高中物理 光的全反射 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用課件 魯科版選修3-4.ppt

,高中物理·選修3-4·魯科版,第2講 光的全反射 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用,目標(biāo)定位 1.知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角的概念.2.理解全反射的條件，能計(jì)算有關(guān)問(wèn)題和解釋相關(guān)現(xiàn)象.3.了解光導(dǎo)纖維的工作原理和光導(dǎo)纖維在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用.4.知道全反射棱鏡的原理,大于,折射,入射角,3光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 折射率較 的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)，折射率較 的介質(zhì)叫做光密介質(zhì) 4發(fā)生全反射的條件：光由 介質(zhì)射入 介質(zhì)，且入射角 臨界角,小,大,光密,光疏,大于等于,想一想 當(dāng)光從水中射入玻璃的交界面時(shí)，只要入射角足夠大就會(huì)發(fā)生全反射，這種說(shuō)法正確嗎？為什么？ 答案 不正確要發(fā)生全反射必須光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)而水相對(duì)玻璃是光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射,二、對(duì)全反射現(xiàn)象的解釋 1全反射現(xiàn)象：海水的浪花呈白色、魚(yú)缸中上升的氣泡亮晶晶，在沙漠里看到的蜃景、炎熱夏天的路面格外明亮光滑 2全反射棱鏡 全反射棱鏡的截面為 三角形它的反射性能比鍍銀的平面鏡 ，精密的光學(xué)儀器用它代替鍍銀平面鏡來(lái)反射光線(xiàn),直角等腰,更好,三、光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用 1光導(dǎo)纖維的工作原理 (1)光導(dǎo)纖維：把石英玻璃拉成直經(jīng)幾微米到幾十微米的細(xì)絲，然后再包上折射率比它 的材料，就制成了光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱(chēng)光纖 (2)傳導(dǎo)原理：光纖一般由折射率較高的玻璃內(nèi)芯和折射率較低的外層透明介質(zhì)組成光在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳播時(shí)，由光密介質(zhì)(n1)入射到光疏介質(zhì)(n2)，若入射角 ，光就會(huì)在光纖內(nèi)不斷發(fā)生全反射,小,iC,2光纖通信 光導(dǎo)纖維具有質(zhì)地輕、彎曲自如、傳光效率高、抗機(jī)械振動(dòng)、耐腐蝕性好、能量損耗 、抗干擾能力 、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，光纖通信的容量比微波通信高103104倍.,小,強(qiáng),一、對(duì)全反射的理解 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，并沒(méi)有絕對(duì)的意義 (2)光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中傳播速度小 (3)光若從光密介質(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(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大小,【例1】 關(guān)于全反射，下列敘述中正確的是 ( ) A發(fā)生全反射時(shí)仍有折射光線(xiàn)，只是折射光線(xiàn)非常弱 B光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象 C光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象 D光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象,解析 發(fā)生全反射時(shí)折射光線(xiàn)的能量為零，折射光線(xiàn)消失，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角，二者缺一不可，所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤選項(xiàng)C正確 答案 C,答案 D,二、全反射的應(yīng)用 1全反射棱鏡 (1)特點(diǎn)： 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 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(jiàn)情況如圖421所示 圖421,2光導(dǎo)纖維 (1)原理：內(nèi)芯的折射率比外套大，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)窺鏡等,【例2】 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖422所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是 ( ),圖422,A內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 B內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 C內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射 D內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用,解析 光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，光在由內(nèi)芯射向外套時(shí)，在其界面處發(fā)生全反射，從而使光在內(nèi)芯中傳播，A對(duì) 答案 A,【例3】 (2014·課標(biāo))一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線(xiàn)上已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(xiàn)(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率,解析 如圖，從圖形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線(xiàn)射到玻璃上表面A點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則由,