高中物理选修3-4课件：4.2+3 光的全反射+光导纤维及其应用

由此可知 ( A )
A.介质A是光密介质 B.光在介质A中的速度大些
n sin A 1 sin B
C.介质A的折射率比介质B的小
D.光从介质A进入介质B不可能发生全反射
可 能
课堂练习
2.光线从某介质射入空气中，当入射角为300时，
其折射角为450,则这种介质对空气的临界角是 (B )
A.600 C.900
时，入射角逐渐增大到某一角度，光线全部被反
射回原光密介质的现象。 2、临界角概念：当光从光密介质射入光疏介质
时，折射角等于900角时的入射角叫做临界角。
用C表示。
思考
光由光疏介质射入光密介质时, 能 否发生全反射？
二、对全反射的理解
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C的大小：
思考 根据下列光路图回答问题
法线
空气
界 水面
逐渐增大入射角，折射角如何变化？
实验
1、折射角逐渐 增大；
2、折射光线亮度逐渐减弱 ；
3、反射角逐渐 增大
；
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。
二、对全反射的理解
1、全反射定义：当光从光密介质射入光疏介质
tan
arcsin
1 n
，
R C
S
被蜡烛熏黑的金属小球在水中的全反射现象
为什么水中小球有些地方看起来很亮，有些地方不亮？
解释现象
水
金属球
空气膜
水中的球比原来亮了
1、光由光密介质射向光疏介质
玻璃
C
空气
2、入射角大于等于临界角C：
C
玻璃
空气
90°
nn ＝
sini 1sin90° s＝inr ＝sisniCnC
3）光纤通信的优点：
1、容量大 2、衰减小 3、抗干扰性强
4）、光纤技术 ——光缆
二、光导纤维的应用
3、光纤照明
1）光纤照明的原理
2）光纤照明的优点 装饰性强、安全、维修方便
课堂小结
入射角大于 等于 临界角
发生全反射 现象条件
从光密介质射 入光疏介质
光导纤维
光导纤维应用
内窥镜 光纤通信 光纤照明
要使进入光导纤维中的光线都能发生全反射， 内芯的折射率至少多大？
理论探究：
既 θ = C ,则有：
内
θ1
芯
θ2
θ
1
sinθ1
sinC ＝
n
n ，
＝
sinθ2
，C + θ2 ＝ 90°
可得：sin1 nsin2 ncosC n 1 sin2 C n2 1
由图知：当θ1增大时，θ2增大，入射角θ减小
B.450 D.300
n sin 45 =
2
2=
2
sin 30
1 2
sin C 1 C arcsin 2 45
n
2
课堂练习
3.水的折射率为n，距水面深度为h处有一点光源 ，岸上的人看见水面被点光源照亮的圆形区域 的直径多大？
解 设临界角为C，有
，即
故圆形区域的直径为
h
2R
2h
.
tan
C
2h
全反射棱镜
望远镜
三、全反射的应用
沙漠蜃景
三、全反射的应用
海市蜃楼
四、全反射的应用
光导 纤维
课堂小结
1、光疏介质：折射率较小的介质
光密介质：折射率较大的介质
定义
光从光密介质射入光疏介质
条件
2.全反射
入射角等于或大于临界角
临界角: sin C 1
n
应用: 全反射棱镜
课堂练习
1.光线由介质A进入介质B，入射角小于折射角，
由折射定律可得：n sin 900 sin C
临界角的正弦值： sin C 1 n
法线 真空 界面
C 介质
① 光线从光密介质到光疏介质 ② 入射角等于或大于临界角
二、对全反射的理解
例1、在水中的鱼看来,水面上和岸上的所有景物,都出 现在一个倒立的圆锥里，为什么?
96.0
三、全反射的应用
三、全反射的应用
复习回顾 观察下列光路图回答问题
法线 水
界 玻璃 面
法线 水
界 玻璃 面
一、光疏介质和光密介质
1.光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质. 2.光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.
玻璃相对于水是 光 密 介质 水相对于玻璃是 光 疏 介质
注意：“光密介质”和“光疏介质” 是相对而言 的，对其界定是以折射率为依据的。
次射到弧面EF上时____能___(填“能”“不能”
或“无法确定能否”)发生全反射．
当θ1=90°时，若θ=C，即有：
sin90° ＝ n² - 1 解得n= 2
二、光导纤维的应用
1、内窥镜
内窥镜的结构
在医学上的应用
二、光导纤维的应用
2、光纤通信
1）光纤通信的原理
电
光
电信号
转
换器Biblioteka 光电转电信号
换
器
二、光导纤维的应用
2）、光纤通信应用
光纤
可视电话用光 纤传输信号
应用光纤建立的通信系统
一、光导纤维
一、光导纤维
实验探究
探究光在弯曲的玻璃中的全反射现象
1、光能从弯曲的玻璃管的另一端传出来 2、 光能从玻璃丝的另一端传出来 3、玻璃丝弯曲不太大时，光仍然能从玻璃丝另一端传出来
一、光导纤维
玻璃
华人“光纤之父” 高锟 获物理诺奖
1、光导纤维结构
保护层
外套
内芯
内芯
θ1
θ2 θ
问题
当光线从折射率为n的介质进入空气（或真空） 时，临界角C是折射角等于90°时的入射角。
观察从玻璃 射向空气的 全反射临界 角的大小？
介质 金刚石 二氧化碳 玻璃 水晶 氯化钠 酒精 水 空气
1.33 折射率 2.42 1.63 1.5~1.8 1.55 1.54 1.36
1.00028
理论探究
光从玻璃进入空气的全反射临界角小于45°？ 光从水进入空气的全反射临界角大于45°？
确的是( ABD)
A．光纤通信利用光作为载体来传递信息 B．光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理 D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻 璃丝
2 如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部 分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面 的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射， 然后垂直PQ端面射出． (1)求该玻璃棒的折射率； 2 (2)若将入射光向N端平移，当第一
光是否从光密介质
是
射入光疏介质？
运用几何关系、三角函数 关系、反射定律等进行判 断、推理、运算及变换， 进行动态分析或定量计算
根据 sinC＝ 1n
确定临界角 判断是否发生全反射
发 生
画出入射角等于临 界角的“临界光路”
1．(多选)光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供 大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正 在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正