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,,高中物理·選修3-4·魯科版,,,第2講 光的全反射 光導纖維及其應用,[目標定位] 1.知道光疏介質、光密介質、全反射、臨界角的概念.2.理解全反射的條件，能計算有關問題和解釋相關現象.3.了解光導纖維的工作原理和光導纖維在生產、生活中的應用.4.知道全反射棱鏡的原理．,大于,折射,入射角,,,3．光疏介質和光密介質 折射率較 的介質叫做光疏介質，折射率較 的介質叫做光密介質． 4．發(fā)生全反射的條件：光由 介質射入 介質，且入射角 臨界角．,小,大,光密,光疏,大于等于,想一想 當光從水中射入玻璃的交界面時，只要入射角足夠大就會發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為什么？ 答案 不正確．要發(fā)生全反射必須光從光密介質射入光疏介質．而水相對玻璃是光疏介質，所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射．,二、對全反射現象的解釋 1．全反射現象：海水的浪花呈白色、魚缸中上升的氣泡亮晶晶，在沙漠里看到的蜃景、炎熱夏天的路面格外明亮光滑． 2．全反射棱鏡 全反射棱鏡的截面為 三角形．它的反射性能比鍍銀的平面鏡 ，精密的光學儀器用它代替鍍銀平面鏡來反射光線．,直角等腰,更好,三、光導纖維及其應用 1．光導纖維的工作原理 (1)光導纖維：把石英玻璃拉成直經幾微米到幾十微米的細絲，然后再包上折射率比它 的材料，就制成了光導纖維，簡稱光纖． (2)傳導原理：光纖一般由折射率較高的玻璃內芯和折射率較低的外層透明介質組成．光在光導纖維內傳播時，由光密介質(n1)入射到光疏介質(n2)，若入射角 ，光就會在光纖內不斷發(fā)生全反射．,小,i≥C,2．光纖通信 光導纖維具有質地輕、彎曲自如、傳光效率高、抗機械振動、耐腐蝕性好、能量損耗 、抗干擾能力 、保密性好等優(yōu)點，光纖通信的容量比微波通信高103～104倍.,小,強,一、對全反射的理解 1．對光疏介質和光密介質的理解 (1)光疏介質和光密介質是相對而言的，并沒有絕對的意義． (2)光在光密介質中的傳播速度比在光疏介質中傳播速度?。?(3)光若從光密介質進入光疏介質時，折射角大于入射角；反之，光由光疏介質進入光密介質時，折射角小于入射角． (4)光疏和光密是從介質的光學特性來說的，并不是它的密度大?。?【例1】 關于全反射，下列敘述中正確的是 ( ) A．發(fā)生全反射時仍有折射光線，只是折射光線非常弱 B．光從光密介質射向光疏介質時，一定會發(fā)生全反射現象 C．光從光密介質射向光疏介質時，可能不發(fā)生全反射現象 D．光從光疏介質射向光密介質時，可能發(fā)生全反射現象,解析 發(fā)生全反射時折射光線的能量為零，折射光線消失，所以選項A錯誤；發(fā)生全反射的條件是光從光密介質射向光疏介質，且入射角大于或等于臨界角，二者缺一不可，所以選項B、D錯誤．選項C正確． 答案 C,答案 D,二、全反射的應用 1．全反射棱鏡 (1)特點： ①當光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高． ②反射面不必涂敷任何反光物質，反射時失真?。?(2)全反射棱鏡改變光路的兩種常見情況．如圖4－2－1所示． 圖4－2－1,2．光導纖維 (1)原理：內芯的折射率比外套大，光傳播時在內芯和外套的界面上發(fā)生全反射． (2)優(yōu)點：容量大，衰減小，抗干擾性強等． (3)應用：光纖通訊，醫(yī)學上的內窺鏡等．,【例2】 光導纖維的結構如圖4－2－2所示，其內芯和外套材料不同，光在內芯中傳播，以下關于光導纖維的說法正確的是 ( ),圖4－2－2,A．內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面發(fā)生全反射 B．內芯的折射率比外套的小，光傳播時在內芯與外套的界面發(fā)生全反射 C．內芯的折射率比外套的小，光傳播時在內芯與外套的界面發(fā)生折射 D．內芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護作用,解析 光導纖維的內芯折射率大于外套的折射率，光在由內芯射向外套時，在其界面處發(fā)生全反射，從而使光在內芯中傳播，A對． 答案 A,【例3】 (2014·課標Ⅱ)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面．在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上．已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率．,解析 如圖，從圖形發(fā)光面邊緣的A點發(fā)出的一條光線射到玻璃上表面A′點恰好發(fā)生全反射，則由,,