高中光的全反射课堂教学课件ppt

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第3节　光的全反射第4节　光导纤维及其应用第4章 光的折射和全反射1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。2.理解全反射的条件，能进行相关的计算。3.了解光导纤维的工作原理及在实际中的应用。4.认识全反射棱镜。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　全反射现象　光导纤维及其应用知识点一　全反射及其产生条件知识点一　全反射及其产生条件 如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。请思考：(1)比较图甲、乙，逐渐增大入射角，反射角(光线)和折射角(光线)有什么变化？(2)观察图丙，有什么特点？提示　(1)图甲→图乙：入射角逐渐增大，反射角、折射角都逐渐增大；反射光越来越强，折射光越来越弱。(2)图丙中折射光线消失，反射光与入射光的亮度几乎相同，发生了全反射。1.光疏介质和光密介质(1)定义：对两种不同的介质，折射率______的介质称为光疏介质，折射率______的介质称为光密介质。(2)对光疏介质和光密介质的理解①光疏介质和光密介质是相对而言的。②光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度____。③光从光密介质射入光疏介质时，折射角______入射角；反之，光由光疏介质射入光密介质时，折射角______入射角。④光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小。较小较大小大于小于2.全反射(1)定义：当光从______介质射向______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____，而且越来越____，反射光却越来越____。当入射角增大到某一角度，使折射角达到________时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。这时的________叫作临界角。光密光疏远弱强90°入射角(3)发生全反射的条件①光从光密介质射入______介质。②入射角__________临界角。光疏大于等于【思考】1.“因为玻璃密度较大，所以一定是光密介质”，这种说法对吗？提示　不对。光密介质和光疏介质具有相对性，如玻璃相对于水是光密介质，而相对于金刚石则是光疏介质。光密介质和光疏介质与密度无关，与折射率有关。2.当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？提示　不正确。要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质。而水相对于玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射。A例1 (鲁科版教材P111例题改编)一束光线从折射率为1.8的玻璃射入空气，在界面上的入射角为45°。以下四幅光路图中完全正确的是(　　)对全反射的理解(1)全反射的条件①光从光密介质射入光疏介质。②入射角大于或等于临界角。(2)全反射的规律：发生全反射时，只有反射光没有折射光，反射光与入射光的能量相同，遵循反射定律。　　知识点二　全反射现象　光导纤维及其应用1.解释全反射现象(1)当熏黑的铁球放入水中时，球面与水之间形成________。日光从水照射到空气层时，会有部分光发生________，球看上去就变得锃亮了。(2)鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了________。(3)太阳光照射到沙地上，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率___,从远处物体射向地面的光，进入折射率较小的热空气层时被折射，当入射角______临界角时发生全反射，人们逆着反射光看去，就会看到远处物体的倒景。空气层全反射全反射小大于2.全反射棱镜(1)定义：截面为__________三角形的棱镜。(2)光学特性等腰直角①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生________，光射出棱镜时，传播方向改变了________。全反射90°②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在________上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了__________。(3)应用：代替镀银平面镜来反射光、应用于潜望镜等。直角边180°3.光导纤维(1)光路(2)光导纤维折射率的计算：设光导纤维的折射率为n，当入射光线的入射角为i时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示。【思考】 如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，折射率为1.5。(1)甲图中当光垂直BC面入射时，光到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？(2)乙图中当光垂直AC面入射时，光到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？B角度1　全反射现象例3 如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是(　　)A.远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B.远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见C.近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中D.光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小B角度3　光导纤维例5 (鲁科版教材P120节练习5改编)光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强，载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传到千里之外的另一端，实现光纤通信。如图长为L的一段直光导纤维，让一单色光线射向右侧截面某点，缓慢减小入射角α，发现减小至α＝60°时便不再有光从长侧面逸出。已知光在真空中的传播速度为c。求：(1)该光导纤维对这种单色光的折射率；(2)以不同入射角进入光纤的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间。解析　(1)当入射角减小至α＝60°时，光恰好在长侧面发生全反射，如图所示，随堂对点自测2D1.(全反射的条件)如图所示，一束光从介质a斜射向介质b，在两种介质的分界面上发生了全反射，下列判断正确的是(　　)A.光的入射角必须等于临界角B.光的入射角必须小于临界角C.a是光疏介质，b是光密介质D.b是光疏介质，a是光密介质解析　由全反射的条件知，光的入射角必须大于或等于临界角，故A、B错误；光从介质a射向介质b，在a、b介质的分界面上发生了全反射，则a是光密介质，b是光疏介质，故C错误，D正确。A2.(全反射的应用)(2024·河北邢台联考)如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是(　　)3.(全反射的分析与计算)(2024·福建三明期中)如图所示，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，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，求：(1)该液体对红光的折射率n；(2)该液体对红光的全反射临界角C。课后巩固训练3ACD题组一　全反射及其发生条件1.(多选)关于全反射，下列说法正确的是(　 　)A.光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射B.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射D.光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射解析　全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质，同一种光在不同介质中传播，传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质，故A、C、D正确，B错误。基础对点练BC2.(多选)如图所示，一束单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生折射，入射角为α，折射角为β，且α