全反射
13.2全反射
光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和
折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反 射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增 大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线， 这种现象叫做全反射．
N N B θ2 O
O
空气
介质
θ3 θ1
空气
介质
A
C
θ3
θ1
C A
N'
N'
折射角θ2 为90°时，发生全反射现象．
光导纤维
光导纤维由 内芯和外套两部分 组 成，二者的折射率不同， 内芯 的 折射率大， 外套 的折射率小。
海市蜃楼------海边蜃景
海市蜃楼----沙漠蜃景
折射角等于 90 °时的入射角叫做临界角，用符 号C 表示．光从折射率为n的某种介质射到空气(或 真空)时的临界角C 就是折射角等于90°时的入射角， 根据折射定律可得：
sin 90 1 n sin C sin C
因而 ：
sin C
1
n
发生全反射的条件'
物
质
金刚石 2.42
水晶 1.55
玻璃 1.50
折射率
光疏介质和光密介质是相对的．
既然光由光密介质射入光疏介质时，折 射角大于入射角，由此可以预料，当入射角 增大到一定程度时，折射角就会增大到 90°．
N B θ2 O θ2 N
空气
介质
B
O
空气
介质
θ1 N' A N'
θ1 A
折射角θ2 为90°时，会发生什么情况？
13.2
全反射
一.光疏介质和光密介质
(1)、光疏介质:两种媒质中折射率较小的介 质叫做光疏介质. (2)、光密介质:两种媒质中折射率较大的介 质叫做光密介质.
《全反射》课件
反射率与折射率的关系
反射率与折射率的关系
全反射发生时，反射率等于入射角的正弦值与折射角的正 弦值的比值，即反射率等于1/折射率。
影响因素
反射率与折射率的关系受到多种因素的影响，如入射光的 波长、介质的密度和温度等。
在不同介质中的应用
了解反射率与折射率的关系有助于理解光在不同介质中的 传播行为，对于光学设计和光学仪器制造具有重要意义。
02
微型化
随着微纳加工技术的发展，全反射器件的尺寸将进一步缩小。微型化的
全反射器件将更加便于携带和使用，具有更广泛的应用前景。
03
智能化
未来的全反射器件将与人工智能、物联网等技术相结合，实现智能化控
制和应用。通过与智能系统的集成，全反射器件将能够更好地适应各种
复杂的应用场景，提高使用效果和应用价值。
入射角大于临界角
当入射角大于某一特定角 度（临界角）时，才会发 生全反射现象。
02
全反射的应用
Chapter
光纤通信
01
光纤通信是全反射应用的重要领域之一。通过利用全反射原理，光信号可以在光 纤中实现长距离传输而不会衰减，从而实现了高速、大容量的信息传输。
02
在光纤通信中，全反射技术用于制造光纤、光缆和光器件，如光放大器、光调制 器、光滤波器等，以提高通信系统的性能和稳定性。
通过实验数据的分析和处理，可以探究全反射过程中的能量分布、相位变 化等现象，为光学领域的研究提供重要的实验依据。
实验结果还可以应用于实际的光学系统和光学器件的设计和优化，提高光 学系统的性能和稳定性。
05
全反射的未来发展
Chapter
新材料的应用
高折射率材料
随着新材料技术的不断发展，高折射率材料在全反射领域的应用将更加广泛。 这些材料具有更高的光学性能，能够提高全反射的效率，降低光的损失。
第三节全反射
• 发生全反射的条件： 光从光密介质进入光疏介质 入射角大于或等于临界角 • 临界角：折射角等于90度时的入射角，某 种介质的临界角用
1 sin c n
来计算。
• 光导纤维（光纤）
医用内窥镜
关于全反射的光路图
• 某介质的折射率为 ，一束光从介质射向空 气，入射角为60°，图中哪个光路图是正 确的？
Hale Waihona Puke • 光疏介质：折射率较小的介质 • 光密介质：折射率较大的介质
• 全反射： 当光从光密介质射入光疏 介质时，在界面处一部分 光被反射回原介质中，一 部分光折射到另一种介质 中，随着入射角的增大， 折射角逐渐增大，且折射 光线越来越弱，反射光线 越来越强，当入射角增大到某一角度，使折射角 达到90度时，折射光线完全消失，只剩下反射光 线，这种现象叫做全反射。
蒙气差 自一个遥远天体的光穿过地球大气层时 被折射。我们看到的星星的位置，比它实际 的位置高一些。天文观测时必须考虑到。
海市蜃楼
根据临界角公式 解得介质对空气的临界角 因为入射角
光从介质射到空气界面时发生全反射，所以 无折射光线． 光路图D是正确的．
关于棱镜
• 如图所示，一条光线垂直射到一个等腰直 角三棱镜的AB面，若要求光线在AC面上发 生全反射，该棱镜材料的折射率至少应为 多少？
如图所示，光线在AC面上的入射角为 ， 该光线在棱镜中符合从光密介质射向光 疏介质的条件，只要 则发生全反射，由几何关系知 根据公式 所以棱镜材料的折射率至少为 才符合题目要求。 说明：在处理全反射问题时，要充分利 用全反射的条件，注意找出临界光线， 利用临界公式及几何知识进行判断和计 算．
第十九章 光的传播
第三节 全反射
• 重点是掌握临界角的概念和发生全反射的 条件，折射角等于90°时的入射角叫做临 界角，当光线从光密介质射到它与光疏介 质的界面上时，如果入射角等于或大于临 界角就发生全反射现象。 • 全反射的应用，对全反射现象的解释．光 导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现 象制成的；海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是 由于全反射的原因而呈现的自然现象。
全反射 课件
(1)光从 光疏 介质射入 光密 介质时，折射角
折射特点
小于入射角． (2)光从 光密 介质射入 光疏 介质时，折射角
大于入射角.
光疏介质和光密介质是相对而言的．
工具
人教版物理选修3-4 第十三章 光
栏目导引
2．全反射现象
工具
人教版物理选修3-4 第十三章 光
栏目导引
二、全反射棱镜
1．形状：截面为 等腰直角
3．光纤通信的主要优点：容量大，衰减小 ，抗干扰性 强．
工具
人教版物理选修3-4 第十三章 光
栏目导引
1．全反射的条件 (1)光由光密介质射向光疏介质． (2)入射角大于或等于临界角． 2．全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原 介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射 光线，光的折射定律不再适用．
工具
人教版物理选修3-4 第十三章 光
栏目导引
计算时可以先考虑上图的情形：光以接近90°的入射角 从空气掠射进入介质，求出这时的折射角，根据光路可逆的 道理，也就知道光从介质射入空气时发生全反射的临界角 了．
工具
人教版物理选修3-4 第十三章 光
栏目导引
【点拨】 由课本图知，入射角 θ1＝90°，θ2 为折射角， 由折射定律可知：
栏目导引
(3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看到远 处物体的倒影(图)，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里 的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去， 但总是可望而不可及．
工具
人教版物理选修3-4 第十三章 光
栏目导引
下列叙述中正确的是( ) A．背对阳光看玻璃球觉得比较明亮，主要原因是光在 球中发生全反射 B．雨过天晴时，空中出现的彩虹是因为阳光在水滴的 表面上反射而形成的 C．常看到倒扣在水中的空玻璃杯显得很明亮的原因与 水中上升的气泡很亮的原因是一样的 D．以上判断均不正确
全反射原理
全反射原理
全反射原理是指当光线从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光
线将完全反射回原介质内的现象。
这一原理在光学和光通信领域有着重要的应用，下面我们将详细介绍全反射原理及其相关知识。
首先，我们来了解一下全反射的条件。
全反射发生的条件是光线从光密介质射
向光疏介质，且入射角大于临界角。
临界角是指光线从光密介质射向光疏介质时的临界入射角，当入射角大于临界角时，光线将完全反射回原介质内。
这一现象是由于光在不同介质中传播时，会发生折射现象，而当入射角大于临界角时，折射光线将会超过90度，导致光线无法穿透到另一介质中，从而发生全反射。
全反射原理在光纤通信中有着重要的应用。
光纤通信是利用光纤作为传输介质，将光信号转换成光脉冲信号进行传输，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
而光纤的核心部分正是利用了全反射原理。
光线在光纤中传输时，会发生多次全反射，从而实现光信号的传输。
这一原理的应用使得光纤通信成为现代通信领域中不可或缺的技术手段。
除了在光通信领域，全反射原理也在生活中有着一些实际的应用。
比如在显微
镜和投影仪中，利用全反射原理可以实现光线的聚焦和投射，从而实现放大和显示的功能。
另外，全反射原理也在一些光学仪器中发挥着重要作用，如全反射棱镜、全反射望远镜等。
总之，全反射原理是光学领域中的重要原理之一，它在光通信、光学仪器等方
面都有着重要的应用。
通过对全反射原理的深入了解，我们可以更好地理解光的传播规律，从而推动光学技术的发展和应用。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
全反射
全反射光疏介质光密介质定义折射率较小的介质折射率较大的介质传播速度光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小折射特点光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角二、全反射1．全反射及临界角的概念(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象。
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角。
用字母C表示。
2．全反射的条件要发生全反射，必须同时具备两个条件：(1)光从光密介质射入光疏介质。
(2)入射角等于或大于临界角。
3．临界角与折射率的关系光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝1n(公式)。
三、全反射的应用1．全反射棱镜(1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。
(2)光学特性：①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光线垂直于另一直角边射出。
②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°。
2．光导纤维及其应用(1)原理：利用了光的全反射。
(2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。
内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。
(3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。
达标练习1、华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。
光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图13-2-3所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。
下列关于光导纤维的说法中正确的是() A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大2自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。
3 第2节 全反射
第十三章 光
2．光导纤维及其应用 (1)原理：利用了光的_全__反__射___． (2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层 组成．内芯的折射率比外套的__大____，光传播时在内芯与外套 的界面上发生_全__反__射___． (3) 主 要 优 点 ： 容 量 大 、 _能__量___ 损 耗 小 、 抗 干 扰 能 力 强 、 __保__密__性__能__好____等．
栏目 导引
第十三章 光
[针对训练 1] 某种透明液体的折射率为 2，关于全反射，下列 说法正确的是( ) A．光从空气进入该液体时临界角为 30° B．光从空气进入该液体时临界角为 60° C．光从该液体进入空气时临界角为 30° D．光从该液体进入空气时临界角为 60° 解析：选 C.根据发生全反射的条件，必须是光由该液体进入空 气，临界角 sin C＝n1＝12，则∠C＝30°.
第十三章 光
第 2 节 全反射
第十三章 光
1.理解光疏介质和光密介质，了解“疏”与“密”是相 对的． 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象． 3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的 光路图． 4.了解全反射棱镜和光导纤维．
第十三章 光
一、全反射 1．光疏介质和光密介质：不同介质的折射率不同，我们把折射 率_较__小___的介质称为光疏介质，折射率_较__大___的介质称为光密 介质．光疏介质和光密介质是_相__对___的．
Hale Waihona Puke ①光线从_光__密___介质射入__光__疏__介质．
②入射角___大__于__或__等__于____临界角．
1
(3)临界角 C 和折射率 n 的关系式：sin C＝__n____．
什么是全反射？
什么是全反射？全反射是光在从一种介质射入到另一种介质时，当入射角足够大时，光线完全被反射回来的现象。
它是光在界面上的一种特殊现象，也是光传播的重要原理之一。
那么，为什么光会发生全反射呢？接下来，我们将用现代光学理论为您解释全反射的原理和应用。
一、全反射的原理全反射的原理可以用到光的折射和衍射的概念。
当光从光密介质射入到光疏介质时，入射角大于某一特定角度时，光无法透过界面而被完全反射回来。
这是因为当光从光密介质射入到光疏介质时，入射角变大，折射角也会变大，当入射角达到一个临界角时，折射角为90度，此时光将会全部反射回去，不再透射进入光疏介质。
全反射的临界角可由斯涅尔定律推导得出。
斯涅尔定律指出，入射光线和折射光线所在平面的入射角和折射角之比等于两种介质折射率的比值。
当入射角等于临界角时，折射角等于90度，此时光线无法从光密介质透射到光疏介质。
二、全反射的应用全反射在日常生活和科学技术中有着广泛的应用。
1. 光纤通信光纤通信是综合应用光学、电子和通信技术的高速信息传输方式。
光纤的核心部分由光密材料构成，外部由光疏材料包围。
通过控制入射光线的角度，可以使光线在光纤中发生全反射，从而将信息信号快速传输。
2. 显微镜显微镜是一种能够放大微观物体的光学仪器。
在显微镜中，光线从光密物质（玻璃或水）进入光疏物质（空气），通过调节镜头的角度和入射光的角度，可以实现光线在样本中的全反射，使得物体的细节更加清晰可见。
3. 水下潜望镜水下潜望镜是一种观察水下环境的光学仪器。
潜望镜利用全反射原理，使得从水下进入潜望镜的光线被完全反射，从而使得观察者能够清晰地观察到水下的景象。
4. 光导器件光导器件是一种利用全反射的原理来实现光信号的传输和控制的设备。
例如，光开关、光耦合器等都是利用光的全反射特性来实现光信号的调控。
在科学和工程领域，全反射是一项非常重要的现象和原理。
通过对全反射的研究和应用，人们可以探索更多的光学现象，并创造更多的应用。
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全反射
一、教学目标
1．知识与技能
（1）知道光疏介质光密介质的划分及其相对性
（2）知道全反射现象以及发生全反射现象的条件
（3）理解并掌握光从介质射入真空时临界角的计算方法
（4）能解释水导光、炎热晴天“淋湿”的马路、液体中分外明亮的气泡三种全反射现象2．过程与方法
（1）通过全反射概念与规律的学习，认识自然现象与其规律
（2）尝试用物理概念、规律解释自然现象
3．情感态度与价值观
（1）通过“观察现象→学习知识→运用知识介绍现象”激发学生的学习兴趣
（2）领略自然界的奇妙，发展对科学的好奇心与求知欲
（3）通过介绍我国光纤通信事业国际领先培养爱国主义情感
教后反思
从生活走向物理，从物理走向社会
《物理学科课程标准》强调了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，这种理念要求教师在进行课堂设计时能“源于生活、面向社会”。
课堂最初从生活中
常见的现象切入，引发学生思考，课堂最后介绍光导纤维这一全反射现象的重要应用，正能体现这一理念。
动态生成的课堂更精彩
学生解释炎热天气被淋湿马路这一现象时，一同学画了如图1所示的一张图。
我先让他向全班同学表达他的观点，然后问他马路上方可能有一个明显的冷热空气的分界面吗？于是该学生又画了如图2所示的一张图。
其他学生指出，也不可能有明显的两个或多个界面，于是学生就自然想到由于折射率从远地到近地连续变化无明显界面，因此光线不会沿折线而是沿光滑的曲线传播。
这样，这个“蒙气差”问题就在师生交流、生生交流中动态地被解决了。
少用“假”的动画，多展示真实场景
课堂中能演示的实验尽量做实验，不能或不便做的实验应尽量以真实录像、真实照片的形式向学生展示。
用FLASH 、几何画板等软件做的动画给学生一种“假”的感觉。
无论实验、录像照片还是动画都应该为达成课堂目标服务，不应单纯追求技术手段上的先进。
让学生解释现象，教师引导要突出重点
在让学生解释“水导光”现象时，处理有些仓促，在这里应该放慢速度，突出①界面在哪里②是否满足全反射的两个条件③作图是否规范，突出这三个问题，不仅能使学生较顺利地解释现象一，也降低了以后两个现象的解释难度。
图
1 空
气
由冷
变
热 折射率逐渐变小
图
3 图2。