13.2《全反射》课件
合集下载
高中物理选修3-4课件 13.2全反射
(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。 (3)从能量角度来理解全反射:当光从光密介质射入光疏介质时,随着入射角增 大,折射角也增大。同时折射光线强度减弱,即折射光线能量减小,反射光线强 度增强,能量增加,当入射角达到临界角时,折射光线强度减弱到零,反射光的能 量等于入射光的能量。
3.不同色光的临界角:不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时,频率越高的 光的临界角越小,越易发生全反射。
【微思考】 (1)对某种介质我们能确定它是光疏介质还是光密介质吗? 提示:光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的,只对一种介质,无法 确定它是光疏介质还是光密介质。 (2)当光发生全反射时是否一定遵循光的反射定律及光的可逆性。 提示:一定遵循光的反射定律及光的可逆性。
【题组通关】 【示范题】一束光遇到空气和玻璃(折射率为n= )的界面,下列说法正确的是( ) A.当光由空气射向玻璃时,入射角等于或大于45°时,会发生全反射现象 B.当光由空气射向玻璃时,无论入射角多大,都不会发生全反射现象 2 ,且折射角 不会超过45°
C.当光从玻璃射向空气时,一定会发生全反射 D.当光从玻璃射向空气时,入射角大于45°时,折射角会大于90°,因此入射角 大于45°是不允许的
传播速 度
折射特 点
(1)光从光疏介质射入光密介质时,折射 角_____ 大于 入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时,折射
【自我思悟】 通过比较什么可以知道两种介质哪个是光密介质,哪个是光疏介质? 提示:可以通过比较光在两种介质中传播速度的大小或折射率的大小来确定 光密介质和光疏介质,也可通过光线射入不同介质时的偏折程度判断。
90° 完全消失 90° 入射角
人教版高二物理选修3-4第十三章13.2.1全反射课件(共22张PPT)
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……
请同学们观看蜃景的形成模拟，利用本节知识解释这种现象。
由刚才的分析我们知道：当光从光密介质射入光疏介质时， 入射角增大到某一角度使折射角等于900时，折射光完全消失， 只剩下反射光，这种现象叫全反射，这时的入射角叫临界角。 请同学们利用这些知识小组讨论以下问题。得出结论的小组做 好展示和质疑的准备。
1、已知某种介质的折射率为n，求这种介质的临界角C？
全反射的应用
1、全反射棱镜： （截面为等腰直角三角形的棱镜）
45 45
45
45
45 45
全反射棱镜典型应用
全反射的应用
2、光导纤维（演示）：
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
、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
2、一束光，从AB面垂直射入横截面是等腰三角形的透明三棱镜中， 棱镜折射率n=√2。试做出光进入AB面的光路图，若光垂直于AC面 射入呢？试分析，光垂直于任意面进入棱镜的光路特点。
3、尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸 上的景物吗?你会发现水面上的所有景物， 都出现在一个倒立圆锥里，为什么？ （请参考P50例题，利用光路的可逆性进 行分析。）
中央电视台记者2001 年9月12日沿着青藏公 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。
请同学们阅读课本P48-49独立思考完成以下问题，并在课本上进 行必要的勾画，加深理解。 1、（光疏介质与光密介质部分）： （1）知道光疏介质和光密介质的相对性； （2）由折射定律知，光从光密介质传到光疏介质时，折射角 _________ 入射角；光在光密介质传播的速度_________在光疏 介质中传播的速度。（填“大于”“小于”）（5分钟） 2、观看视频，回答下列问题：
请同学们观看蜃景的形成模拟，利用本节知识解释这种现象。
由刚才的分析我们知道：当光从光密介质射入光疏介质时， 入射角增大到某一角度使折射角等于900时，折射光完全消失， 只剩下反射光，这种现象叫全反射，这时的入射角叫临界角。 请同学们利用这些知识小组讨论以下问题。得出结论的小组做 好展示和质疑的准备。
1、已知某种介质的折射率为n，求这种介质的临界角C？
全反射的应用
1、全反射棱镜： （截面为等腰直角三角形的棱镜）
45 45
45
45
45 45
全反射棱镜典型应用
全反射的应用
2、光导纤维（演示）：
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
、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
2、一束光，从AB面垂直射入横截面是等腰三角形的透明三棱镜中， 棱镜折射率n=√2。试做出光进入AB面的光路图，若光垂直于AC面 射入呢？试分析，光垂直于任意面进入棱镜的光路特点。
3、尝试过在游泳课的时候潜入水中看岸 上的景物吗?你会发现水面上的所有景物， 都出现在一个倒立圆锥里，为什么？ （请参考P50例题，利用光路的可逆性进 行分析。）
中央电视台记者2001 年9月12日沿着青藏公 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。
请同学们阅读课本P48-49独立思考完成以下问题，并在课本上进 行必要的勾画，加深理解。 1、（光疏介质与光密介质部分）： （1）知道光疏介质和光密介质的相对性； （2）由折射定律知，光从光密介质传到光疏介质时，折射角 _________ 入射角；光在光密介质传播的速度_________在光疏 介质中传播的速度。（填“大于”“小于”）（5分钟） 2、观看视频，回答下列问题：
13.2 全反射(上课)
1、我们把光从某种介质射向真空或空气时 使折射角变为90°时的入射角，称作这种介 质的临界角。
空气 玻璃
C
1 2、公式：sin C n
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
三、例题
例1、在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景 物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里，为 什么？
4.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？
设临界角为C，有 故圆形区域的直径为
h C S
，即
R
，
应用2--光导纤维—内窥镜
五、全反射的应用实例
3.海市蜃楼
小 结
1、光疏介质、光密介质 定义 2、全反射 临界角C
1 sin C n
全反射的产生条件 全反射棱镜
3、全反射原理的应用实例
光导纤维
海市蜃楼
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 ]
思考:是否只有玻璃 才能发生全反射呢?
三、全反射的条件
从以上两个实验中,我们可以得到 什么结论呢？在什么情况下发生了全 反射？
• 1 光从玻璃(或水)入射到空气中 • 2 入射角要大于某个值 1、光从光密介质射入光疏介质 2、入射角大于临界角
四、临界角
空气 玻璃
四、临界角
空气 玻璃
C
四、临界角
猜想2：如果增大入射角，又会发生什么现象？
二、全反射
光疏介质 时，不断增大入射角， 光密介质 射向________ 当光从________ 折射 光线越来越弱，____ 反射 光线越来越强 ，当入射角增 _____ 90° 大到某一角度，使折射角达到___ ，这时折射光线消失， 反射 光线，这种现象称为全反射。 只剩下_____
空气 玻璃
C
1 2、公式：sin C n
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
三、例题
例1、在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景 物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里，为 什么？
4.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？
设临界角为C，有 故圆形区域的直径为
h C S
，即
R
，
应用2--光导纤维—内窥镜
五、全反射的应用实例
3.海市蜃楼
小 结
1、光疏介质、光密介质 定义 2、全反射 临界角C
1 sin C n
全反射的产生条件 全反射棱镜
3、全反射原理的应用实例
光导纤维
海市蜃楼
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 ]
思考:是否只有玻璃 才能发生全反射呢?
三、全反射的条件
从以上两个实验中,我们可以得到 什么结论呢？在什么情况下发生了全 反射？
• 1 光从玻璃(或水)入射到空气中 • 2 入射角要大于某个值 1、光从光密介质射入光疏介质 2、入射角大于临界角
四、临界角
空气 玻璃
四、临界角
空气 玻璃
C
四、临界角
猜想2：如果增大入射角，又会发生什么现象？
二、全反射
光疏介质 时，不断增大入射角， 光密介质 射向________ 当光从________ 折射 光线越来越弱，____ 反射 光线越来越强 ，当入射角增 _____ 90° 大到某一角度，使折射角达到___ ，这时折射光线消失， 反射 光线，这种现象称为全反射。 只剩下_____
《高三物理全反射》课件
全反射的条件
当光线从光密介质射入光疏介质时，且入射角大于临界角， 就会发生全反射现象。此时，光线全部被反射回原介质，没 有折射光线透过。
全反射的条件是：入射角大于临界角，且两种介质的折射率 之比满足一定关系。
全反射的物理意义
全反射现象在光学、通信、能源等领域有广泛应用。例如 ，光纤通信利用全反射原理传递信息；太阳能电池利用全 反射原理提高光能利用率；全反射镜面可以制作高清晰度 光学仪器等。
4. 当反射光线突然消失时，记录 此时的入射 上，确保其稳定。
5. 在白色屏幕上画出光线轨迹， 标注入射角和临界角。
实验结果分析
01
02
03
04
当光从光密介质射入光疏介 质时，随着入射角的增大， 反射光线的强度逐渐增强，
折射光线逐渐减弱。
当入射角等于临界角时，折 射光线消失，全部光线被反 射回原介质，形成全反射现
全反射的应用实例还包括水下摄影、激光内雕、全息成像 等。这些应用都基于全反射原理，通过控制光线的传播路 径和角度，实现特定的光学效果或信息传递。
03
全反射的应用
光导纤维
光纤通信
光导纤维作为传输媒介，可以将 光信号从一个地方传送到另一个 地方，实现高速、大容量的信息
传输。
光纤传感器
利用光纤的敏感特性，可以制成各 种传感器，用于测量温度、压力、 位移等物理量。
高三物理全反射
目 录
• 全反射现象的介绍 • 全反射的原理 • 全反射的应用 • 全反射实验 • 习题与解答
01
全反射现象的介绍
全反射现象的定义
01
光线在两种不同介质的界面上发 生完全反射，没有折射光线透过 ，这种现象称为全反射。
02
黑龙江省虎林市高级中学高中物理选修3-4课件：13-2全反射 (共11张PPT)
光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于 入射角，当入射角增大到一定程度，但还没 有达到900时，折射角就会增大到900。如果 入射角再增大，会出现什么现象？
B N N
θ2 O
θ1 N' A
空气 介质
θ2
B
O
θ1 N'
空气 介质
A
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．
因而 ：
B
1 sin C n
光导纤维
全反射现象是自然界里常见的现象，我们常听 到的“光纤通信”就是利用了全反射的原理. 光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几 微米到几百微米之间，由内芯与外套两层组 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
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．
思考与讨论
不同的介质，由于折射率不同，在空气中发生全反 射的临界角是不一样的。请大家计算折射率为n的某种 介质在空气（真空）中发生全反射时的临界角C。
N A θ1
O
θ2 N'
空气 介质
sin 90 1 n sin C sin C
1、全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）
45
45
45 45
45
全反射棱镜典型应用
Hale Waihona Puke BN θ2 O θ3 θ1 N'
空气
N O θ3 A C N' θ1
全反射课件
⌒ ⌒
C=450. 折射角r=300.
θ=450. CD=Πr/4
类型
有关临界问题的求解
7.在厚度为d、折射率为n=2的大玻璃板下表面,有 一个半径为r的圆形发光面,为了从玻璃板的上方看 不见这个圆形发光面,可在玻璃板的上表面贴一块 圆形纸片,问所贴纸片的最小半径应为多大？
解：1.设发光面发出的光射到 A点，发生刚全反射。 则n=1/sinc , c=300,
四、临界角
空气 玻璃
四、临界角
空气 玻璃
C
四、临界角
1、我们把光从某种介质射向真空或空气时使折射 角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角。
2、公式：
1 sin C n
。
空气 玻璃
C
2.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 ]
Sinr=4/√42+h2
小结
1、光疏介质、光密介质 定义
1 临界角C sin C n
2、全反射
全反射的产生条件
全反射棱镜 3、全反射原理的应用实例 光导纤维 海市蜃楼
五、全反射的应用实例
3、海市蜃楼
五、全反射的应用实例
1、光导纤维
光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率
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.
△r=dtanc=dtan300.
C=450. 折射角r=300.
θ=450. CD=Πr/4
类型
有关临界问题的求解
7.在厚度为d、折射率为n=2的大玻璃板下表面,有 一个半径为r的圆形发光面,为了从玻璃板的上方看 不见这个圆形发光面,可在玻璃板的上表面贴一块 圆形纸片,问所贴纸片的最小半径应为多大？
解：1.设发光面发出的光射到 A点，发生刚全反射。 则n=1/sinc , c=300,
四、临界角
空气 玻璃
四、临界角
空气 玻璃
C
四、临界角
1、我们把光从某种介质射向真空或空气时使折射 角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角。
2、公式：
1 sin C n
。
空气 玻璃
C
2.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 ]
Sinr=4/√42+h2
小结
1、光疏介质、光密介质 定义
1 临界角C sin C n
2、全反射
全反射的产生条件
全反射棱镜 3、全反射原理的应用实例 光导纤维 海市蜃楼
五、全反射的应用实例
3、海市蜃楼
五、全反射的应用实例
1、光导纤维
光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率
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.
△r=dtanc=dtan300.
13.2 全反射
演示观察
全反射实验演示: θ3
θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
Θ3=900 θ1 θ2
二.全反射
1.全反射： 光从光密介质射入光疏介质时，当入射角 增大到某一角度时，折射角达到90°，折 射光线完全消失，只剩下反射光的现象。
• 水或玻璃中的气泡特别亮
•炎热夏天的柏 油马路,看到路
面特别明亮
海市蜃楼
第十三章 光
一.光疏介质与光密介质
介质 折射率 介质 折射率
光疏介质:折射率小的介质。 金刚石 2.42 岩盐 的介质。 碳
1.63
酒精
1.36
玻璃 1.5~ 1.8 水
1.33
水晶 1.55 空气 1.00028
显微镜 照相机
望远镜
潜望镜
潜 望 镜
潜望镜
2.光导纤维
（1）结构和原理：光导纤维 （简称光纤）的直径只有几 微米到一百微米，由内芯与 外套两层组成,内芯一般由玻 璃、石英或透明塑料制成。 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。
光导纤维
把光导纤维聚集成束，使 纤维在两端排列的相对位 置相同，图像就可以从一 端传到另一端了．
海市蜃楼的原 因空：气密度随温度 升高而减少，折 射率也随之减少。
光在折射率分布 不均匀的空气中 传播时产生了全
反射现象。
（2)夏日“淋湿”的马路 (原因同沙漠蜃景产生的原因）
(3)水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮
全反射实验演示: θ3
θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
θ3 θ1 θ2
Θ3=900 θ1 θ2
二.全反射
1.全反射： 光从光密介质射入光疏介质时，当入射角 增大到某一角度时，折射角达到90°，折 射光线完全消失，只剩下反射光的现象。
• 水或玻璃中的气泡特别亮
•炎热夏天的柏 油马路,看到路
面特别明亮
海市蜃楼
第十三章 光
一.光疏介质与光密介质
介质 折射率 介质 折射率
光疏介质:折射率小的介质。 金刚石 2.42 岩盐 的介质。 碳
1.63
酒精
1.36
玻璃 1.5~ 1.8 水
1.33
水晶 1.55 空气 1.00028
显微镜 照相机
望远镜
潜望镜
潜 望 镜
潜望镜
2.光导纤维
（1）结构和原理：光导纤维 （简称光纤）的直径只有几 微米到一百微米，由内芯与 外套两层组成,内芯一般由玻 璃、石英或透明塑料制成。 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。
光导纤维
把光导纤维聚集成束，使 纤维在两端排列的相对位 置相同，图像就可以从一 端传到另一端了．
海市蜃楼的原 因空：气密度随温度 升高而减少，折 射率也随之减少。
光在折射率分布 不均匀的空气中 传播时产生了全
反射现象。
（2)夏日“淋湿”的马路 (原因同沙漠蜃景产生的原因）
(3)水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮
高中物理 13.2 全反射课件 新人教版选修34
后从它的另一端全部射出,必须使光线在光导纤维中发生全反射现象。
要使光线在光导纤维中经历的时间最长,就必须使光线的路径最长,即光
1
n
对光导纤维的入射角最小。光导纤维的临界角为 C=arcsin 。
L
=nL。
C
c
光在光导纤维中传播的速度为 v= 。
n
2
d
nL
L
所需最长时间为 tmax= = c =
c
n
是光疏介质;由 v= 可知,光在光密介质中的速度较小。
第十四页，共19页。
2.关于全反射,下列叙述中正确的是(
)
A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱
B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象
C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象
D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象
(2-C)
第八页，共19页。
sin
7
α= 。
3
1.由折射定律知,光由光疏介质射入光密介质,折射角小于入射角;
光由光密介质射入光疏介质,折射角大于入射角,所以全反射只有光由
光密介质射入光疏介质时才可能发生。
1
n
2.公式 sin C= 只适用于光由介质射向真空(或空气)时的临界角计
算,即 C 为介质对真空(或空气)的临界角。
一、全反射
1.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。
2.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,
折射光线就会完全消失,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
要使光线在光导纤维中经历的时间最长,就必须使光线的路径最长,即光
1
n
对光导纤维的入射角最小。光导纤维的临界角为 C=arcsin 。
L
=nL。
C
c
光在光导纤维中传播的速度为 v= 。
n
2
d
nL
L
所需最长时间为 tmax= = c =
c
n
是光疏介质;由 v= 可知,光在光密介质中的速度较小。
第十四页，共19页。
2.关于全反射,下列叙述中正确的是(
)
A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱
B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象
C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象
D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象
(2-C)
第八页，共19页。
sin
7
α= 。
3
1.由折射定律知,光由光疏介质射入光密介质,折射角小于入射角;
光由光密介质射入光疏介质,折射角大于入射角,所以全反射只有光由
光密介质射入光疏介质时才可能发生。
1
n
2.公式 sin C= 只适用于光由介质射向真空(或空气)时的临界角计
算,即 C 为介质对真空(或空气)的临界角。
一、全反射
1.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。
2.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,
折射光线就会完全消失,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