选择性必修 第一册第四章 光及其应用第三节 光的全反射与光纤技术公开课课件ppt

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【问题思考】光从空气斜射入水、玻璃等折射率较大的介质时，折射角总是小于入射角。由于光路可逆，当光从水、玻璃等介质射入空气时，折射角则会大于入射角。当入射角增大到某一角度时，折射角将达到90，此时如果继续增大入射角，将会出现什么情况呢？
光导纤维的工作原理及光纤技术的实际应用
（1）光疏和光密介质的定义 不同的介质折射率不同，我们把折射率小的介质称为光疏介质，折射率大的称之为光密介质；（2）光疏介质和光密介质的比较
1. 光疏介质和光密介质
结论：如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远、而且越来越弱，反射光却越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光。
（1）定义 当光从光密介质斜射入光疏介质时，入射光线全部被反射会光密介质中，这种现象叫做光的全反射；（2）临界角：折射角等于90°时的入射角，记作ic 。 由光的可逆性可知：（3）光发生全反射的两个必要条件：①光线从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角ic
介质折射率越大，临界角越小
（4）对全反射的理解①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。②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，反射光的能量等于入射光的能量。
（1）水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光射到气泡上发生了全反射；（2）熏黑的铁球放人水中,看起来会变得特别亮,是由于光射到球和水面之间的空气层发生了全反射。（3）海市蜃楼和沙漠蜃景都是由光的全反射形成的；（4）炎热的夏天,在公路上向远处看去,有时路面显得格外明亮光滑,就像被水淋过一样,这也是种蜃景。
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1～100 μm，如图所示，它是由内芯和外套两层组成，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，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像。
用水柱导光现象解释光纤导光原理
3.光纤的应用携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信。4.光纤通信的优点光纤通信的主要优点是容量大，此外，光纤传输还有衰减小、抗干扰性强等多方面优点。
1. (多选)关于全反射，下列说法中正确的是(　　)A.光从光密介质射入光疏介质时可能发生全反射B.光从光疏介质射入光密介质时可能发生全反射C.光从折射率大的介质射入折射率小的介质时可能发生全反射D.光从其传播速度大的介质射入其传播速度小的介质时可能发生全反射
3. 如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层用折射率比玻璃小的介质包覆。若光自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光传递方式的叙述，正确的是(　　)A.不论θ为何值，光都不会发生全反射B.不论θ为何值，光都会发生全反射C.θ够小时，光才会发生全反射D.θ够大时，光才会发生全反射
解析　发生全反射的条件之一是入射角i要大于临界角iC，即在光纤中的入射角i应满足i＝90°－θ≥iC，θ≤90°－iC，故选项C正确。
4. 如图所示是一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，O为圆心，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°，真空中光速c＝3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6。则(　　)A.此单色光在该有机玻璃中传播的速度为1.875×108 m/sB.此单色光在该有机玻璃中的折射率为1.8C.此单色光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°D.若将该材料做成长为300 km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s
一、光的全反射现象1. 当光从光密介质斜射入光疏介质时，入射光线全部被反射会光密介质中，这种现象叫做光的全反射，恰好发生全反射时的角度为临界角ic(或C)；2. 临界角公式：3. 全反射的两个必要条件：①光线从光密介质射入光疏介质； ②入射角大于或等于临界角ic；二、光导纤维的工作原理和应用1.原理：光导纤维就是全反射原理的一个重要应用。2.构造：由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率，以合适角度进入光纤的光能够在纤芯和包层的界面上发生全反射。3.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。4.光纤通信的主要优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性强。