粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 光的全反射与光纤技术教课课件ppt

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海市蜃楼是由于光的折射和部分全反射形成的
玻璃中的气泡看起来比较亮，是光在玻璃的表面发生全反射形成的
1．光疏介质和光密介质．(1)光疏介质：折射率较__(选填“大”或“小”)的介质．(2)光密介质：折射率较__(选填“大”或“小”)的介质．(3)光疏介质与光密介质是____(选填“相对”或“绝对”)的．
2．全反射现象．(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，折射角____入射角且随入射角增大而____．当入射角增大到一定角度，折射角将变成90°，继续增大入射角，折射角将大于90°，此时入射光线全部被反射回折射率较大的介质中，这种现象称为光的全反射．(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于______时的入射角．
3．全反射发生的条件．(1)光从____介质射入____介质．(2)入射角__________临界角．
1．原理：利用了光的______．2．构造：简称光纤．由纤芯和包层组成．包层的折射率比纤芯的__，光传播时在纤芯与包层的界面上发生______．3．光纤通信的优点是容量__、衰减__、抗干扰性强等．
2．光导纤维的结构如下图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是(　　)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．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折射D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析：光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A正确．
(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，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，反射光线的能量等于入射光线的能量．2．不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同，频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射．
【典例1】　(2024·江苏南通高二统考期中)如下图所示，边长为2a的正方体玻璃砖，中心有一单色点光源O，该玻璃砖对该光源的折射率n＝2，已知光在真空中传播的速度为c.求：
(1)光线从玻璃砖射出的最短时间tmin；
(2)从外面看玻璃砖被照亮的总面积S.
解答全反射类问题的技巧(1)光必须从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．(3)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时比例与实际相符，这样更有利于问题的分析．
3．由物镜、转像系统和目镜等组成的光学潜望镜最早应用于潜艇，直角三棱镜是转像系统的重要部件．如下图所示，ABC是等腰直角三棱镜，一束单色光沿平行于其底边BC的方向射向直角边AB，光束进入棱镜后直接射到另一直角边AC时，刚好能发生全反射．已知光在真空中的传播速度为c.求：
(1)该三棱镜对此单色光的折射率n；
(2)此单色光在该三棱镜中的传播速度v.
1．构造及传播原理．(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如下图所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率．(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出．光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．
【典例2】　下图所示的是一段光导纤维的简化图，光纤总长为L，已知光从左端射入光纤，在光纤的侧面上恰好能发生全反射．若已知该光纤的折射率为n，光在真空中传播速度为c，则求：
(1)光在该光纤中的速度大小；
(2)光从左端射入最终从右端射出所经历的时间．
5．(2024·江苏南通高二统考期末)光导纤维(简称光纤)由内芯和外套两层组成．如下图所示，某光纤内芯半径为a，折射率为n，外套折射率小于n，真空中的光速为c，传播的信号从光纤轴线上的O点射向光纤．
(1)若一段该光纤长为L，求光在该光纤中传播的最短时间．
(2)若光信号在光纤内芯中传播时相对外套的临界角为C，为保证射入光纤内芯的光信号在传播过程中发生全反射，求O点到光纤左端面距离的最小值．