光的全反射

②光从空气→玻璃，同时存在反射光和折射光； ③光从玻璃→空气，当入射角达到某个角度时折射角达
到90°，折射光线消失
全反射现象:
光由一种透明介质射到另一透明 介质,光线不发生折射，而全部返回到 原介质中的传播现象叫全反射现象
问:是否只有玻璃才能发生全反射呢?
水全反射.rm
从以上的实验中,我们可以得到什 么结论呢?什么情况下发生了全反 射?
实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面。
思考:两者有何异同点?
相同点：
①入射角增大，反射角增大，折射角也 增大；
②入射角增大，反射光强度增加，折射光强度减弱；
③在半圆形界面，光的入射角皆为零度，光不偏离直 线传播；而在直径AB的分界面，光偏离原直线传播。
不同点：
①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气， 入射角＜折射角
• 1 光从玻璃(或水)介质到空气 • 2 入射角要大于某个值
我们现在研究当光从玻璃介质斜射入空气的过 程, 通过前面的学习我们知道光由玻璃介质斜射入 空气时，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 空气
介质
θ1 N' A
N
θ2
B
O 空气
(例题3)劣质的玻璃中往往含有气泡.这些 空气泡看上去比较亮,对这一现象有下列 不同的解释,其中正确的是( D )
A空气泡对光线有聚集作用,因而较亮.
B.空气泡对光线有发散作用.因而较亮.
C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分 发生全反射,因而较亮.
D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分 发生全反射,因而较亮.
全反射棱镜
提高反射率
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是银面容易脱 落．因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜 等，就需要用全反射棱镜代替平面镜．与平面镜相比,它的反 射率高,几乎可达100%
潜望镜
在实际的 潜望镜里 用全反射 棱镜代替 平面镜
潜望镜.mpg
全反射原理在生活中的应用 及对奇妙自然现象的解释
1、光线由AB面垂直入 射 在AC面发生全反射，
垂直由BC面出射．
A
变化90 °
B
C
A
2、光线由AC面垂直 入射
在AB、 BC面发生两次全 变化180 °
反射，垂直由AC面出射．
B
全反射棱镜
缩短镜筒的长度
在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜， 改变光的传播方向．望远镜为了提高倍数，镜筒要很 长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度．
3、临界角C是折射角等于90°时的入射角，据折射定律及光 路可逆性可计算出光从介质射入空气时,C和折射率的关系：
n sin 90 0 1
,即： sin C 1
sin C sin C
n
4、产生全反射现象的条件： ①光从光密介质射入光疏介质
②入射角≥ 临界角
A
θ3 θ1
C
A
N'
折射角θ2 为90°时，发生全反射现象．
在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即 折射角等于90°时的入射角叫做临界角,是一个很重
要的物理量．临界角用C 表示
N
θ1 ≥ 临界角C
O 空气
玻璃介质
θ3 θ1
B
N'
A
发生全反射现象
当光线从玻璃介质射入 空气介质时，如果入射角等 于或大于临界角，就发生全 反射现象．
全反射原理在生活中的应用 及对奇妙自然现象的解释
在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里，为 什么？这个圆锥的顶角是多大？
sin C 1 水的折射率为1.33 所以C=48.80 n
则有圆锥顶角θ=2C=97.60
C
小结
1、光疏介质、光密介质
定义
2、全反射
临界角C
sin C 1 n
光导 纤维
结构： 包层与内芯 原理：光的全反射
应用
光纤通信 光纤潜望镜 内窥镜
光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜， 用来检查人体内脏的内部
内窥镜的结构
光导纤维在 医学上的应用
光导纤维
内窥镜
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信．
光纤
容量大、衰 减小、抗干扰性强．虽然光纤通信的发 展历史只有20多年的，但是发展的速度 是惊人的．
临界角
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
水的临界角为48.80 各种玻璃的临界角为320-420 金刚石的临界角为24.40
思考:光从空气射向玻璃中会发生全反射吗?
全反射的产生条件
3、全反射原理的应用实例
海市蜃楼 全反射棱镜 光导纤维
解题指导
[例题1]光在某种介质中的传播,介质的折射 率为2，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：[ A ]
A. 150 C. 450
B. 300 D. Байду номын сангаас00
(例题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°，如图1所示的哪 个光路图是正确的?[ D]
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．
N A
θ1
N
θ2 ＞ θ3
A
θ1
O
空气
介质 1
n１ ＜ n2
O 空气
介质2
θ2 N' B 介质1相对介质2是光疏介质
θ3 B
N'
介质1与介质2相对空气都是光密介质
光疏介质和光密介质是相对的．
介质
θ1 A
N'
折射角θ2 为90°时，会发生什么情况？
全反射
光由玻璃介质射入空气时，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 B
N
θ2
O 空气
介质
O 空气
介质
C θ3 θ1 N'
n= sin 1 n：叫该介质的折射率
sin 2
生活中有很多跟光有关的有趣的自然 现象
• 比较不容易看到的有:
• 海市蜃楼视频.wmv • 沙漠海市蜃楼.rm
• 比较容易看到的有:
• 路面全反射.mpg • 水珠.mpg
实验
59、光的全反射.flv
实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的直角边A的圆心O。
物理选修3-4
光的全反射
要点回顾
一、光线由一种介质射向另一种介质时，在两种介质的 界面要发 反射和折射 ，其传播方向 遵从反射定律和折射定。律
二、对于入射角的正弦与折射角的正弦的比值为一常数 用公式表示：
k= sin 1
sin 2
三、当光线由真空射入某种介质发生折射时，入射角的 正弦与折射角的正弦之比
( 例题4)如图所示，一束光以45°的入射角从空 气投射到三棱镜的一个侧面上，在棱镜上发生折 射，折射光线与棱镜该侧面成60°角，并在棱镜 另一侧面上恰好发生全反射。由此可知，该棱镜 材料的折射率为_√_2 ______，该棱镜的顶角θ的大
小为___7_50
知识结构
1、定义：（当光从玻璃射向空气时，一部分光从分界面上折 射到空气中，一部分光反射回玻璃内，逐渐增大入射角，会 看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来 越强。）当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时， 折射光线完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。 2、在研究全反射现象中，刚好发生全反射，即折射角等于 90°时的入射角是一个很重要的物理量，叫做临界角C。
发生全反射的条件
① 光从光密介质进入光疏介质； ② 入射角等于或大于临界角．
思考:光从玻璃介质射向水中会发生 全 反射吗?
全反射原理在生活中的应用 海市蜃楼
及对奇妙自然现象的解释
C
蜃景.swf
全反射棱镜
全反射原理在生活中的应用 及对奇妙自然现象的解释
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜