这种现象叫做全反射临界角
光学中的全反射现象
光学中的全反射现象全反射是光学中的一种重要现象，它在光的传播和应用中扮演着重要角色。
全反射现象是光线从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角时光线完全反射回光密介质的现象。
本文将详细介绍全反射的原理、条件以及其在光学器件中的应用。
一、全反射的原理全反射的原理基于光的速度差异和折射定律。
当光从光密介质射入光疏介质时，光线在两种介质交界面的入射角（以光线与法线之间的夹角表示）决定了光的传播方向。
当入射角小于临界角时，光线会发生折射，并穿过光疏介质。
而当入射角大于临界角时，光线会遭遇全反射现象，完全反射回光密介质中。
二、全反射的条件全反射现象的发生需要满足一定的条件。
首先，光线的从光密介质射入光疏介质时，入射角必须大于临界角。
其次，两种介质的折射率差异必须足够大，否则不会发生全反射现象。
最后，光线必须从光密介质向光疏介质射入。
三、全反射的应用1. 光纤通信全反射是实现光纤通信的基础。
在光纤通信中，光通过光纤中的芯层传输，而芯层由折射率较大的光密材料构成。
当光在光纤的外表面碰到空气等光疏介质时，就会发生全反射，从而实现光信号在光纤中的传输与扩散。
2. 光导器件全反射在光导器件中也得到了广泛应用，例如反射镜和全反射棱镜。
反射镜利用全反射原理，通过在光密材料表面镀上金属或多层膜层，使光线产生反射。
全反射棱镜是将光线通过多个全反射界面的偏折，利用不同入射角实现光的分光与合波。
3. 光学显微镜光学显微镜的目镜和物镜也运用了全反射原理。
当目镜和物镜的折射率不同时，需要通过调整入射角度，使光线发生全反射，然后被目镜接收。
这种方式可以增加显微镜的分辨率和放大倍数，提高观测效果。
四、全反射的局限性尽管全反射在光学中应用广泛，但它也有一定的局限性。
首先，全反射要求入射角大于临界角，因此只在特定角度下才能实现。
其次，全反射需要光线从光密介质射入光疏介质，不能实现反之过程。
这些限制使得全反射不能在所有光学情境下都得到应用。
全反射【新教材】人教版高中物理选择性必修第一册课件
空气 0 600 A
空气 0 600 B
空气 0 600 C
空气 0 600 D
做一做 2、空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框 下方和上方射出，其框外光线如图所示.方框内有两个折射率n＝1.5的
全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其 中能产生图中效果的是
故临界角C = sin ( ) = arcsin( ) 在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
n n 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
密
(已知光在真空中的传播速度为c)
密
1、上现蜃景，海市蜃楼
在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
此时的入射角叫做临界角，用C表示
其中, n密、n疏分别为光密介质和光疏介质的绝对折射率.
1、当光由某种介质射入真空或空气时:
= arcsin(
)
已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求玻璃板的折射率.
当光从光密介质进入光疏介质时，折射角等于900，折射光完全消失，入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.
(已知光在真空中的传播速度为c)
(已知光在真空中的传播速度为c)
在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
反射光线亮度逐渐
；
在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
折射光线亮度逐渐
；
光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于900时的入射角用字母 C 表示.
在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于 其中能产生图中效果的是
3、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？（水的折射率1.
光学复习全反射
题型三：全反射现象的理解和应用1、 全反射现象：光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到某一角度，使折射角达到 90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射现象12、 临界角的计算公式：sinC -n3、产生全反射的条件：（1）光必须从光密介质射向光疏介质； （2）入射角必须等于或大于临界角. 例1 .光在某种介质中的传播 全反射，则入射角的值是： 0 0A. 15B. 30,介质的折射率为2，若要使光从此介质射向真空时刚好发生 []oC. 45 0D. 60 光线由介质 光线由介质 光线由介质 例4 （2013年泉州市质检 面人射， A. i =45 B. i=45 C. i =30 D. i=30B. C. D. I 入射IIIIII 入射 II 入射I 有可能发生全反射 I 有可能发生全反射 有可能发生全反射）折射率n=J 2的直角玻璃三棱镜截面如图所示，一条光线从 人射角为i （图中末标出）,ab 为其折射光线，ab 与AB 寸面的夹角B =60° .光在AC 面上不发生全反射 .光在AC 面上发生全反射 ，光在AC 面上不发生全反射 .光在AC 面上发生全反射 AB 。
贝U 例5. MN 是空气与某种液体的分界面.一束红光由空气射到分界 面，一部分光线被反射，一部分进入液体中 .当入射角是45°时, 折射角为300，如图所示.以下判断正确的是（） A. 反射光线与折射光线的夹角为 900 B. 该液体对红光的全反射临界角为600C. 在该液体中，红光的传播速度比紫光大D. 当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是例6•如图所示，只含黄光和紫光的复色光束 红光N 300 液体PO 沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后,300例2 .某介质的折射率为则（-2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪空气M被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出。
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。
全反射临界角时光速-解释说明
全反射临界角时光速-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述: 本文将重点讨论全反射现象和临界角对光速的影响。
全反射是光线从光密介质射向光疏介质时发生的现象，而临界角是使得光线发生全反射的关键角度。
本文将探讨光速与临界角的关系，以及临界角在光学和物理上的重要性。
通过这些探讨，我们可以更深入地理解光的传播规律，以及临界角对光的传播速度的影响。
本文的目的在于揭示光速与临界角的关系，以及这一关系对光的传播和应用的启示。
1.2 文章结构文章结构部分内容可以包括以下内容:- 本文将分为引言、正文和结论三个部分来进行论述全反射临界角时光速的相关内容。
- 在引言部分，将首先介绍全反射现象及其在光学中的重要性，然后阐述本文的目的和意义。
- 正文部分将分为三个小节，分别介绍全反射现象、临界角的概念以及光速与临界角的关系。
通过对这些内容的详细介绍，将有助于读者对全反射临界角时光速的认识和理解。
- 结论部分将对全文进行总结，强调全反射现象的重要性和临界角在光学中的重要作用，同时探讨光速与临界角的关系给我们带来的启示。
1.3 目的本文的主要目的是探讨全反射现象和临界角的概念，并分析光速与临界角之间的关系。
通过对全反射现象的深入了解，我们可以更加清晰地认识光在介质中传播的特性，同时也可以了解临界角在光学中的重要性。
最后，通过探讨光速与临界角的关系，我们可以得出一些有关光传播的启示，对光学理论和应用有更深入的理解。
通过本文的撰写，希望能够为读者提供有关光学领域的一些新的思考和认识。
2.正文2.1 全反射现象全反射是一种光线在从光密介质射入光疏介质时发生的现象。
当光线穿过光密介质到达光疏介质的表面时，如果入射角大于临界角，光线将完全反射回光密介质中，而不会透射到光疏介质中。
这种现象只有在光线从光密介质射入光疏介质时才会出现，当光线从光疏介质射入光密介质时，则不会发生全反射。
全反射现象在日常生活中有着许多实际应用。
例如，在光学器件中常常利用全反射来实现光的反射和折射，从而控制和导向光线的传播方向。
全反射临界角
全反射临界角简介全反射临界角是光学中一个重要的概念，指的是光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时，光将发生全反射现象，即全部反射回原介质。
本文将介绍全反射临界角的定义、计算方法以及相关的应用。
全反射临界角的定义全反射临界角是指光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时光发生全反射的临界角度。
具体而言，当入射角大于临界角时，入射光线无法进入光疏介质，而是在光密介质中发生全反射，全部反射回原介质。
全反射临界角可以由光的折射定律和光密介质和光疏介质的折射率之间的关系来计算。
根据折射定律，入射角、折射角以及两个介质的折射率之间有如下关系：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)其中，n1是光密介质的折射率，n2是光疏介质的折射率，θ1是入射角，θ2是折射角。
当入射角大于临界角时，光从光密介质射向光疏介质时，折射角的正弦值将大于1，根据三角函数的定义，正弦值大于1是不可能的，因此入射角无法折射，全部发生全反射。
全反射临界角的计算方法全反射临界角的计算方法可以通过折射定律来推导。
当光从光密介质射向光疏介质时，当且仅当入射角等于临界角时，折射角为90度（即光线垂直于界面），此时光线刚好沿界面传播。
因此，我们可以假设折射角为90度，将这一条件代入折射定律来计算临界角。
假设光密介质的折射率为n1，光疏介质的折射率为n2，代入折射定律可得：n1 * sin(θc) = n2 * sin(90)由于sin(90)等于1，我们可以简化上述等式为：n1 * sin(θc) = n2从中可以解出临界角的值：θc = arcsin(n2/n1)其中arcsin是反正弦函数，可以使用计算器或数学软件来计算。
全反射临界角的应用全反射临界角在光学领域有广泛的应用。
以下列举几个典型的应用案例：1.光纤通信：光纤通信是一种高速、大容量的数据传输方式，其基本原理就是利用了全反射临界角。
光纤内部的芯和包层分别是光密介质和光疏介质，入射光从光密介质射向光疏介质时，由于折射角大于临界角，光会全反射在光纤内部传播，从而实现信号传输。
4.2 全反射 学案 【无答案】
4.2全反射【学习目标】1、理解光的全反射；2、掌握临界角的概念、表达式和发生全反射的条件；3、了解全反射现象的应用。
【重点】临界角的概念及表达式、全反射的条件、全反射的应用；【难点】全反射的条件、全反射的应用。
【课前自主学习】1、当光由________ 射入_________时，当入射角增大到一定程度时，光线将全部反射回光密介质中，这种现象叫光的全反射。
2、发生全反射的两个条件是：（1）______________________;(2) _______________________。
3、1966 年，33 岁的华裔科学家__________提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。
__________因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。
根据这一理论制造的光导纤维（optical fiber）已经普遍应用到通信领域。
这其中就用到了__________原理。
当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，__________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
这就是__________的原理。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。
因为很细，一定程度上可以弯折。
它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，____________________4、传统的导线传输技术存在衰减大、容量小、抗干扰能力弱等缺点，而光纤通信的主要优点就是_________、衰减小_____________能力强。
【课堂合作探究】思考：夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮，玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮，这是什么道理呢？一、区分光疏介质与光密介质1.光疏介质：_________________________________________________________ 光密介质：_________________________________________________________ 光疏介质和光密介质是______的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质。
光的全反射现象
光的全反射现象全反射是光学中一个常见而又神奇的现象。
当光从一种介质射入另一种折射率较低的介质时，当入射角超过一个特定的临界角时，光线将会完全反射回原来的介质中，而不会折射到另一侧。
这种现象被称为全反射。
光的全反射现象可以在各种日常生活中观察到。
例如，当我们在游泳池中看着水面时，水面显得非常明亮。
这是因为从空气中射入水中的光线被完全反射回空气中，而没有进入水中。
这种全反射现象导致我们能够清晰地看到水面的倒影，同时也让光线从水中射入眼睛，形成了一个视觉上的幻象。
然而，光的全反射不仅仅发生在液体界面上。
它在光纤通信中也发挥着重要的作用。
光纤是一种用来传输光信号的细长物体，它由一个芯和一个包围芯的包层构成。
当光从光纤的一端射入时，如果入射角小于临界角，光信号会经过包层到达另一端。
然而，如果入射角大于临界角，光信号将在芯和包层的界面上进行全反射，并沿着光纤传输到目的地。
这种利用光的全反射传输光信号的方法，使得光纤通信具有了高速、低损耗和远距离传输的优势。
光的全反射现象是根据斯涅尔定律来解释的。
斯涅尔定律指出，入射光线和折射光线之间的入射角和折射角满足一个特定的关系。
当入射角大于临界角时，根据斯涅尔定律，光线将无法通过界面进入折射介质，只能在原来的介质中发生全反射。
全反射现象不仅仅在自然界中存在，科学家们还利用这一现象来研究和开发新的技术。
例如，在光学显微镜和激光器中，通过调整入射角和折射率，可以实现光的全反射，并利用反射光线进行观测和测量。
此外，全反射还被应用于光学传感器、光纤传感器和光纤测温等领域。
总结起来，光的全反射现象是一种光学中非常有趣和实用的现象。
它不仅让我们在日常生活中观察到一些奇妙的光学效果，还在科技领域中发挥着重要的作用。
通过研究和利用全反射现象，科学家们能够更好地理解和应用光的特性，为人类创造更多的科技奇迹。
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演示：光导纤维演示器
塑料光纤技术发展迅猛 短距离通信有良好前景
塑料梦幻光纤灯——龙
梦幻光纤灯——马到成功
光纤盘丝灯
全反射应用举例
1.全反射棱镜及其应用：双筒望远镜，潜望镜
金刚石 2.42
实验：研究半圆形玻璃砖的折射和反射
O
全反射
当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反 射。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。当入射角增大到某一角 度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射 光，这种现象叫做全反射
临界角
后来，他发明了石英玻璃，制造出世界上第一根光导纤 维，使科学界大为震惊，被誉为“光纤之父” 。随即光导纤 维投入实用，它彻底改变了人类通讯的模式，为目前的信息 高速公路奠定了基础，造就了现代互联网的大发展。发明光 纤电缆的就是华人科学家高锟 ，为此，他获得了2009年诺 贝尔物理学奖。
光纤之父----高锟
在全反射现象中，当入射角增大到某一角度，使折射 角达到90°时，折射光沿界面完全消失，只剩下反射光， 这时的入射角叫做临界角。也就是刚好发生全反射的入射 角。
发生全反射的条件：
（1）光从光密介质射向光疏介质 （2）入射角大于或等于临界角
思考与讨论——如何计算临界角
如何计算光从介质射向空气时发生全反射的 临界角C呢？
全反射小结
1.光疏介质和光密介质：
注意要点：（1）光疏与光密的相对性 （2）光疏与光密不能同密度混淆
2..全反射
3.临界角：sin C 1 n
4.发生全反射的条件： 1）光从光密介质射向光疏介质 2）入射角大于或等于临界角
5.全反射的应用：
作业布置
1.课本P72 2,3,6 2.留心观察马路上的“水”现象，试解释之 3.查找海市蜃楼的有关资料，试解释之
英国华裔科学家高锟在“有关光在纤维中的传 输以用于光学通信方面”取得了突破性成就， 他获得2009年物理学奖一半的奖金
高锟,华裔物理学家,生于中国上海,祖籍江 苏金山(今上海市金山区),拥有英国、美国国籍 并持中国香港居民身份,目前在香港和美国加 州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工 程专家,华文媒体誉之为“光纤之父”
魔术表演——魔豆
理论探究：研究半圆形玻璃砖的折射和反射
光从玻璃射向空气的折射情况 是光从折射率大的介质射向折射率 小的介质的一个典型代表
光疏介质和光密介质
两种介质相比较，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．
介质 空气 折射率 1.00028
酒精 1.36
水 1.33
临界看出，介质的折射率越大，发生全反 射的临界角越小。水的临界角为48.8°，各种玻璃的临 界角为32°～ 42°，金刚石的临界角为24.4°
魔术揭秘
全反射应用举例
水流导光
弯曲玻璃棒导光实验
光纤简介
早在1966年，有人提出把玻璃棒抽成玻璃丝做成光导纤维代 替铜导线来传递信息的大胆设想：利用玻璃清澈、透明的性 质，用光来传送信号。他当时的出发点是想改善传统的通讯 系统，使它传输的信息量更多、速度更快。对这个设想，许 多人都认为匪夷所思，甚至认为他神经有问题。但他经过理 论研究，充分论证了光导纤维的可行性。不过，他为寻找那 种“没有杂质的玻璃”也费尽周折。为此，他去了许多玻璃 工厂，到过美国的贝尔实验室及日本、德国，跟人们讨论玻 璃的制法。那段时间，他遭受到许多人的嘲笑，说世界上并 不存在没有杂质的玻璃。但他的信心并没有丝毫的动摇。他 说：所有的科学家都应该固执，都要觉得自己是对的，否则 不会成功。
全反射应用举例—内窥镜
如果把光导纤维聚集成束，使纤维在两端排列的 相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端。
全反射应用举例—光纤通信
光纤：实用光导纤维的直径只有几微 米到一百微米，一定程度上可以弯折。 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。
光缆：一束光纤，外面用塑料及其他材料做的保护层包起来，用于激光