高中物理 人教版选择性必修一第四章 2 全反射课件.pptx

1、第四章光2全反射1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性.2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象.3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的 光路图.4.了解全反射棱镜和光导纤维.学习目标梳理教材夯实基础探究重点提升素养随堂演练逐点落实课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质.(2)光密介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质.(3)光疏介质与光密介质是 (填“相对”或“绝对”)的.2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，光线完全消

2、失，只剩下 光线的现象.一、全反射小大折射反射梳理教材夯实基础相对(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90时的入射角.用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C .(3)全反射发生的条件光从 介质射入 介质.入射角 临界角.光密光疏等于或大于1.形状：截面为 三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生 ，与平面镜相比，它的反射率很高.等腰直角二、全反射棱镜全反射1.原理：利用了光的 .2.构造：由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的 ，光传播时在内芯与外套的界面上发生 .3.光导纤维除应用于

3、光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等.4.光纤通信的优点是传输容量 、衰减 、抗干扰性及保密性强等.全反射三、光导纤维大全反射大小1.判断下列说法的正误.(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象.()(2)光密介质是指密度大的介质.()(3)制作全反射棱镜的材料的折射率一定大于 .()(4)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质.()(5)光在光纤中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射.()即学即用2.一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则该介质的折射率为_；逐渐增大入射角，光线将_(填“能”或“不能”)发生全反射；若使光发生全反射，应使光从_射入_，且入射角大于等于_.图图1能介质

4、45真空导学探究导学探究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？答案不正确.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.一、全反射探究重点提升素养1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质和光密介质的比较知识深化光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的.任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质.(3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小.例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精

5、是光密介质.2.全反射(1)全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质.入射角大于或等于临界角.(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，即折射光线的能量减小，反射光强度增强，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.3.不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射，说明频率越高的色光在同一种介质中的折射率越大.例1某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)命题角度1

6、对全反射的理解解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.例2一束光以45的入射角从AB面射入如图2所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n .试求进入AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路.命题角度2全反射的计算图图2答案30光路图见解析解析设光由AB面上的O点射入，由折射定律得，设光线射到AE面上的D点，由几何关系得ODBE，由几何知识可知光线在AE面上的入射角为45.因为45，故光线在AE面上发生全反射，由几何知识可知，光线将垂直BE面射出，其光路图如图所示.导学探究如图3所示，已知玻璃的折射率为1.5，图甲中当光线

7、垂直BC面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？图乙中当光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？二、全反射棱镜答案45能发生全反射45能发生全反射图图3入射方式项目方式一方式二方式三光路图 入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光线方向改变角度901800(发生侧移)全反射棱镜改变光路的几种情况知识深化例3空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图4所示.方框内有两个折射率n1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是图图4解析四个选项的光路图如图所示：可知B项正确

8、.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，直径只有几微米到一百微米，如图5所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率.三、光导纤维图图5(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信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像.2.光导纤维的折射率：设光导纤维的折射率为n，当入射角为1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C ，n ，C290，由以上各式可得：sin 1 .由图6可知：当1增大时，2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角减小，当190时，若C，则所有进入光导

9、纤维中的光线都能发生全反射，即解得n .图图6以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比大些.例4(2019山东省第一次模拟)如图7所示，将由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中.某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出.若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2出射，则此介质的折射率为图图7解析如图所示.光线在右端界面上发生折射，入射角为90C，折射角为，1.(对全反射的理解)(多选)如图8所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说

10、法正确的是A.假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D.假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线 的亮度大1234随堂演练逐点落实图图82.(全反射棱镜的应用)(2018包头九中高二下期末)自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯由透明介质制成，其外形如图9甲所示，下列说法正确的是A.汽车灯光从左面射过来，

11、在尾灯的左表面发生 全反射B.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生 全反射C.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射1234图图93.(光导纤维)如图10所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是A.n1n2，光通过光缆的时间等于B.n1n2，光通过光缆的时间等于D.n1n2，光通过光缆的时间大于图图101234解析光从光密介质射入光疏介质，才可能发生全反射，故n

12、1n2；12344.(全反射的计算)(2019绵阳市东辰国际学校期中考试)为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图11所示.已知水的折射率为 ，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为1234图图11解析只要从大头针末端发出的光线射到圆形薄软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，1234考点一对全反射的理解1.(多选)已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是A.从玻璃射入水晶B.从

13、水射入二硫化碳C.从玻璃射入水中D.从水晶射入水基础对点练课时对点练123456789 101112解析发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，光疏介质折射率较小，故A、C、D正确.132.(多选)如图1所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面和界面.光线从界面射入玻璃砖，再从界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，则A.只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全 反射现象B.只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全 反射现象C.不管入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大，光线在界面上

14、都不可能发生全反射现象123456789 101112图图113解析在界面上光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，选项C正确；123456789 101112在界面上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面和界面平行，光由界面进入玻璃后再到达界面，在界面上的入射角等于在界面上的折射角，入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D正确.133.(多选)已知某介质对一单色光的临界角为C，则A.该介质对此单色光的折射率等于B.此单色光在该介质中的速度等于csin C(c是光在真空中的传播速度)C.此单色光在该介质中的波长是在

15、真空中波长的sin C倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的123456789 10111213123456789 101112设此单色光的频率为f，在真空中的波长为0，在该介质中的波长为，由波长、频率、光速的关系得c0f，vf，此单色光由真空射入该介质时，频率不发生变化，选项D错误.13考点二全反射现象的应用4.光导纤维的结构如图2所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是A.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B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯 与外套的界面上发生全反射C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的

16、界面上发生折射D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用123456789 101112图图213解析光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对.123456789 101112135.光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用.如图3所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知ABO127，BOC120，真空中光速c3108 m/s，sin 530.8，cos 530.6.则A.光在该有机玻璃中的传播速度为1.875108 m/sB.光

17、在该有机玻璃中的折射率为1.8C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53D.若将该材料做成长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1103 s123456789 101112图图313123456789 101112所以发生全反射的临界角不是53，故C错误；当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，13考点三全反射的计算6.如图4所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射，该棱镜材料的折射率为123456789 101112图图4137.(2019金华市十校高二上

18、期末)如图5所示是一个柱体棱镜的横截面图，图中MN为 圆弧，点E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n ，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线能从棱镜NM弧面射出的范围是A.NE1 B.NF1 C.NG1 D.NH1123456789 101112图图513则由题意可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时恰好发生全反射.当入射点在G1点的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧面射出.当入射点在G1点的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆弧面N

19、G1射出，故选C.123456789 101112138.(2019江苏卷)如图6所示，某L形透明材料的折射率n2.现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为.为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求的最大值.123456789 101112图图6答案6013解析光线射到AB面时不射入空气，123456789 101112且C90得60.13123456789 101112图图7能力综合练9.在北方寒冷的冬天，有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观，这是空气中的水蒸气在极冷的大气里凝结成了小冰晶，太阳光线通过冰晶发生折射的缘故.如图7所示为太阳光照射到六角形冰晶上折射的光路图，a、b是太

20、阳光中的两种单色光，由此可以判断，冰晶对单色光a的折射率_(填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度_(填“大”或“小”).如果让太阳光从水中射向空气，逐渐增大入射角，则a、b两种单色光中，单色光_(填“a”或“b”)更容易发生全反射.小于大b13解析光从空气斜射到冰晶上，由于折射率不同，由题图可知，单色光b偏折较大，单色光a偏折较小，123456789 101112所以此冰晶对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率；根据v 可知，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度大；根据sin C 知，单色光b的临界角较小，所以

21、单色光b比单色光a更容易发生全反射.1310.(2019长春市实验中学期末)如图8所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABO，A30，B60.一束平行于AO边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AO边发生反射后从BO边的M点射出.若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等.(1)求三棱镜的折射率；图图8123456789 101112答案见解析13123456789 101112解析因为光线在P点的入射角和在M点的折射角相等.知光线在AB面上的折射角等于光线在BO面上的入射角.根据几何关系知，光线在AB面上的折射角为30.13(2)在三棱镜的AO边是否有光线透出，写出分析过程.(不考虑多次反射)123

22、456789 101112答案见解析解析光线在AO面上的入射角为60.因为sin 60sin C，故光线在AO面上发生全反射，无光线透出.1311.一足够大的水池水深h m，水池底部中心有一点光源S，其中一条光线斜射到水面上，其在水面上的反射光线和折射光线恰好垂直，并测得点光源S到水面反射点的距离L2 m.求：(1)水的折射率n；123456789 10111213123456789 101112解析设入射角、反射角、折射角分别为、和，如图所示，由反射定律可知30，则9060.13(2)水面上能被光源照亮部分的面积(取3).答案4.5 m2解析设点光源S射向水面的光线发生全反射的临界角为C，1

23、23456789 1011121312.如图9所示，abc是一块用折射率n2的玻璃制成的透明体的截面，ab是半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，aOc60.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的.求黄亮部分的弧长.123456789 101112图图913123456789 101112解析假设光线MN射到ab界面上时恰好发生了全反射，则MN上方的光线一定在界面ab上发生了全反射，因此只有射到界面Nb上的光线才能射出透明体，界面Nb部分是黄亮的.1313.(多选)(2020厦门一中高二下学期期中)夏天，海面上的下层空气的温度比上层低.我们设想海面上的空

24、气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射.人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图10所示，下列说法中正确的是A.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C.A是蜃景，B是景物D.B是蜃景，A是景物123456789 101112图图10拓展提升练13解析由题意，夏天海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，折射率也比上层大，故A正确，B错误；我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的.远处的景物发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“海市蜃楼”现象.可见，题图中A是全反射形成的蜃景，B是景物，故C正确，D错误.123456789 10111213本课结束更多精彩内容请登录：