好的全反射课件.ppt

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1、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。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

2、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。沙漠蜃景沙漠蜃景海市蜃楼海市蜃楼（观看视频观看视频）问题：古人曾把这种现象认为是蜃（蛟龙）吐气而成的，你认为是吗？那这问题：古人曾把这种现象认为是蜃（蛟龙）吐气而成的，你认为是吗？那这种蜃景究竟是怎样形成的呢？种蜃景究竟是怎样形成的呢？沙漠蜃景沙漠蜃景13.213.2 全反射全

3、反射物理选修3-4 练习练习1：完成下列光路图：完成下列光路图两束光以相同的入射角由空气斜射向两束光以相同的入射角由空气斜射向与水和玻璃的分界面。与水和玻璃的分界面。水玻璃 空气空气练习：完成下列光路图练习：完成下列光路图界面界面 玻璃玻璃 光疏介质光疏介质:两种介质中两种介质中折射率较小折射率较小 的介质的介质.光密介质光密介质:两种介质中两种介质中折射率较大折射率较大 的介质的介质.一、光疏介质和光密介质一、光疏介质和光密介质水水注意：注意：“密密”和和“疏疏”是是相对相对而言的，对其界定是而言的，对其界定是以以折射率折射率为依据的为依据的。问题：问题：水晶水晶是光密介质还是光疏介质？是光

4、密介质还是光疏介质？练习练习2：请画出一束光由玻璃斜射入空气的光路图：请画出一束光由玻璃斜射入空气的光路图玻璃玻璃空气空气思考：思考：逐渐增大入射角，折射角如何变化？逐渐增大入射角，折射角如何变化？思考：思考：当光由光密介质射入光疏介质的时候当光由光密介质射入光疏介质的时候，当入射角增大到一定的程度的时候，折射，当入射角增大到一定的程度的时候，折射角角率先达到率先达到900，这时会有怎样的现象出现这时会有怎样的现象出现？如果再增大入射角情况会怎么样呢？如果再增大入射角情况会怎么样呢？着重观察：先后发生了什么着重观察：先后发生了什么现象现象和光线和光线的的亮暗亮暗比较比较。二、全反射二、全反射1

5、.折射角逐渐折射角逐渐 ；2.折射光线亮度逐渐折射光线亮度逐渐 ；3.反射角逐渐反射角逐渐 ；4.反射光线亮度逐渐反射光线亮度逐渐 ；5.当入射角增大到某一角度时，当入射角增大到某一角度时，6.折射光线折射光线 ，所有光线全部反射。所有光线全部反射。观察现象后回答：观察现象后回答：随着入射角的逐渐增大的过程中随着入射角的逐渐增大的过程中增大增大减弱减弱增大增大增强增强完全消失完全消失1、全反射现象：、全反射现象：当光从当光从光密介质光密介质射入射入光疏介质光疏介质时，当入射角时，当入射角增大到某一角度增大到某一角度，使折射角达到使折射角达到900时，折射光线时，折射光线完全消失，只剩反射光线，

6、这种完全消失，只剩反射光线，这种现象叫做全反射。现象叫做全反射。2 2、临界角、临界角C C：当光从光密介质射入光疏介质时，当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于折射角等于90900 0时的入射角时的入射角叫做临界角。叫做临界角。用用C C表示。表示。界面界面真空真空 介质介质法线法线C3.发生全反射的条件：发生全反射的条件：(1)(1)光从光从光密介质光密介质射入射入光疏介质光疏介质(2)(2)入射角等于入射角等于或或大于临界角大于临界角界面界面真空真空 介质介质法线法线C根据折射率的定义，则有：折射率折射率n n与临界角与临界角C C的关系：的关系：界面界面真空真空 介质介质法线法线C

7、4、临界角、临界角C的大小：的大小：几种常见介质的临界角（针对空气）几种常见介质的临界角（针对空气）介介质水水 各种玻璃各种玻璃金金刚石石 折射率折射率 1.33 1.51.9 2.42临界角界角.折射率越大折射率越大,全反射的临界角越小全反射的临界角越小.课堂习题课堂习题1.1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为折射率分别为1.331.33、1.551.55、1.601.60和和1.631.63，如果光按下面几种方式传播，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是可能发生全反射的是()A A从水晶射入玻璃从水晶射入玻璃 B B从水射入二硫化碳从水射入二

8、硫化碳 C C从玻璃射入水中从玻璃射入水中 D D从水射入水晶从水射入水晶课堂习题课堂习题2 2：光从折射率为光从折射率为1.51.5的的介质中分别以介质中分别以30300 0和和4 45 50 0的入射角斜射到的入射角斜射到介质与空气的界面上，介质与空气的界面上，能否全反射？能否全反射？课堂习题课堂习题2 2：光由空气中以光由空气中以42420 0的的入射角射到折射率为入射角射到折射率为22的介质中，能发的介质中，能发生全反射吗？生全反射吗？当光线由当光线由AB面垂直入射时：面垂直入射时：横截面是等腰直角三角形的棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜横截面是等腰直角三角

9、形的棱镜当光线由当光线由AC面垂直入射时：面垂直入射时：变化变化变化变化90 90 90 90 变化变化变化变化180 180 180 180 ABCCBA在在AC面发生全反射，面发生全反射，垂直由垂直由BC面出射面出射在在AB、BC面发生两次全面发生两次全反射，垂直由反射，垂直由AC面出射面出射1、全反射棱镜、全反射棱镜 (1)原原理理三、全反射的应用1、全反射棱镜、全反射棱镜(2)应用应用三、全反射的应用三、全反射的应用实例自行车尾灯自行车尾灯 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，但是但是银面银面容易脱落因此对于精密的光学仪器，如照相机、望容易脱落因此对于精密

10、的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜棱镜代替平面镜与平面镜相比与平面镜相比,它的反射率高它的反射率高,几乎可达几乎可达100%1、全反射棱镜、全反射棱镜五、全反射的应用实例实验演示：弯曲的玻璃棒能导光三、全反射的应用2、光导纤维、光导纤维三、全反射的应用实例2、光导纤维、光导纤维光导纤维视频光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率内窥镜的结构内窥镜的结构 光导纤维在光导纤维在医学上的应用医学上的应用光纤通信光纤通信优点：成本低、容量大、优点：成本低、容量大、抗干扰能力强。抗干扰能力强。四、自然界中的全

11、反射现象1.水中水中或玻璃中的或玻璃中的气泡看上去很亮气泡看上去很亮2、海市蜃楼、海市蜃楼三、全反射的应用实例2.海市蜃楼海市蜃楼四、自然界中的全反射现象现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空气的折现象一解释：夏天，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。射率下层比上层大。我们可以粗略地把空气看做是由许多水平我们可以粗略地把空气看做是由许多水平的气层组成的，各层的密度都不相同。的气层组成的，各层的密度都不相同。远处的楼阁、船舶、山远处的楼阁、船舶、山峰发出的光线射向空中，不断被折射，越来越偏离法线方向，峰发出的光线射向空中，不断被折射，越来越偏离法线方向，进入热气层的入射角

12、越来越增大，当光线的入射角增大到临界进入热气层的入射角越来越增大，当光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到远方的景物悬在空中。角时，就发生全反射现象，人们就会看到远方的景物悬在空中。3.沙漠蜃景沙漠蜃景现象二解释：夏天，阳光照到沙漠，使贴近底面的空气比现象二解释：夏天，阳光照到沙漠，使贴近底面的空气比上层的空气还要热，因而折射率比上层的空气要小。远处上层的空气还要热，因而折射率比上层的空气要小。远处物体发出的光线，在射向地面时，进入稀薄的热气层，不物体发出的光线，在射向地面时，进入稀薄的热气层，不断被折射，入射角逐渐增大。当光线的入射角增大到临界断被折射，入射角逐渐增大。当

13、光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到沙漠中远处景物角时，就发生全反射现象，人们就会看到沙漠中远处景物倒立的像。倒立的像。四、自然界中的全反射现象“蜃景蜃景”的解释的解释在气压恒定时，空气密度随温在气压恒定时，空气密度随温度的升高而减少，对光的折射度的升高而减少，对光的折射率也随之减少。所谓的蜃景，率也随之减少。所谓的蜃景，不过是光在密度分布不均匀的不过是光在密度分布不均匀的空气中传播时所产生的全反射空气中传播时所产生的全反射现象罢了。现象罢了。思考：在水中的鱼看思考：在水中的鱼看来，水面上和岸上的来，水面上和岸上的所有景物，都出现在所有景物，都出现在顶角约为顶角约为97.

14、697.6的倒立的倒立圆锥里，为什么？圆锥里，为什么？思考思考C水的折射率为水的折射率为1.33 所以所以C=48.80则有圆锥顶角则有圆锥顶角=2C=97.60小小 结结1 1、光疏介质、光密介质、光疏介质、光密介质2 2、全反射、全反射定义定义临界角临界角C C全反射的产生条件全反射的产生条件3 3、全反射原理的应用实例、全反射原理的应用实例全反射棱镜全反射棱镜光导纤维光导纤维海市蜃楼海市蜃楼课堂练习课堂练习:1.光线由介质光线由介质A进入介质进入介质B,入射角小于折射入射角小于折射 角角,由此可知由此可知:()A.介质介质A是光密介质是光密介质B.光在介质光在介质A中的速度大些中的速度大

15、些C.介质介质A的折射率比介质的折射率比介质B的小的小D.光从介质光从介质A进入介质进入介质B不可能发生全反射不可能发生全反射A2.光线从某介质射入空气中光线从某介质射入空气中,当入射角为当入射角为300时时,其折射角为其折射角为450,则这种介质对空气则这种介质对空气的临界角是的临界角是:()A.600 B.450 C.900 D.300B3。劣质的玻璃中往往含有气泡。劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空气这些空气泡看上去比较亮泡看上去比较亮,对这一现象有下列不同对这一现象有下列不同的解释的解释,其中正确的是其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用空气泡对光线有聚集作用,因而较亮因而较亮.B.空

16、气泡对光线有发散作用空气泡对光线有发散作用.因而较亮因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D解题指导解题指导解题指导解题指导例题例题1光在某种介质中的传播光在某种介质中的传播,介质的折射介质的折射率为率为2 2，若要使光从此介质射向真空时发生全，若要使光从此介质射向真空时发生全反射，则入射角不可能的值是：反射，则入射角不可能的值是：A.150 B.300C.450 D.600A A(例题例题2)2)某

17、介质的折射率为某介质的折射率为22，一束光从介质，一束光从介质射向空气，入射角为射向空气，入射角为6060，如图，如图1 1所示的哪个所示的哪个光路图是正确的光路图是正确的?D解题指导解题指导(例题例题3)劣质的玻璃中往往含有气泡劣质的玻璃中往往含有气泡.这些空这些空气泡看上去比较亮气泡看上去比较亮,对这一现象有下列不对这一现象有下列不同的解释同的解释,其中正确的是其中正确的是()A空气泡对光线有聚集作用空气泡对光线有聚集作用,因而较亮因而较亮.B.空气泡对光线有发散作用空气泡对光线有发散作用.因而较亮因而较亮.C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射

18、发生全反射,因而较亮因而较亮.D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射发生全反射,因而较亮因而较亮.D解题指导解题指导练习练习1：根据表格回答问题：根据表格回答问题介介质水水玻璃玻璃金金刚石石折射率折射率n1.331.51.9n2.42（1 1）玻璃相对于水是）玻璃相对于水是 介质介质 玻璃相对于金刚石是玻璃相对于金刚石是 介质介质注意：注意：“光密介质光密介质”和和“光疏介质光疏介质”是是相对相对而言的，对其界定是以而言的，对其界定是以折射率折射率为依据为依据的的。光在光密介质中的传播速度比在光疏光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的介质中的小小。光密光密光疏光疏练习练习2：根据下列光路图回答问题：根据下列光路图回答问题 A A、B B两种介质中介质两种介质中介质 是光密介质是光密介质B思考：思考：逐渐增大入射角，折射角如何变化？逐渐增大入射角，折射角如何变化？介质介质A A 介质介质B B界面界面法线法线3.全反射的条件：全反射的条件：光从光密介质射向光光从光密介质射向光疏介质；疏介质；入射角必须大于或等入射角必须大于或等于临界角；于临界角；