資源簡介

(共31張PPT)
第四章 光的折射和全反射
第三節 光的全反射
新課導入
遠方有一灣美麗的湖水，走向前去，那里卻是一片荒漠，這是一種蜃景現象。蜃景是怎樣形成的？
新課導入
熏黑的鐵球放入水中，為什么看上去會變得锃亮？
1.知道光密介質和光疏介質的概念，認識光的全反射現象
2.知道全反射棱鏡及其應用
學習目標
情境導入
水中的氣泡和葉子上的露珠看起來特別明亮；炎熱夏天，柏油路面有時看起來特別明亮,像水洗過的一樣。這又是為什么呢？
全反射及其產生條件
現象：隨著入射角的逐漸增大的過程中，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；當入射角增大到某一角度時，折射光線消失，所有光線全部反射。
迷你實驗室
觀察全反射現象
新課講解
全反射：當光從光密介質射入光疏介質時，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的現象。
臨界角：當光從光密介質射入光疏介質時，折射角等于900角時的入射角叫做臨界角。用C表示。
玻璃
空氣
新課講解
介質 水 玻璃 金剛石
折射率n 1.33 1.5~1.9 2.42
臨界角C 48.8 ° 32 °~ 42 ° 24.4 °
不同介質的臨界角
新課講解
1.光疏介質：折射率較小的介質（光在光疏介質中傳播速度相對較大）
2.光密介質：折射率較大的介質（光在光密介質中傳播速度相對較小）
特別提醒：
光疏和光密是從介質的光學特性來說的，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。
新課講解
3.光疏介質與光密介質是相對的
任何兩種透明介質都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判斷誰是光疏介質或光密介質。如，水、水晶和金剛石三種物質相比較，水晶對水來說是光密介質，對金剛石來說則是光疏介質。
4.光在光密介質中的傳播速度比在光疏介質中的小n=。
新課講解
5.折射角與入射角：光由光疏介質射入光密介質，折射角小于入射角。光由光密介質射入光疏介質，折射角大于入射角。
思考：光由光密介質進入光疏介質時，如果入射角不斷增大，使折射角增大到90 時，會出現什么現象？
O
空氣
水
光疏介質
光密介質
O
光疏介質
光密介質
空氣
水
新課講解
（1）光從光密介質射入光疏介質；
（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
發生全反射的條件
想一想
由于不同介質的折射率不同，在光從介質射入空氣（真空）時，發生全反射的臨界角是不一樣的。怎樣計算光從折射率為 n 的某種介質射入空氣（真空）發生全反射時的臨界角 C ？
計算時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，求出這時的折射角。根據光路可逆的道理，也就知道光從介質射入空氣時發生全反射的臨界角了。
全反射現象
新課講解
全反射棱鏡：玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形，當光從圖中所示的方向射入玻璃時，由于光的方向與玻璃面垂直，光線不發生偏折。但在玻璃內部，光射向玻璃與空氣的界面時，入射角大于臨界角，發生全反射。
與平面鏡相比，它的反射率高，幾乎可達 100%。這種棱鏡在光學儀器中可用來改變光的方向。
新課講解
當光線由AB面垂直入射時：
橫截面是等腰直角三角形的棱鏡
當光線由AC面垂直入射時：
在AC面發生全反射，垂直由BC面出射．
在AB、 BC面發生兩次全反射，垂直由AC面出射．
變化90 °
變化180 °
A
B
C
C
B
A
新課講解
雙筒望遠鏡中的全反射棱鏡
全反射棱鏡的應用
新課講解
自行車尾燈
全反射
（1）臨界角C的表達式：
（2）發生全反射現象的條件
①光從光密介質射入光疏介質；
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
1
2
光從光疏介質射入光密介質時不可能發生全反射
當堂檢測
1.如圖所示，MM 是兩種介質的界面，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，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r也逐漸增大，有可能發生全反射現象
B.i逐漸減小時r也逐漸減小，有可能發生全反射現象
C.i逐漸增大時r將逐漸減小，有可能發生全反射現象
D.i逐漸增大時r也逐漸增大，但不可能發生全反射現象
D
解析：入射角 i 逐漸增大時折射角 r 也逐漸增大，i 逐漸減小時 r 也逐漸減小，因為光是由光疏介質進入光密介質，不可能發生全反射現象。
故選D。
2.一束紅藍復合光從空氣射入玻璃，光路如圖所示，則下列說法正確的是( )
A.a光是紅光，b光是藍光
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a光先發生全反射
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 則 紅光折射率小于藍光折射率，則a光是藍光，b光是紅光，故A錯誤;B.根據 可得 故B正確;C.玻璃的折射率與材質有關，故不會發生變化，故C錯誤；D.光線通過玻璃磚發生了兩次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根據光路可逆性原理可知，光不可能在a、b的下表面發生全反射，一定能從下表面射出玻璃磚，故D錯誤。故選B。
3.一種“光開關”的核心區如圖中虛線框區域所示，其中1、2是兩個相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，兩斜面平行，略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同的均勻介質以實現開關功能。單色光a從1的左側垂直于棱鏡表面射入，若能通過2，則為“開”，否則為“關”。已知棱鏡對a光的折射率為1.5。下列說法正確的是( )
A.單色光a在棱鏡中的波長是在真空中的波長的1.5倍
B.若不充入介質，則實現“開”的功能
C.若不充入介質，則出射光線相對入射方向旋轉90°
D.若充入的介質相對棱鏡是光密介質，則一定實現“關”功能
C
解析：A.根據 單色光a的頻率不變，故在真空中的波長是在棱鏡中的波長的1.5倍，故A錯誤；B.根據
此時 ，1發生全反射，所以無法通過2，為“關”，故B錯誤；C.若不充入介質，發生全反射，則出射光線相對入射方向旋轉90°，故C正確；D.若充入的介質相對棱鏡是光密介質，則會發生折射，使得光線通過2，一定實現“開”功能，故D錯誤。故選C。
4.（多選）某種嵌在地面下的彩燈豎直截面（經過對稱軸）的簡化示意圖如圖所示，上表面是直徑為6cm的圓，豎直截面是規格為6cm×7cm的長方形透明材料，中央豎線上有間隔均勻的7個燈槽，在燈槽4位置放入能發綠光的燈珠M后，發出的光線恰好在透明材料的上表面邊緣發生全反射。下列說法正確的是( )
A.材料對綠光的折射率為
B.材料對綠光的折射率為
C.若將能發紅光的燈珠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生
全發射，材料對綠光的折射率為n，根據全反射規律
可知 解得 故A正確，B錯誤；
C.紅光的臨界角大于綠光的臨界角，若將能發紅光的燈珠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錯誤；
D.若將能發紅光的燈珠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。
5.一細束單色光在三棱鏡ABC的側面AC上以大角度由D點入射（入射面在棱鏡的橫截面內），入射角為i，經折射后射至AB邊的E點，如圖所示.逐漸減小i，E點向B點移動，當 時，恰好沒有光線從AB邊射出棱鏡，且 .求棱鏡的折射率.
1.5
解析：設棱鏡的折射率為n，當 時，恰好沒有光線從AB邊射出，即此時光線在AB界面發生全反射，光路圖如圖所示，
對入射點D有 ，
對反射點E有 ，
根據題意，由幾何知識得 ，
，
，
聯立可得 .
謝謝

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