1、第4单元：全反射教学要求:1、全反射现象及其发生条件; 2、临界角的计算； 3、全反射的应用。重点和难点:全反射现象及其发生条件。理科综合可考虑全反射的应用。教学用具:水槽、光源等。教学过程:一、光疏媒质与光密媒质 1、定义:1)、光疏媒质:两种媒质中折射率较小的媒质叫做光疏媒质.2)、光密媒质:两种媒质中折射率较大的媒质叫做光密媒质. 因,对光疏媒质,n较小,V较大. 对光密媒质,n较大,V较小.故也可以说,对于两种媒质,光在其中传播速度较大的是光疏媒质,光在其中传播速度较小的是光密媒质.反过来说,同一种光在光疏媒质中传播速度较大,在光密媒质中传播速度较小. 即： 对光疏介质 n较小 同一频
2、率的光在其中传播的V较大； 对光密介质 n较大 同一频率的光在其中传播的V较小。 2、理解:1)、光疏媒质光密媒质是相对而言的.只有对给定的两种媒质才能谈光疏媒质与光密媒质.没有绝对的光密媒质.如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n水1.33 n玻璃1.51.9 n金刚石2.42。 对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。2)、光疏媒质与光密媒质的界定是以折射率为依据的,与媒质的其它属性(如密度等)无关.例如：水和酒精，n水1.33n酒精1.36，酒精相对于水而言是光密介质，但水酒。二、全反射:1、全反射：当光从光密媒质进入光疏媒质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度
3、时,折射角等于900,此时,折射光完全消失入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射.2、临界角:1)、定义:光从光密媒质射向光疏媒质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母C表示.临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,发生全反射形象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态.当光由光密媒质射入光疏媒质时:若入射角iC,则不发生全反射,既有反射又有折射形象.若入射角iC,则发生全反射形象.2)、临界角的计算:A、任意两种媒质:n密、n疏: :n密对疏=,故临界角C=arcsin().其中, :n密、n疏分别为光密媒质和光疏媒质的绝对折射率.B、当光由某种媒质射入真空或空气时: .3、
4、发生全反射的条件:1)、光从光密媒质射向光疏媒质;2)、入射角大于或等于临界角,即iC.以上两个条件必须同时满足,缺一不可.三、全反射的应用:1、光导纤维光纤通讯：一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝,由内芯和外套组成,直径只有几微米到100微米左右,内芯的折射率大于外套的折射率.当光线射到光导纤维的端面上时,光线就折射进入光导纤维内,经内芯与外套的界面发生多次全反射后从光导纤维的另一端面射出,而不从外套散逸,故光能损耗极小. 图 1如果把光导纤维聚集成束使其两端纤维排列的相对位置相同,这样的纤维束就可以传送图像,如图1所示. 利用光导纤维可以弯曲传光,传像,可制作各种潜望镜,医用内窥
5、镜等.如图2所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的 一端面射入，当入射角i在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。当入射角为i时，光在棒的内侧面恰好发生全反射。由图可知，光在左端面折射时的折射角r=.由折射定律得：。故有：， 图 2。所以只要，光将全部从右端面射出。再如图3所示，一个横截面为矩形、折射率为n=1.5的玻璃条被弯成900，一束平行光由A端面射入。若矩形边长为d，则只要曲率半径R2d，光均能从B端射出。由图可知，只要a光线能发生全反射，则所有从A端入射的光均能发生全反射：sini=sinc=. 图 3解得：R2d.可见，光纤通迅中，只要光导纤维弯曲满足R，则光导纤维可以足够
6、细，楞弯成半圆及圆。1、 蜃景的成因和规律：夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小从而形成一具有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将发生偏转。如图4所示，设一束从远处景物A发出的光线a以入射角I由折射率为n处射入空气层。由折射定律有：nsini=n1sinr1(1) n1sinr1=n2sinr2.(2)联立（1）、（2）式可得： nsini=n2sinr2 依此类推：nsini=ncsinc, sinc=sini.可见，当n i一定时，从下层空气进入上层空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气的折射率决定的临界角时，就会全反射。人在C处逆着C光线看，可看到经全反射形成的倒立虚像；在B处逆着b光线看，也可看到经折射形成的正立虚像。总之。若人在较高处，看到的蜃景是由折射形成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像。作业：P195(1)(5)基础训练第六节
