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高中物理选修3-4课件:4.2+3 光的全反射+光导纤维及其应用


由此可知 ( A )
A.介质A是光密介质 B.光在介质A中的速度大些
n sin A 1 sin B
C.介质A的折射率比介质B的小
D.光从介质A进入介质B不可能发生全反射
可 能
课堂练习
2.光线从某介质射入空气中,当入射角为300时,
其折射角为450,则这种介质对空气的临界角是 (B )
A.600 C.900
时,入射角逐渐增大到某一角度,光线全部被反
射回原光密介质的现象。 2、临界角概念:当光从光密介质射入光疏介质
时,折射角等于900角时的入射角叫做临界角。
用C表示。
思考
光由光疏介质射入光密介质时, 能 否发生全反射?
二、对全反射的理解
1、光从光密介质射入光疏介质;
2、入射角等于或大于临界角。 3、临界角C的大小:
思考 根据下列光路图回答问题
法线
空气
界 水面
逐渐增大入射角,折射角如何变化?
实验
1、折射角逐渐 增大;
2、折射光线亮度逐渐减弱 ;
3、反射角逐渐 增大

4、反射光线亮度逐渐增强 ;
5、当入射角增大到某一角度时
,折射光线 消失,所有光线全
部反射。
二、对全反射的理解
1、全反射定义:当光从光密介质射入光疏介质
tan
arcsin
1 n

R C
S
被蜡烛熏黑的金属小球在水中的全反射现象
为什么水中小球有些地方看起来很亮,有些地方不亮?
解释现象

金属球
空气膜
水中的球比原来亮了
1、光由光密介质射向光疏介质
玻璃
C
空气
2、入射角大于等于临界角C:
C
玻璃
空气
90°
nn =
sini 1sin90° s=inr =sisniCnC
3)光纤通信的优点:
1、容量大 2、衰减小 3、抗干扰性强
4)、光纤技术 ——光缆
二、光导纤维的应用
3、光纤照明
1)光纤照明的原理
2)光纤照明的优点 装饰性强、安全、维修方便
课堂小结
入射角大于 等于 临界角
发生全反射 现象条件
从光密介质射 入光疏介质
光导纤维
光导纤维应用
内窥镜 光纤通信 光纤照明
要使进入光导纤维中的光线都能发生全反射, 内芯的折射率至少多大?
理论探究:
既 θ = C ,则有:

θ1

θ2
θ
1
sinθ1
sinC =
n
n ,

sinθ2
,C + θ2 = 90°
可得:sin1 nsin2 ncosC n 1 sin2 C n2 1
由图知:当θ1增大时,θ2增大,入射角θ减小
B.450 D.300
n sin 45 =
2
2=
2
sin 30
1 2
sin C 1 C arcsin 2 45
n
2
课堂练习
3.水的折射率为n,距水面深度为h处有一点光源 ,岸上的人看见水面被点光源照亮的圆形区域 的直径多大?
解 设临界角为C,有
,即
故圆形区域的直径为
h
2R
2h
.
tan
C
2h
全反射棱镜
望远镜
三、全反射的应用
沙漠蜃景
三、全反射的应用
海市蜃楼
四、全反射的应用
光导 纤维
课堂小结
1、光疏介质:折射率较小的介质
光密介质:折射率较大的介质
定义
光从光密介质射入光疏介质
条件
2.全反射
入射角等于或大于临界角
临界角: sin C 1
n
应用: 全反射棱镜
课堂练习
1.光线由介质A进入介质B,入射角小于折射角,
由折射定律可得:n sin 900 sin C
临界角的正弦值: sin C 1 n
法线 真空 界面
C 介质
① 光线从光密介质到光疏介质 ② 入射角等于或大于临界角
二、对全反射的理解
例1、在水中的鱼看来,水面上和岸上的所有景物,都出 现在一个倒立的圆锥里,为什么?
96.0
三、全反射的应用
三、全反射的应用
复习回顾 观察下列光路图回答问题
法线 水
界 玻璃 面
法线 水
界 玻璃 面
一、光疏介质和光密介质
1.光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质. 2.光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.
玻璃相对于水是 光 密 介质 水相对于玻璃是 光 疏 介质
注意:“光密介质”和“光疏介质” 是相对而言 的,对其界定是以折射率为依据的。
次射到弧面EF上时____能___(填“能”“不能”
或“无法确定能否”)发生全反射.
当θ1=90°时,若θ=C,即有:
sin90° = n² - 1 解得n= 2
二、光导纤维的应用
1、内窥镜
内窥镜的结构
在医学上的应用
二、光导纤维的应用
2、光纤通信
1)光纤通信的原理


电信号

换器Biblioteka 光电转电信号


二、光导纤维的应用
2)、光纤通信应用
光纤
可视电话用光 纤传输信号
应用光纤建立的通信系统
一、光导纤维
一、光导纤维
实验探究
探究光在弯曲的玻璃中的全反射现象
1、光能从弯曲的玻璃管的另一端传出来 2、 光能从玻璃丝的另一端传出来 3、玻璃丝弯曲不太大时,光仍然能从玻璃丝另一端传出来
一、光导纤维
玻璃
华人“光纤之父” 高锟 获物理诺奖
1、光导纤维结构
保护层
外套
内芯
内芯
θ1
θ2 θ
问题
当光线从折射率为n的介质进入空气(或真空) 时,临界角C是折射角等于90°时的入射角。
观察从玻璃 射向空气的 全反射临界 角的大小?
介质 金刚石 二氧化碳 玻璃 水晶 氯化钠 酒精 水 空气
1.33 折射率 2.42 1.63 1.5~1.8 1.55 1.54 1.36
1.00028
理论探究
光从玻璃进入空气的全反射临界角小于45°? 光从水进入空气的全反射临界角大于45°?
确的是( ABD)
A.光纤通信利用光作为载体来传递信息 B.光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理 C.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理 D.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻 璃丝
2 如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部 分弯成四分之一圆弧形状,一细束单色光由MN端面 的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射, 然后垂直PQ端面射出. (1)求该玻璃棒的折射率; 2 (2)若将入射光向N端平移,当第一
光是否从光密介质

射入光疏介质?
运用几何关系、三角函数 关系、反射定律等进行判 断、推理、运算及变换, 进行动态分析或定量计算
根据 sinC= 1n
确定临界角 判断是否发生全反射
发 生
画出入射角等于临 界角的“临界光路”
1.(多选)光纤通信是一种现代通信手段,它可以提供 大容量、高速度、高质量的通信服务.目前,我国正 在大力建设高质量的宽带光纤通信网络.下列说法正
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