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第三節(jié)光的全反射 對于兩種不同介質(zhì)來說 我們把折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì) 折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì) 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對的 一 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 如何理解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)只是相對而言的 比如我和下面一位比身高 介質(zhì)1 空氣 介質(zhì)2 介質(zhì)1相對介質(zhì)2是光疏介質(zhì) 介質(zhì)1與介質(zhì)2相對空氣都是光密介質(zhì) 2 3 n n2 幾種介質(zhì)的折射率 水相對于金剛石是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì) 相對于空氣呢 1 2 3 玻璃磚 空氣 折射角逐漸 折射光線亮度逐漸 反射角逐漸 反射光線亮度逐漸 當入射角增大到某一角度時 折射光線 所有光線全部反射 觀察演示實驗并回答隨著入射角的逐漸增大的過程中 二 全反射現(xiàn)象 光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)的界面時 全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象 1 3 光密介質(zhì) N N A O C 光疏介質(zhì) 在研究全反射現(xiàn)象中 剛好發(fā)生全反射時 即折射角等于90 的入射角 叫做臨界角 用C表示 當光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時 如果入射角等于或大于臨界角 就發(fā)生全反射現(xiàn)象 1 臨界角 發(fā)生全反射現(xiàn)象 臨界角 2 1 發(fā)生全反射的條件 1 光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì) 2 入射角等于或大于臨界角 2 臨界角與折射率之間的關(guān)系 當發(fā)生全反射時 折射角為900入射角為臨界角 用C表示 則有 三 全反射條件 例1 試求光從折射率為n的某種介質(zhì)中射向空氣 或真空 界面時的臨界角C 已知玻璃的折射率為 其臨界角多大 例2 某介質(zhì)的折射率為 一束光從介質(zhì)射向空氣 入射角為60 圖中哪個光路圖是正確的 晶瑩剔透的露珠 劣質(zhì)的玻璃中往往含有氣泡 這些空氣泡看上去比較亮 對這一現(xiàn)象有下列不同的解釋 其中正確的是 A空氣泡對光線有聚集作用 因而較亮 B 空氣泡對光線有發(fā)散作用 因而較亮 C 從空氣泡到達玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射 因而較亮 D 從玻璃到達空氣泡的界面處的光一部分發(fā)生全反射 因而較亮 D 魚眼里的世界 例 在水中的魚看來 水面上和岸上的所有景物 都出現(xiàn)在頂角約為97 6 的倒立圓錐里 為什么 C 水的折射率為1 33所以C 48 80則有圓錐頂角 2C 97 60 1 光導纖維 光纖通訊 一種利用光的全反射原理制成的能傳導光的玻璃絲 由內(nèi)芯和外套組成 直徑只有幾微米到100微米左右 內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率 當光線射到光導纖維的端面上時 光線就折射進入光導纖維內(nèi) 經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后 從光導纖維的另一端面射出 而不從外套散逸 故光能損耗極小 四 全反射的應用 光導纖維的用途很大 醫(yī)學上將其制成內(nèi)窺鏡 用來檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部 內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu) 光導纖維在醫(yī)學上的應用 光導纖維的用途很大 通過它可以實現(xiàn)光纖通信 光纖 光纖通信的主要優(yōu)點是容量大 衰減小 抗干擾性強 雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有20多年的 但是發(fā)展的速度是驚人的 1 光線由AB面垂直入射 橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡 2 光線由AC面垂直入射 變化90 變化180 全反射棱鏡 全反射原理在生活中的應用及對奇妙自然現(xiàn)象的解釋 A B C C B A 在AC面發(fā)生全反射 垂直由BC面出射 在AB BC面發(fā)生兩次全反射 垂直由AC面出射 全反射棱鏡 一般的平面鏡都是在玻璃的后面鍍銀 但是銀面容易脫落 因此對于精密的光學儀器 如照相機 望遠鏡 顯微鏡等 就需要用全反射棱鏡代替平面鏡 與平面鏡相比 它的反射率高 幾乎可達100 提高反射率 在實際的潛望鏡里用全反射棱鏡代替平面鏡 潛望鏡 如圖所示 自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理 它雖然本身不發(fā)光 但在夜間騎行時 從后面開來的汽車發(fā)出的強光照到尾燈后 會有較強的光被反射回去 使汽車司機注意到前面有自行車 尾燈的原理如圖所示 下面說法中正確的是 A 汽車燈光應從左面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射B 汽車燈光應從左面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射C 汽車燈光應從右面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射D 汽車燈光應從右面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射 C 如圖所示 一條長度為L 5 0m的光導纖維用折射率為n 的材料制成 一細束激光由其左端的中心點以 45 的入射角射入光導纖維內(nèi) 經(jīng)過一系列全反射后從右端射出 求 該激光在光導纖維中的速度v是多大 該激光在光導纖維中傳輸所經(jīng)歷的時間是多少 一束平行單色光從真空射向一塊半圓形的玻璃塊 入射方向垂直直徑平面 如圖 已知該玻璃的折射率為2 下列判斷中正確的是 A 所有光線都能通過玻璃塊B 只有距圓心兩側(cè)R 2范圍內(nèi)的光線才能通過玻璃塊C 只有距圓心兩側(cè)R 2范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃塊D 所有光線都不能通過玻璃塊