1.2全反射臨界角

1、1.2 全反射 臨界角,問(wèn)題引入,全反射,臨界角的計(jì)算,全反射的應(yīng)用,,,,“坐井觀天”是個(gè)有歷史典故的成語(yǔ)，這個(gè)貶義詞常被用來(lái)形容某人閱歷狹窄，跟它相仿的成語(yǔ)還有“井底之蛙”。,空桶底之蛙，它的視野被桶口所限，有看不到的死角。而當(dāng)桶中注滿水之后放進(jìn)一條魚(yú)，魚(yú)兒雖然躲在水下卻能對(duì)水面上的世界一覽無(wú)遺。,問(wèn)題引入,井底之蛙,水中之魚(yú),,,,,一、 全反射,兩介質(zhì)相比較，折射率小的為光疏介質(zhì)，折射率大的為光密介質(zhì)。,1. 光疏介質(zhì)和光

2、密介質(zhì),2. 全反射現(xiàn)象,（1）光從光疏介質(zhì)射到光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角，并小于90°；,（2）光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，折射角可等于或大于90°。,,,,,3. 全反射,入射光線在介質(zhì)分界面上被全部反射的現(xiàn)象。,（3）如果再增大入射角，光線就會(huì)全部被反射，這就是全反射現(xiàn)象。,,,,,（2）入射角等于或大于臨界角。,（1）光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)；,5. 全反射的條件,4. 臨界角 折射

3、角等于90o時(shí)的入射角叫臨界角。,,,,,二、 臨界角的計(jì)算,真空（或空氣）的折射率為1，相對(duì)于其他介質(zhì)總是光疏介質(zhì)。當(dāng)光從折射率為n 的介質(zhì)進(jìn)入真空或空氣時(shí)，,上式表明，在其他介質(zhì)與真空或空氣的界面上，折射率越大的介質(zhì)其臨界角越小，越容易發(fā)生全反射。,注意：上式只適用于光線從介質(zhì)到真空（或空氣）。,,,,,,幾種介質(zhì)對(duì)真空或空氣的臨界角,,,,,,,,,三、全反射的應(yīng)用,1. 全反射棱鏡 橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。

4、,當(dāng)光線從玻璃射向空氣的入射角為45o時(shí)，入射角大于玻璃對(duì)空氣的臨界角，光線在玻璃與空氣的界面上發(fā)生了全反射。,,,,,2.角反射器 它是由三個(gè)互相垂直的反射平面組成的反射器。射入角反射器的光線，不論其方向如何，都會(huì)被沿入射方向的反方向反射出去。,角反射器的反射面可以是平面鏡，也可以是兩種介質(zhì)的界面。,角反射器是激光測(cè)距的主要器具, 只要激光射中它,反射光就能返回原處。,角反射器被廣泛應(yīng)用于各種車(chē)輛的尾部和一些醒目標(biāo)志。,,,,,3.

5、 光導(dǎo)纖維 (1)光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維是直徑只有幾微米到100?m左右，由內(nèi)芯和外套組成，光線就在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。,光導(dǎo)纖維，直徑只有幾微米到100 ?m,光在彎曲的玻璃棒中的全反射,,,,,(2)光纖通信 光纖通訊是利用光導(dǎo)纖維來(lái)傳導(dǎo)光波，并在光波上加載信息的通訊方式。早在1870年，英國(guó)物理學(xué)家廷德?tīng)柺状卧趥惗氐膶?shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)現(xiàn)了光導(dǎo)纖維的原理，改變了光只能沿直線傳播的局限性--光可以沿著光纖沿曲線前進(jìn)。

6、但他的研究并沒(méi)有立刻得到利用，直到1955年，英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院的卡帕爾博士才成功地制成了光導(dǎo)纖維。現(xiàn)在，光纖通訊已經(jīng)成為一種先進(jìn)、快速的通訊方式被廣泛地利用。光導(dǎo)纖維是傳送激光的通道。它是具有特殊化學(xué)性能的材料，一般由超純石英或特殊光學(xué)玻璃制成，直徑非常小，大約只有幾微米到幾百微米,連同它的保護(hù)涂層一起才只有一根頭發(fā)那么粗。用于通訊的光纖有很多根光導(dǎo)纖維集塑束而成，中間用鋼棒或尼龍棒加固。,,,,,例1 紅、黃、綠三種單色光以相同的入

7、射角從同一介質(zhì)射向空氣。綠光的折射率大于黃光的折射率，黃光的折射率又大于紅光的折射率，若黃光在界面上恰好發(fā)生全反射，則 （ ）,(A)紅光一定能發(fā)生全反射。(B)綠光一定能發(fā)生全反射。(C)只有紅光從介質(zhì)進(jìn)入空氣。(D)只有綠光從介質(zhì)進(jìn)入空氣。,分析,sinα0 = 1 / n,答：綠光一定能發(fā)生全反射；只有紅光從介質(zhì)進(jìn)入空氣。,B,,,,,例2 在水中的魚(yú)看來(lái)，水面和岸

8、上的所有景物，都是出現(xiàn)在頂角為 97°的倒立圓錐里，為什么？,分析：,48.5°,48.5°,97°,,,,,,,,練 習(xí),2. 欲使光在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生全反射，下列說(shuō)法正確的是 （ ） (A) 光從真空射向介質(zhì)，入射角足夠小