光的全反射1
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第6章--3 全反射 全折射 (1)概述
R 1）。
1 ，要求 2 1 ，电磁波由光密媒质入射到光疏媒质。
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
2. 对全反射的进一步讨论
θ i <θc 时，不产生全反射。
c
2 1
1 θ i =θc 时， sin t sin c 1 2
t 90o
R // R 0
B
arcsin
2 1
布儒斯特角或偏振角
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
2.对垂直极化波的情况
2 cos1 1 cost R 0 2 cos1 1 cost
sin t 1 折射定律： sin i 2
cos1
只有当 1
2 cosi 1 cost 0
何时入射波全部被折射，无反射波？ R 0
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
波的全折射现象：
当入射波以某一角度入射时，入射波在分界面处全部
透射于第二种媒质中，不发生反射的现象。
1 .对平行极化波的情况：
R//
又，折射定律：
1 cos1 2 cost 0 1 cos1 2 cost
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
一般的平面波以布儒斯特角入射时情况如何？
如果电磁波以任意极化方式并以布儒斯特角入射，由于只有平行极
化波在入射角等于布儒斯特角时的反射才等于零，则反射波中只有垂直
极化波。这就是极化滤除效应。
请问：
一圆极化波布儒斯特角斜入射时，反射波是什么极化方式？
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
1 0 , 2 2.25 0 , 1 2 0
布儒斯特角θb ：使平行极化波的反射系数等于0 的角。
全反射课件—高二上学期物理人教版选择性必修第一册
课堂小结
全反射
光疏介质、光密介质 定义
全反射 全反射的产生条件
全反射
临界角C sin C 1
n
全反射原理的应用实例
全反射棱镜 光导纤维
再见
理论制造的光导纤维。 （1）光传播的路径有特点：当有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
逐渐减小或增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 逐渐减小或增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 （2）如果入射角逐渐增大,折射光离法线会越来越远,而且越来越弱,反射光却越来越强。 下列关于光纤的说法中正确的是（ ） 高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。 (4)光导纤维的优点：容量大，衰减小，抗干扰强。 思考：你知道为什么炎热夏天柏油路面有时看起来特别明亮吗？水中的气泡看上去特别明亮，这又是为什么呢？ 这都是发生了全反射现象，今天我们就来学习全反射。 （3）海市蜃楼和沙漠蜃景 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
视频：观察反射、折射和全反射现象。 激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在 将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。
C．光在介质2中的速度最小 学习难点：1、判断是否发生全反射画出光路图
（演2示）：发观生察全反反射外射、的折套条射件和与全反外射现界象的界面上发生全反射
A．内芯的折射率比外套的小，光传播时在 理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题;
（3）与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。 知道全反射棱镜、光导纤维及其应用;
内芯与外套的界面上发生全反射 （1）截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜,当光线垂直任意一个表面射入时,在棱镜内部都能发生全反射,所以这样的棱镜叫全反射棱镜。
高中物理第4章光的折射与全反射第1节光的折射定律知识导航素材鲁科版选修3-4(new)
第1节光的折射定律思维激活插入水中的筷子，看上去好像在水面处折断了;一束阳光通过玻璃三棱镜后被分成了美丽的七彩色；……请同学们再说一些生活中与光有关的现象，并试着说明一下其中所蕴含的物理规律。
提示：人类渴望光明,生物需要阳光，人类感觉器官接收到的信息中，有90％以上是通过眼睛得来的.现在，光学已成为物理学的重要组成部分，在生产、生活和科学技术中有着广泛的应用，光学既是一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿学科之一。
自主整理一、折射角与入射角的定量关系1.光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时，___________会发生改变，这种现象叫做光的折射。
2。
折射定律:折射光与__________和__________在同一平面内，__________和__________分别位于法线两侧，____________的正弦与____________的正弦之比是一个常数,用公式表示是____________。
二、折射率的意义1.物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，___________的正弦与__________的正弦的比值n，叫做这种介质的折射率，表达式是____________。
2。
不同介质的折射率不同，是由于光在不同介质中的____________不同.c为真空中的光速,v 为介质中的光速，则介质的折射率n与两者的关系是____________。
三、测量介质的折射率1。
如课本中图4—15所示，AO为____________，OE为____________,NN′为____________，于是i是____________,r是____________，计算玻璃折射率的方程是____________.2.为减小实验误差，需多测几组数据，分别求出每一次的折射率，最后求出玻璃折射率的____________。
四、对折射现象的解释1。
光的色散现象的产生是由于同一介质对不同颜色的光____________不同而引起的.七种色光中,红光的折射率____________,偏折程度____________,紫光的折射率____________,偏折程度____________.于是白光经三棱镜折射后，被分解为七种颜色的彩色光谱，出现了____________现象。
3-2 全反射和棱镜
光从斜面垂直入射，可 使光线无损失的逆转180 如果入射光从一物 发出，经两次全反射后 成倒立的像，常用于潜 望镜和望远镜。
棱镜全反射演示实验
next
8
9
光从端面入射，到达 芯线 与包层的分界 面时 ， 如果 入射角大于全 反射临 界角，光线将发生全反射 ， 光可 以从光纤的一 端无能 量损失地传到另一端。 （子午面上的光线）
next
1、偏向角 （空气中的棱镜） 光线在横截面内，从一个侧面入射，经两次折射 从另一个侧面出射。 A 偏向角的定义：由入射 光线方向转向出射光线方 向的角度，用表示。 由几何关系可得： i1 i2 i2' i1'
(i1 i 2 ) (i1 'i 2 ' )
17
A
18
i1 i1 ' A
0 A ) 2 A sin( ) 2
作业：
1. 第三章 4, 5
53
2. 编程画光通过三棱镜前后表面的偏向角随入射角i1变化的曲线。 需要考虑的问题： 在棱镜的右表 面可能发生全反射， 所以有些情况下,光 不能从棱镜的右表 面出射，只有i1大 于一定值的入射光 能穿过棱镜出射。
%MATLAB编程举例: n0=1.5,n=1; i1=[0:0.01:0.5]*pi; i2=asin(n0*sin(i1)/n); d_i=i2-i1; plot(i1*180/pi,i2*180/pi); hold on; plot(i1*180/pi, abs(d_i)*180/pi,'r-.','LineWidth',1.5); 可用help学习未知命令的用法，例： >> help sin SIN Sine of argument in radians. SIN(X) is the sine of the elements of X. See also asin, sind. Overloaded methods: codistributed/sin Reference page in Help browser doc sin
第6章--3 全反射 全折射 (1)分析
条件： sinc 1，要求 2 1 ，电磁波由光密媒质入射到光疏媒质。
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
2. 对全反射的进一步讨论 θ i <θc 时，不产生全反射。
2
1 c
θ i =θc 时，
sint
1 2
sin c
1
t 90o
R// R 0
透射波沿分界面方向传播，没有沿z 方向传播的功率，并且反
电磁场
例6.3-2
第6章 平面电磁波的反射与折射
1 0,2 2.250, 1 2 0
布儒斯特角θb ：使平行极化波的反射系数等于0 的角。
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
➢ 反射系数为零，发生全折射现象，对应的入射角称为布儒斯特角：
B sin1
2 时， 1 2
➢全折射现象只有在平行极化波的斜入射时才会发生；
电磁场
二、全反射与临界角
第6章 平面电磁波的反射与折射
问题：电磁波在理想导体表面会产生全反射，在理想介质表面也 会产生全反射吗？
概念：反射系数的模等于 1 的电磁现象称为全反射。
条件：（非磁性媒质，即 1 2 0 ）
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
1.全反射的条件
由折射定律可知：
sint 11 sini 22
E E e R E e jk1( xsin1z cos1)
jk1 ( xsin1 z cos1 )
1
i0
i0
E (e e e ) jk1(xsin1z cos1) i0
j 2 jk1 ( xsin1 z cos1 )
2Ei0 cos(k1z cos1 )e j(k1xsin1 )
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
2. 对全反射的进一步讨论 θ i <θc 时，不产生全反射。
2
1 c
θ i =θc 时，
sint
1 2
sin c
1
t 90o
R// R 0
透射波沿分界面方向传播，没有沿z 方向传播的功率，并且反
电磁场
例6.3-2
第6章 平面电磁波的反射与折射
1 0,2 2.250, 1 2 0
布儒斯特角θb ：使平行极化波的反射系数等于0 的角。
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
➢ 反射系数为零，发生全折射现象，对应的入射角称为布儒斯特角：
B sin1
2 时， 1 2
➢全折射现象只有在平行极化波的斜入射时才会发生；
电磁场
二、全反射与临界角
第6章 平面电磁波的反射与折射
问题：电磁波在理想导体表面会产生全反射，在理想介质表面也 会产生全反射吗？
概念：反射系数的模等于 1 的电磁现象称为全反射。
条件：（非磁性媒质，即 1 2 0 ）
电磁场
第6章 平面电磁波的反射与折射
1.全反射的条件
由折射定律可知：
sint 11 sini 22
E E e R E e jk1( xsin1z cos1)
jk1 ( xsin1 z cos1 )
1
i0
i0
E (e e e ) jk1(xsin1z cos1) i0
j 2 jk1 ( xsin1 z cos1 )
2Ei0 cos(k1z cos1 )e j(k1xsin1 )
63 第十四章 第1讲 光的折射 全反射
05
聚焦学科素养 STSE问题巧迁移 ——光的折射与全反射
光的折射、全反射规律广泛应用于生活与科技中，如屋门上的猫眼、潜 水艇上的潜望镜、医学上的内窥镜等等。掌握光的折射规律和全反射规 律，正确画出光路图是解决此类问题的关键。
例3 (2022·湖南高考)如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的 屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度 θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空 气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n＝2，屏障间隙L＝0．8 mm。 发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。
到达底面时与
O
点距离为
L，则有sin
L 45°
＝ sin
R 75°
，
解得 L＝( 3 －1)R，则能从底面透射出光的面积为 S＝π( 3 －1)2R2，故
C 正确，ABD 错误。]
02
考点二 全反射 光导纤维
(重难共研类)
【知识梳理】 1．全反射：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时， 折射光线将全部_消__失_，只剩下反射光线的现象叫作全反射。 2．全反射的条件 (1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角大__于__或__等__于__临界角。
顶点，半球外介质的折射率为 2 。一束以 MO 为中心、 截面半径 r＝12 R 的光束平行于 MO 射到球面上，不考虑
多次反射，则能从底面透射出光的面积为
A．πR2
√C．π( 3 －1)2R2
πR2 B． 4 D．π( 2 －1)2R2
C [根据几何关系，光束边缘的光线进入半球时的入射角
为 30°，根据折射定律可知 n＝ssinin30γ° ，解得 γ＝45°，
第1讲 光的折射 全反射-2025版物理大一轮复习
光的折射全反射目标要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。
2.掌握发生全反射的条件并会用全反射的条件进行相关计算。
考点一光的折射定律和折射率1.光的折射定律如图所示，入射光线、折射光线和法线在□1同一平面内，入射光线与折射光线分居□2法线的两侧；入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数。
2.折射率(1)定义：在物理学中，把光从□3真空射入某种介质发生折射时，入射角的□4正弦值与折射角的□5正弦值的比，叫作这种介质的折射率。
(2)定义式：n ＝□6sin θ1sin θ2。
(3)计算公式：n ＝cv。
因为v <c ，所以任何介质的折射率都□7大于1。
(4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角□8大于折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角□9小于折射角。
【判断正误】1.无论是光的折射，还是反射，光路都是可逆的。
(√)2.若光从空气射入水中，它的传播速度一定增大。
(×)3.根据n ＝cv可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比。
(√)1.对折射率的理解(1)公式n ＝sin θ1sin θ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。
(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。
(3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。
同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。
2.光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的。
如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。
如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P 。
已知入射角α＝53°，水的折射率n ＝43，真空中光速c ＝3.0×108m/s ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
新高考物理通用版总复习一轮课件专题十五第1讲光的折射全反射
(续表)
课标要求
热点考向
9.通过实例认识电磁波谱，知道光是电磁波
10.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发
展中的作用 11.知道狭义相对论的实验基础、基础原理和主 要结论
3. 知道麦克斯韦电磁场理 论，了解电磁波的产生、传 播、发射和接收
12. 了解经典时空观与相对论时空观的主要区 别.体会相对论的建立对人类认识世界的影响 13.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主
1.判断下列题目的正误.
(1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射.( )
(2)折射率跟折射角的正弦成正比.( )
(3)只要入射角足够大，就能发生全反射.( )
(4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定减小.( )
(5)已知介质对某单色光的临界角为 C，则该介质的折射率
等于 1 sin
C.(
)
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
的频率决定. c
3.计算公式：n＝_____v___，因为 v＜c，所以任何介质的折 射率都大于____1____.
对两种介质来说，若 n1>n2 ，则折射率为 n1 的介质称为 ___光__密___介质，折射率为 n2 的介质称为光疏介质.
4.物理意义：折射率是表示光从一种介质进入另一种介质 时，发生___偏__折__程__度___的物理量，与入射角θ1 及折射角θ2 的大 小无关.
2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对圆柱体(球)
玻璃砖上、下表面 横截面为三角形
结构
是平行的
的三棱镜
横截面是圆
对光线
通过三棱镜的光 圆界面的法线是
的作用 通过平行玻璃砖的 线 经 两 次 折 射 过圆心的直线，
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结论： 当入射角比较小时，发生 反射和折射； 随着入射角的增大，反射光 变弱 ，折射光 变强 . 当入射角大于或等于某个值时，只发生反射现象。
临界角
全反射现象
光的全反射：光从介质入射到空气时， 大于 折射角 入射角，当入射角增大到一 完全消失 定程度时，折射光线 ，全部 反射回介质 光线都被 内，这种现象称为 全反射现象 刚好发生全反射 （即折射角变为 90°） 时的入射角，叫全反射的临界角。
三、全反射的应用1—全反射棱镜
全反射棱镜：横截面是等腰直角 三角形的棱镜 当光线由AB面垂直入射时： 在AC面发生全反射， 垂直由BC面出射． 变化90 °
B C A
当光线由AC面垂直入射时： 变化180 ° 在AB、 BC面发生两次全 反射，垂直由AC面出射．
B
A
A、原理：利用全反射原理
当入射角大于等于临界角时，就会发生全反射
光由空气射入介质时, 能否发生全反射？
发生全反射的条件是： 1、光必须从光密介质射向光疏介质 2、入射角必须大于（或等于）临界角 不同的介质，相对空气的临界角 相同吗？如何来计算折射率为n 的临界角。
临界角C的计算：
当光从介质射向真空（或空气）时 根据折射定律：
B、作用：改变光路
C、优越性：反光率高,接近达到100%，成 像失真小. D、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……
1．光在某种介质中传播的速度为1.5×108 m/s，那么，光从 此介质射向空气并发生全反射的临界角应为( C ) A．60° B．45° C．30° D．75° 2．已知某种介质的折射率n＝ 2，在这种介质与空气的交界 面MN上有光线入射，如图13－2－10所画的光路中，哪个是正 确的(MN上部是空气，MN下部是介质)( C )
请问：酒精是光密介质还是光疏介质？
注：
①光疏介质与光密介质是相对的。
②同一种光在光疏介质中传播速度 较大,在光密介质中传播速度较小 ③光疏介质与光密介质的界定是以 折射率为依据的,与介质的其它属性 (如密度等)无关 。(如水和酒精)
C nV
提出问题：
一束单色光从空气进入玻璃中会发生什么现象？
3.一光线从空气垂直射入n=√2的棱镜BC上，求光线离开棱镜时 B 与界面的夹角。
sinC=1/n, C=450＜600. 600 600 600 a C n=sini/sina, i=450 300 i A
发生全反射。
a=300.
如图：n=1.52 求视野角度θ？ 知最大折射角，求最大 入射角 要使外界1800范围景物全部 被观察到，应嵌入折射率 多大的玻璃砖？ 折射角300、入射角900.
12cm θ/2
20cm
坦克内部
小 结
1、全反射
定义
临界角C
1 sin C n
a.光从光密->光疏 b.入射角≥C
全反射的产生条件
2、联系实际——现象解释
水中的气泡特别明亮 海市蜃楼
3、全反射原理的应用实例
全反射棱镜 光导纤维
作业： 1.预习第三节内容 2.课后习题 《课时讲练通》相应的练习
光的折射定律：
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会改变， 这种现象 叫做光的折射 折射光、入射光和法线在同一平面内；折射光和入 射光分别于法线两侧； sin i n 光从真空（或空气）斜射入介质， sin r sin i 1 光从介质斜射入真空(或空气)， sin r n
c 折射率的意义：反映了介质对光的偏折程度。 n v
全反射
请同学阅读课本P81~83回答下列问
题 1、什么是光疏介质？ 2、什么是光密介质？ 3、玻璃一定是光密介质吗？Leabharlann 反射一、光疏介质与光密介质
光疏介质:折射率较小的介质叫光疏介质。 光密介质:折射率较大的介质叫光密介质。
金刚石 二硫化碳 玻 璃 水 晶 几种介质的折射率 2.42 岩盐 1.55 1.63 酒精 1.36 1.5~1.9 水 1.33 1 空气 1.0028
时间10时30分)，日本根室
市职员谷口博之在北海道根 室市海域的根室海峡上空，
观测到了船悬于半空的海市
蜃楼奇观，并将其拍摄下来。
形成原因:夏天海面上的空气温度比空中低，空气折射率下层比
现象2.海市蜃楼——原因 上层大,可以粗略把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平
气层组成，远处物体发出的光线射向空中不断被折射，并在上层发 生全反射，又折回到下层密的气层中来，由于人的视觉认为光线是 沿直线传播的，逆着反射光线看去，就会看到远处景物在半空中的 虚像
反射和折射 且入射角大于折射角
一束单色光从玻璃进入空气中会发生什么现象？ A.反射和折射 B.只发生折射 C.只发生反射
实验探究
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． 当入射角增大到某一值时，会出现什么 现象．
观察现象后回答： 随着入射角的逐渐增大的过程中
增大 1.折射角逐渐 ； 2.折射光线亮度逐渐 减弱 ； 增大 3.反射角逐渐 ； 4.反射光线亮度逐渐 增强 ； 5.当入射角增大到某一角度时， 折射光线消失 ，所有光线全部反射。
2、 某介质的折射率为 2，一束光从介质 射向空气，入射角为60°，图中哪个光 提示：要先确定 路图是正确的？（ D ） 临界角,看是否
会发生全发射
解释生活中的现象：
水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮
原因是：光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在分界 面上发生了全反射
四、全反射现象的应用
1、海市蜃楼 中新网2004年3月16日电 据 日本《读卖新闻》报道，15 日上午11时30分左右(北京
sin1 n sin 2
θ1=?
sin90 n sinC
0
1 sin C n
当堂练习
1、光线在水和空气的分界面上发生全反射的 条件是（ ）． B
A．光从水射到分界面上，入射角足够小
B．光从水射到分界面上，入射角足够大
C．光从空气射到分界面上，入射角足够小
D．光从空气射到分界面上，入射角足够大
C
海市蜃楼
中央电视台记者2001年 9月12日在奔赴中国西 部长江源头采访途中拍 下了难得一见的“海市 蜃楼”。当记者沿着青 藏公路经过海拔2675米 的万长盐桥时，突然看 到远处的戈壁上，有沙 丘飘浮在天空中，在阳 光和浮云的作用下，沙 丘不断变幻着颜色，沙 丘的周围是“波光粼粼 的湖水”，水面映出清 晰的倒影。