高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射备课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射备课课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了知识回顾，二全反射的应用，缩短镜筒的长度，提高反射率，海市蜃楼，内窥镜，光纤通信等内容，欢迎下载使用。
1、理解光的全反射的条件2、会解决全反射有关问题3、知道全反射的应用
一、光密介质与光疏介质
光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小
光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角。光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。
使折射角变为90°时的入射角
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
(1)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．(2)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的．(3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射两种现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．
一 对全反射的理解
1．光的折射、全反射中的三个“一”
一个规律：光的折射定律一个概念：折射率一个条件：全反射的条件
2．解答全反射类问题的技巧
要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角．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，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．
【例1】 一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角θ为锐角，折射率为.现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜．不考虑棱镜内部的反射．若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图所示)，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角θ可在什么范围内取值？
审题视角1.注意分析随投射到左侧面光线的入射角i减少，右侧面射出光线的方向变化.2.顶角为最大值时，垂直投射到左侧面的光线应在右侧面恰好发生全反射.
(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。(2)应用sin C＝1/n确定临界角。(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题。
注意分析投射到玻璃柱上表面上的所有光线经玻璃柱折射后，落在AB曲面上产生的入射角的变化情况.
水中和玻璃中的气泡，看起来特别明亮，
露珠是椭圆形的水珠，光由水珠内部射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射出来这些光路重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。
贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层空气的折射率小。从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样。
1、光线由AB面垂直入射
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
2、光线由AC面垂直入射
在AC面发生全反射，垂直由BC面出射．
在AB、 BC面发生两次全反射，垂直由AC面出射．
全反射的应用--全反射棱镜
各种玻璃的临界角为320-420
光垂直于它的一个界面射入，都会在内部发生全反射
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．
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%
在实际的潜望镜里用全反射棱镜代替平面镜
构造特点：双层，内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
全反射的应用二光导纤维
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
光导纤维在医学上的应用
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信．
光纤通信的主要优点是容量大、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．
全反射原理对奇妙自然现象的解释
在夏季，白昼海水湿度比较低，下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著。
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。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象
无论哪一种海市蜃楼，只能在无风或风力极微弱的天气条件下出现。当大风一起，引起了上下层空气的搅动混合，上下层空气密度的差异减小了，光线没有什么异常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。
全反射的应用—光导纤维
【例2】如图所示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c.(ⅰ)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(ⅱ)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间．
(1)为使光线可在玻璃丝中传播，α 角应大于或者等于临界角.
(2)光通过玻璃丝的时间等于光在玻璃丝中通过的路程除以光在玻璃丝中的光速.
【针对训练】半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。
(1)为使光线可在玻璃丝中传播，C 角应大于或者等于临界角.
(2)怎样求解光通过A、B两点间的距离?