=sin/sin而而=900-C解得：解得：sin=7/312如图如图13218所示，玻璃棱镜所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成一束频率为三个直角三棱镜组成一束频率为5.31014 Hz的的单色细光束从单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，所示，ab与与AD面的夹角面的夹角60.已知光在真空中的速度已知光在真空中的速度c3108 m/s，玻璃的折射率，玻璃的折射率n1.5，求：，求：(1)这束入射光线的入射角多大？这束入射光线的入射角多大？(2)光在棱镜中的波长是多大？光在棱镜中的波长是多大？(3)该束光线第一次从该束光线第一次从CD面出射时的折射角面出射时的折射角(结果可用三角函结果可用三角函数表示数表示)ir(1)这束入射光线的入射角多大？这束入射光线的入射角多大？(2)光在棱镜中的波长是多大？光在棱镜中的波长是多大？(3)该束光线第一次从该束光线第一次从CD面出射时的折射角面出射时的折射角n=sini/sinr,r=300,n=1.5 n=c/v,v=f3.临界角临界角sinC=1/n=0.67sin450.在在AB上上发生全反射。发生全反射。=300，n=sin/sin=arcsin0.75课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一类型一类型一折射、全反射的判断折射、全反射的判断如图如图1321所示，一束光由空气射到透明介质的所示，一束光由空气射到透明介质的A点，点，入射角为入射角为i，则，则()A当当i 足够大时，在足够大时，在A点将发生全反射点将发生全反射 B当当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射C无论无论i多大，在多大，在A点都不会发生全反射点都不会发生全反射 D无论无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射例例例例1 1CD2.全反射全反射n=sini/sinr=1/sinc，i增大增大r增大，但增大，但i增增大到大到900时，不会有光线时，不会有光线AB,即角即角r不会增大到临不会增大到临界角。界角。i1.全反射的发生必须从光密介质射向光疏介质全反射的发生必须从光密介质射向光疏介质 变式训练变式训练变式训练变式训练1如图如图1323所示，一束平行光从真空射向一块半圆形玻所示，一束平行光从真空射向一块半圆形玻璃砖，下列说法中正确的是璃砖，下列说法中正确的是()A只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折 D圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射 越远离圆心的光线，越远离圆心的光线，i越大，越大，r越大，越大，当当i增大到一定角度时，增大到一定角度时，r接近接近900.i再再增大，即发生全反射。增大，即发生全反射。BCD类型二类型二类型二类型二有关临界问题的求解有关临界问题的求解例例例例2 2在厚度为在厚度为d、折射率为、折射率为n=2的大玻璃板下表面，有一个的大玻璃板下表面，有一个半径半径为为r的的圆形发光面，为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发圆形发光面，为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？的最小半径应为多大？解：解：1.设发光面发出的光射到设发光面发出的光射到A点，发生刚全反射。点，发生刚全反射。则则n=1/sinc ,c=300,r=dtanc=dtan300.最小半径最小半径R=r+r10(2009年高考全国卷年高考全国卷)一玻璃砖横截面如图一玻璃砖横截面如图13216所示，其中所示，其中ABC为直角三角形为直角三角形(AC边未画出边未画出)，AB为直角为直角边，边，ABC45，ADC为一圆弧，其为一圆弧，其圆心在圆心在BC边的中点边的中点此玻璃的折射率为此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂垂直的光屏若一束宽度与直的光屏若一束宽度与AB边长度相等的平行光从边长度相等的平行光从AB边垂边垂直射入玻璃砖，则直射入玻璃砖，则()A从从BC边折射出一束宽度与边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光边长度相等的平行光B屏上有一亮区，其宽度小于屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度边的长度C屏上有一亮区，其宽度等于屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度边的长度D当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大渐变小然后逐渐变大sinC=1/n=2/30.7,即入射角即入射角C发生全反射发生全反射BD第三课时第三课时1.半径半径R的的1/4的球体放在水平面上，的球体放在水平面上，n=3的透明材料造成。的透明材料造成。现有一束如图光线，出射光线如图。求现有一束如图光线，出射光线如图。求Sini=3/2,i=600.n=sini/sinr,r=300.n=sin/sin300.=600.3R/2iiir2.河宽河宽6m，小孩高，小孩高1.5m,对岸的树高对岸的树高3m,河底有石块。小孩看河底有石块。小孩看到树顶和石块，且二者的像重合，水的折射率到树顶和石块，且二者的像重合，水的折射率n=4/3.求河深求河深小孩看到的是树像，是反射成像。小孩看到的是树像，是反射成像。则：则：3tan i+1.5tan i=6tani=4/3,sini=4/5iiiirPP到岸的距离到岸的距离L=3tani=4mn=sini/sinrSinr=4/42+h24在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙丙三位同在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙丙三位同学在纸上画出的界面学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图与玻璃砖位置的关系分别如图13127甲、乙和丙所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃甲、乙和丙所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以以aa、bb为界面画光路图，则：为界面画光路图，则：甲同学测得的折射率与真实值相比甲同学测得的折射率与真实值相比_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“不变不变”)乙同学测得的折射率与真实值相比乙同学测得的折射率与真实值相比_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“不变不变”)丙同学测得的折射率与真实值相比丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变。可能偏大、可能偏小、可能不变。宽变小、窄变大，不宽不窄不变化。宽变小、窄变大，不宽不窄不变化。n=sini/sinr画出实际出射点和测量出射点画出实际出射点和测量出射点C=450.折射角折射角r=300.=450.CD=r/44.一光线从空气垂直射入一光线从空气垂直射入n=2的棱镜的棱镜BC上，求光线离开棱镜上，求光线离开棱镜时与界面的夹角。时与界面的夹角。ABC600300600sinC=1/n,C=450600.发生全反射。发生全反射。600aa=300.in=sini/sina,i=4505.在桌面上一倒立玻璃圆锥，如图，轴与桌面垂直，过切面在桌面上一倒立玻璃圆锥，如图，轴与桌面垂直，过切面是等边三角形。一半径是等边三角形。一半径r的光束如图，的光束如图，n=1.5。则光束在桌面。则光束在桌面上形成的光斑半径（上形成的光斑半径（）A.r B.1.5r C.2r D.2.5rr600sinC=2/3sin600,发生全反射发生全反射300300rcot300rcot300cot300