光的全反射

新课标资源网新课标资源网 wx.jtyjy.comwx.jtyjy.com 老师都说好老师都说好 !! 光的全反射教学目标：1、理解光的全反射现象2、掌握临界角的概念和发生全反射的条件3、了解全反射现象的应用

说明：有关临界角目前高考中的要求是理解其概念，知道计算式，而不要求会利用临界角的公式进行有关计算，请同学们酌情处理

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问：光从一种介质进入另一种介质时会发生什么现象呢？一般，光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，还有反射现象。光路图如下：

H2O

S

ii’

r


假设水中有一个可以移动激光器 S ，它发出的光线从水射向空，入射角为 i ，反射角为 i’ ，折射角为 r 。因为是从光密介质射向光疏介质， r>i’

H2O

S

ii’

r当 S 移动时，入射角 i 增大，则反射角和折射角都增大

当入射角增大到 C 时，折射角刚好增达到 900 。

C


下面让我们通过演示实验，看一看将会发生什么现象。

若入射角继续增大呢？

实验：让一束激光从半圆形玻璃砖的弧面沿半径射到 AB 界面的 O 点。（如图）

旋转玻璃砖，改变入射角 i ，我们可以看到：


入射角 i 增大时，折射角 r 也增大，折射光线越来越暗，反射光线却逐渐变亮；当入射角 i 增大到某一角度时，折射角 r 达到 900 ，折射光线就完全消失了，只剩下反射光线，这种现象叫全反射折射角为 900 时的入射角叫做临界角，用C 表示。


可见：入射角增大的过程中，折射角也增大，这是一个量变过程；当入射角达到临界角和大于临界角时，就引起质变，出现了全反射现象。

所以光在两种介质界面不一定同时存在着反射和折射现象。


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，为了说明光导纤维对光的传导作用，我们做下面的实验．


弯曲的玻璃棒能传光


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．

把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，图像就可以从一段传到另一端了．

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

内窥镜的结构

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

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．


请同学们思考下面几个问题：1 、如果激光束从空气直接射到玻璃砖的直径 AB 界面上，还会不会发生全反射？2 、要满足什么条件，才可以发生全反射呢？

3 、对于某种介质，它的临界角是多大呢？


思考得怎么样？我们一起来完成吧。

发生全反射的条件：1 、光必须从光密介质射向光疏介质2 、入射角必须大于（或等于）临界角临界角：设某种介质的折射率为 n ，则有：

cn

sin90sin 0

n

c1

sin


【例】如图所示， EF 和 MN 是长方形玻璃砖两平行侧面，将其置于空气中，一束光线射到玻璃砖的 EF 面上．若入射角逐渐增大到靠近界面，关于能否发生全反射的判断，下列说法中正确的是 ( 　　 )

A ．在 EF 面上不可能，在 MN 面上有可能

　　 B ．在 EF 面上有可能，在 MN 面上不可能

　　 C ．在 EF 和 MN 面上都有可能

　　 D ．在 EF 和 MN 面上都不可能

例题解析：


解：根据发生全反射须满足的两个条件，光在 EF 面是空气射入玻璃，即是从光疏介质射入光密介质，不可能发生全反射．在 MN 面上，光是从玻璃射向空气，满足第一个条件；光从光密介质射向光疏介质；但其入射光线即是光线通过 EF 界面后的折射光线．故其入射角 i’的大小是受限制的，如图乙所示，由于 i<90° ，据折射定律 sini/sinr=n．有 sinr<1/n，即 r<c，又据平面几何知识 i’=r，即也有 i’<c，不满足发生全反射的第二个条件，所以在 MN 界面上也不能发生全反射．正确的选项为 D ．

　　 [注意 ] 发生全反射的两个条件缺一不可，其中任何一个条件均只是发生全反射的必要条件，不是充分条件，只有同时满足这两个条件才能发生全反射．


你还知道哪些全反射的现象呢？

光的全反射

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