132《全反射》

第二节第二节全反射全反射2:37 不同介质的折射率不同，我们把折射率较不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质质光疏介质和光密介质是相对的光疏介质和光密介质是相对的13NNAOB12真空NNAOB全反射全反射介质 1真空介质2介质介质1 1相对介质相对介质2 2是光疏介质是光疏介质23nn22:37光密介质和光疏介质光密介质和光疏介质1.1.光密介质和光疏介质是相对的光密介质和光疏介质是相对的2.2.光由光疏介质进入到光密介质，入射角大于折射角光由光疏介质进入到光密介质，入射角大于折射角3.3.光由光密介质进入到光疏介质，入射角小于折射角，光由光密介质进入到光疏介质，入射角小于折射角，入射角增大，折射角也增大入射角增大，折射角也增大2:37 既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到9012介质NNAOB空气12介质NNAOB空气折射角 2 2 为90时，会发生什么情况？2:372:37光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到折射光线越来越弱，当折射角增大到9090时，折射光线完全时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射全反射折射角折射角 2 2 为为9090时，发生全反射现象时，发生全反射现象13介质NNAOC空气12介质NNAOB空气3C2:371=C3光密介质光密介质NNAOC光疏介质光疏介质在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即在研究全反射现象中，刚好发生全反射的，即折射角等于折射角等于9090时的入射角是一个很重要的物理量，时的入射角是一个很重要的物理量，叫做临界角。

临界角用叫做临界角临界角用C 表示1 临界角临界角发生全反射现象发生全反射现象2:37 折射角等于折射角等于9090时的入射角叫做临界角，用符时的入射角叫做临界角，用符号号C C 表示光从折射率为表示光从折射率为n n的某种介质射到空气的某种介质射到空气(或或真空真空)时的临界角时的临界角C C 就是折射角等于就是折射角等于9090时的入射角，时的入射角，根据折射定律可得：根据折射定律可得：nCCsin1sin90sin因而：nC1sin2:37发生全反射的条件发生全反射的条件 光从光密介质进入光疏介质；光从光密介质进入光疏介质；入射角等于或大于临界角入射角等于或大于临界角 2:37全反射棱镜全反射棱镜1、光线由、光线由AB面垂直入射，面垂直入射，在在AC面发生全反射，垂直面发生全反射，垂直由由BC面出射横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜2、光线由、光线由AC面垂直入射，面垂直入射，在在AB、BC面发生两次全面发生两次全反射，垂直由反射，垂直由AC面出射变化变化90 90 变化变化180 180 2:37全反射棱镜全反射棱镜 在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过光的传播方向望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度。

使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度2:37全反射棱镜全反射棱镜一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中第面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中第一次被玻璃前表面反射而形成的虚像一次被玻璃前表面反射而形成的虚像S S 是最明亮的是最明亮的平面镜玻璃的前表面平面镜玻璃的前表面平面镜玻璃的后表面平面镜玻璃的后表面2:37全反射棱镜全反射棱镜 对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消除微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消除多余的像多余的像 当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生多个像，但是前表面镀银，银面容易脱落多个像，但是前表面镀银，银面容易脱落2:37光导纤维 全反射现象是全反射现象是自然界里常见的现自然界里常见的现象，我们常听到的象，我们常听到的“光纤通信光纤通信”就是就是利用了全反射的原利用了全反射的原理，为了说明光导理，为了说明光导纤维对光的传导作纤维对光的传导作用，我们做下面的用，我们做下面的实验实验2:37弯曲的玻璃棒能传光弯曲的玻璃棒能传光2:37光导纤维是非常细的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几特制玻璃丝，直径只有几微米到几百微米之间，由微米到几百微米之间，由内芯与外套两层组成内内芯与外套两层组成内芯的折射率比外套的大，芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射界面上发生全反射 把光导纤维聚集成束，把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位使其两端纤维排列的相对位置相同，图像就可以从一段置相同，图像就可以从一段传到另一端了传到另一端了光导纤维2:37 资资 料料 （1 1）世界上第一条光缆是）世界上第一条光缆是1997 1997 年由美国年由美国MCI MCI 公司制造的，公司制造的，1998 1998 年中国就制造出光年中国就制造出光缆。

缆2:37 （2 2）中国的光纤之父是赵梓森院士中国的光纤之父是赵梓森院士3 3）中国的光通信是与世界差距最小的）中国的光通信是与世界差距最小的领域之一，也是最有希望的一个领域领域之一，也是最有希望的一个领域4 4）中国最大的优势是具有全球最大的）中国最大的优势是具有全球最大的光通信市场光通信市场光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部内窥镜的结构内窥镜的结构 光导纤维在光导纤维在医学上的应用医学上的应用2:37光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通信光纤光纤光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强虽然光纤通信的发展历史只有扰性强虽然光纤通信的发展历史只有3030多年的，多年的，但是发展的速度是惊人的但是发展的速度是惊人的2:372:372:372:372:372:372:371、光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的 条件是（）A光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C光从空气射到分界面上，入射角足够小D光从空气射到分界面上，入射角足够大B巩固练习2:37D22:373、如图所示，一条光线垂直射到一个等腰直角三棱镜的AB面，若要求光线在AC面上发生全反射，该棱镜材料的折射率至少应为多少？245sin1sin1sin1iCn2:372:37。