第2节　全反射　光导纤维

《第2节　全反射　光导纤维》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、教学内容：光的全反射　　　　【基础知识导引】　　1．知道什么是光疏介质，什么是光密介质．　　2．理解光的全反射．　　3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决相关的实际问题．　　4．知道光导纤维及其应用．　　　　【教材内容全解】　　光亮的铁球在阳光下很刺眼，将光亮铁球加在试管上夹上，放在点燃的蜡烛上熏黑，然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，这时放在清水中的铁球变得比在阳光下更加光亮，这种现象就叫做全反射现象．　　1．全反射现象：　　概念：光传播到两种介质的表面时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折

2、射现象，而要全部返回原介质中传播的现象叫全反射现象．(如图19—18)　　2．发生全反射的条件：　　(1)光从光密介质入射到光疏介质　　①对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，亦即绝对折射率较大的介质，叫光密介质；而光在其中传播速度较大的介质，亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质．　　②光密介质和光疏介质是相对的．　　(2)入射角等于或者大于临界角　　临界角C：恰好发生全反射时入射角的大小．此时折射角等于90°．　　3．对于全反射的理解：　　(1)在前面的演示实验中，被蜡烛熏黑的铁球外表附着一层未燃烧完全的碳烛混合物，对于水来说是不

3、浸润的，当该球从空气进入水中时其外表附着一层很薄的空气薄膜，当有光线透过水照射到水和空气界面时，会发生全反射现象，故看起来较光亮．　　(2)自行车的尾灯，也是利用光的全反射的原理来制成的．所以建议大家利用平时观察到的物理现象，用科学知识来解释它的原理，从而更有利于巩固物理知识．　　4．光导纤维：　　光导纤维可以传递光信号、图像信号．　　(1)原理：光的全反射；　　(2)材料特点：有双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小；　　(3)实际应用：光纤通信、医用胃镜等．　　5．课后阅读材料：大气中的光现象——蒙气差、海市蜃楼、沙漠中的蜃景现象

4、．　　　　【难题巧解点拨】　　例1已知如图19—19所示，介质Ⅰ是空气，介质Ⅱ的折射率为，下列说法正确的是()　　A．光线a，b都不能发生全反射　　B．光线a，b都能发生全反射　　C．光线a能发生全反射，光线b不能发生全反射　　D．光线b能发生全反射，光线a不能发生全反射　　解析根据发生全反射的条件来看，光必须从光密介质入射到光疏介质时才有可能发生全反射，介质Ⅱ对空气来说是光密介质，所以光线a可能发生全反射，介质Ⅱ的临界角为：，所以：，c=45°．　　注意图中光线a给出的是与界面的夹角30°，而此时的入射角为60°>45°，故光线a能发生

5、全反射，而b光线是从空气射入介质，是从光疏介质到光密介质，当然不能发生全反射．故选C．　　点拨主要是清楚发生全反射的两个条件：从光密介质到光疏介质和入射角必须大于等于临界角．　　例2如图19—20所示，一束光线射到透明介质的A点，入射角为i，则()　　A．当i足够大时，在A点将发生全反射　　B．当i足够大时，从球内向外射出时将发生全反射　　C．无论i多大，在A点都不会发生全反射　　D．无论i多大，从球内向外射出时都不会发生全反射　　解析发生全反射的条件有两个：(1)光线从光密介质射向光疏介质；(2)入射角大于或等于临界角．因此光线在A点从

6、空气进入介质球时肯定不会发生全反射．光线从介质球向外射出时的入射角i′是随着i的增大而增大的．因此不少人认为B是正确的，其实，虽然随着i的增大，i′也在增大，但是i′的增大只是逐步接近临界角C，如图19—21所示，对于球上任意一点，球面法线一定过圆心O，设r为光线从A点射入时的折射角，i′为从B点射出时的入射角，它们为等腰三角形ABO的两底角，因此有i′＝r，根据折射定律，，即随着i的增大，r增大，但显然r不可能大于临界角C，故i′也不可能大于临界角，即光线从B点射出时，也不可能发生全反射．　　答案C、D　　点拨光线在界面上发生折射和反射

7、现象时，首先要搞清楚光密介质和光疏介质，在介质表面；折射和反射现象是同时发生的，尤其要注意光的多次反射问题；另外几何知识中角度的关系也是光学应用中的一个重点和难点．　　例3在水面下方2m处放一个小灯泡，在水面上能看见半径多大的光亮圈?水的折射率为．　　解析在水面上能看见光亮圈是水面下小灯泡发出的光穿过水面的光．如果水面下的光射向水面时，入射角大于等于临界角时，则光不能穿过水面，如图19—22所示，C为临界角，在AB区域内有光穿过水面．　　，．　　，　　水面上能看见光亮圈的半径为：2.27m　　答案2．27m　　点拨本题看似求光圈的半径，其

8、实是一道很典型的光的全反射问题．光要在界面上发生全反射，其必要条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角必须大于临界角．　　1．本题中如果用不透明的纸片把以O为圆心，AO为半径的圆形水面遮住，则