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1、第第3講光的全反射講光的全反射目標定位目標定位1.知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角的知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角的概念概念.2.理解全反射的條件，能計算有關(guān)問題和解釋相關(guān)現(xiàn)象理解全反射的條件，能計算有關(guān)問題和解釋相關(guān)現(xiàn)象.3.了解光導纖維的工作原理和光導纖維在生產(chǎn)、生活中的應用了解光導纖維的工作原理和光導纖維在生產(chǎn)、生活中的應用一、全反射現(xiàn)象一、全反射現(xiàn)象1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)(1)對于兩種介質(zhì)來說，光在其中傳播的速度較小的介質(zhì)，對于兩種介質(zhì)來說，光在其中傳播的速度較小的介質(zhì)，即折射率即折射率_的介質(zhì)叫的介質(zhì)叫_介質(zhì)；光在其中傳播的速介質(zhì)；光在其中傳播的速度較大
2、的介質(zhì)，即折射率較小的介質(zhì)叫度較大的介質(zhì)，即折射率較小的介質(zhì)叫_介質(zhì)介質(zhì)(2)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對的光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對的2全反射：全反射：光從光從_介質(zhì)射到介質(zhì)射到_介質(zhì)的界面時，全部介質(zhì)的界面時，全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象較大較大 光密光密 光疏光疏 光密光密 光疏光疏 二、全反射條件二、全反射條件1全反射的條件全反射的條件(1)光需從光需從_介質(zhì)射至介質(zhì)射至_介質(zhì)的界面上介質(zhì)的界面上(2)入射角必須等于或入射角必須等于或_臨界角臨界角2臨界角臨界角(1)定義：光從某種介質(zhì)射向真空或空氣時使折射角變?yōu)槎x：光從某種介質(zhì)射向真空或空氣時使折射角變?yōu)?0時的時的_，稱
3、作這種介質(zhì)的臨界角，稱作這種介質(zhì)的臨界角(2)臨界角臨界角C與折射率與折射率n的關(guān)系：的關(guān)系：sin C_.光密光密 光疏光疏 大于大于 入射角入射角 想一想想一想當光從水中射入玻璃的交界面時，只要入射角足夠大當光從水中射入玻璃的交界面時，只要入射角足夠大就會發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為什么？就會發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為什么？答案答案不正確要發(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)而水相對玻璃是光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大都不可能質(zhì)而水相對玻璃是光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射發(fā)生全反射三、全反射的應用三、全反射的應用光導纖維光導
4、纖維1光纖的工作原理：光纖的工作原理：由于有機玻璃的折射率由于有機玻璃的折射率_空氣的折空氣的折射率，當光從有機玻璃棒的一端射入時，可以沿著有機玻射率，當光從有機玻璃棒的一端射入時，可以沿著有機玻璃棒的表面發(fā)生多次璃棒的表面發(fā)生多次_，從另一端射出，從另一端射出2光導纖維的構(gòu)造：光導纖維的構(gòu)造：由兩種折射率不同的玻璃制成，分內(nèi)、由兩種折射率不同的玻璃制成，分內(nèi)、外兩層，內(nèi)層玻璃的折射率比外層玻璃的折射率外兩層，內(nèi)層玻璃的折射率比外層玻璃的折射率_當當光從一端進入光纖時，將會在兩層玻璃的界面上發(fā)生光從一端進入光纖時，將會在兩層玻璃的界面上發(fā)生_3光纖通訊的優(yōu)點是容量光纖通訊的優(yōu)點是容量_，衰減，
5、衰減_，抗干擾能力，抗干擾能力強、傳播速率高強、傳播速率高.大于大于 全反射全反射大大全反射全反射 大大小小1對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的，并沒有絕對的意光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的，并沒有絕對的意義義(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)中傳播速度小小(3)光若從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角；光若從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角；反之，光由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角反之，光由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角(4)光疏和光密是從介質(zhì)的光學特
6、性來說的，并不是它的密光疏和光密是從介質(zhì)的光學特性來說的，并不是它的密度大小度大小一、對全反射的理解一、對全反射的理解【例【例1】關(guān)于全反射，下列敘述中正確的是關(guān)于全反射，下列敘述中正確的是()A發(fā)生全反射時仍有折射光線，只是折射光線非常弱發(fā)生全反射時仍有折射光線，只是折射光線非常弱B光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象象C光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，可能不發(fā)生全反射現(xiàn)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象象D光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析解析發(fā)生全反射時折射光
7、線的能量為零，折射光線消發(fā)生全反射時折射光線的能量為零，折射光線消失，所以選項失，所以選項A錯誤；發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)錯誤；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，所以選項可，所以選項B、D錯誤，選項錯誤，選項C正確正確答案答案C針對訓練針對訓練已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和和1.63，如果光按下面幾種方式傳播，可，如果光按下面幾種方式傳播，可能發(fā)生全反射的是能發(fā)生全反射的是()A從水晶射入玻璃從水晶射入玻璃
8、 B從水射入二硫化碳從水射入二硫化碳C從玻璃射入水中從玻璃射入水中 D從水射入水晶從水射入水晶解析解析根據(jù)發(fā)生全反射的條件，必須滿足從光密介質(zhì)射向根據(jù)發(fā)生全反射的條件，必須滿足從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，故選項光疏介質(zhì)，故選項C正確正確答案答案C1原理：內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯和外套的原理：內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射界面上發(fā)生全反射2優(yōu)點：容量大、衰減小、抗干擾能力強、傳播速率高等優(yōu)點：容量大、衰減小、抗干擾能力強、傳播速率高等3應用：光纖通信；醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡應用：光纖通信；醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡二、光導纖維二、光導纖維【例【例2】光導纖維的結(jié)構(gòu)如圖光導纖維的
9、結(jié)構(gòu)如圖1所示，其內(nèi)芯和外套材料不所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，以下關(guān)于光導纖維的說法正確的是同，光在內(nèi)芯中傳播，以下關(guān)于光導纖維的說法正確的是()A內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射界面發(fā)生全反射B內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射界面發(fā)生全反射C內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射發(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，可以起內(nèi)芯的折射率與外套的相同
10、，外套的材料有韌性，可以起保護作用保護作用解析解析光導纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，光在由內(nèi)芯光導纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，光在由內(nèi)芯射向外套時，在其界面處發(fā)生全反射，從而使光在內(nèi)芯中傳射向外套時，在其界面處發(fā)生全反射，從而使光在內(nèi)芯中傳播，播，A對對答案答案A三、全反射的定量計算三、全反射的定量計算【例【例3】如圖如圖2所示為一圓柱中空玻璃管，管內(nèi)徑為所示為一圓柱中空玻璃管，管內(nèi)徑為R1，外徑，外徑為為R2，R22R1.一束光線在圓柱橫截面內(nèi)射向玻璃管，為一束光線在圓柱橫截面內(nèi)射向玻璃管，為保證在內(nèi)壁處光不會進入中空部分，問入射角保證在內(nèi)壁處光不會進入中空部分，問入射角i應滿足什么應滿足什么條件？條件？
物理 第四章 光的折射 第3講 光的全反射 教科版選修34
