1、1.2 全反射全反射 临界角临界角问题引入问题引入全反射全反射临界角的计算临界角的计算全反射的应用全反射的应用 “坐坐井井观观天天”是是个个有有历历史史典典故故的的成成语语，这这个个贬贬义义词词常常被被用用来来形形容容某某人人阅阅历历狭狭窄窄，跟跟它它相相仿仿的的成成语语还还有有“井井底底之之蛙蛙”。空桶底之蛙，它的视野被桶口所限，有看不到的死角。空桶底之蛙，它的视野被桶口所限，有看不到的死角。而当桶中注满水之后放进一条鱼，鱼儿虽然躲在水下却能而当桶中注满水之后放进一条鱼，鱼儿虽然躲在水下却能对水面上的世界一览无余。对水面上的世界一览无余。问题引入问题引入井底之蛙井底之蛙水中之鱼水中之鱼 一、
2、一、全反射全反射 两两介介质质相相比比较较，折折射射率率小小的的为为光光疏疏介介质质，折折射射率率大大的的为光密介质。为光密介质。1.光疏介质和光密介质光疏介质和光密介质 2.全反射现象全反射现象（1）光光从从光光疏疏介介质质射射到到光光密密介介质质时时，折折射射角角小小于于入入射射角，并小于角，并小于90；（2）光光从从光光密密介介质质射射到到光光疏疏介介质质时时，折折射射角角大大于于入入射射角，折射角可等于或大于角，折射角可等于或大于90。光光疏介质疏介质光密光密介质介质光光疏介质疏介质光密光密介质介质光光疏介质疏介质光密光密介质介质 3.全反射全反射 入射光线在介质分界面上被全部反射的现
3、象。入射光线在介质分界面上被全部反射的现象。（3）如如果果再再增增大大入入射射角角，光光线线就就会会全全部部被被反反射，这就是射，这就是全反射现象全反射现象。光光疏介质疏介质光密光密介质介质 （2）入射角等于或大于临界角。入射角等于或大于临界角。（1）光线从光密介质到光疏介质；光线从光密介质到光疏介质；5.全反射的条件全反射的条件 4.临界角临界角 折射角等于折射角等于90o时的入射角叫临界角。时的入射角叫临界角。光光疏介质疏介质光密光密介质介质0 二、二、临界角的计算临界角的计算 真真空空（或或空空气气）的的折折射射率率为为1 1，相相对对于于其其他他介介质质总总是是光疏介质。当光从折射率为
4、光疏介质。当光从折射率为n 的介质进入真空或空气时，的介质进入真空或空气时，上式表明，在其他介质与真空或空气的界面上，折射上式表明，在其他介质与真空或空气的界面上，折射率越大的介质其临界角越小，越容易发生全反射。率越大的介质其临界角越小，越容易发生全反射。光光疏介质疏介质光密光密介质介质0 注意：注意：上式只适用于光线从介质到真空（或空气）。上式只适用于光线从介质到真空（或空气）。几种介质对真空或空气的临界角几种介质对真空或空气的临界角折射率折射率临界角临界角物物 质质1.4748.647.342.9 水水30 42酒酒 精精甘甘 油油24.41.361.331.5 1.9玻玻 璃璃2.42金
5、刚石金刚石 三、全反射的应用三、全反射的应用 1.全反射棱镜全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。反射棱镜。当当光光线线从从玻玻璃璃射射向向空空气气的的入入射射角角为为45o时时，入入射射角角大大于于玻玻璃璃对对空空气气的的临临界界角角，光光线线在在玻玻璃璃与与空空气气的的界界面面上上发发生生了了全反射。全反射。2.角角反反射射器器 它它是是由由三三个个互互相相垂垂直直的的反反射射平平面面组组成成的的反反射射器器。射射入入角角反反射射器器的的光光线线，不不论论其其方方向向如如何何，都都会会被被沿沿入射方向的反方向反射出去。入射方向的反方向反射出去
6、。角反射器的反射面角反射器的反射面可以是平面镜，也可以可以是平面镜，也可以是两种介质的界面。是两种介质的界面。角角反反射射器器是是激激光光测测距距的的主主要要器器具具,只只要要激激光光射射中中它它,反反射射光光就就能能返回原处。返回原处。角反射器被广泛应用于各种车辆的尾部和一些醒目标角反射器被广泛应用于各种车辆的尾部和一些醒目标志。志。3.光导纤维光导纤维 (1)光光导导纤纤维维 光光导导纤纤维维是是直直径径只只有有几几微微米米到到100 m左左右右，由由内内芯芯和和外外套套组组成成，光光线线就就在在内内芯芯和和外外套套的的界界面面上上发发生全反射。生全反射。光光导导纤纤维维，直直径径只只有有
7、几微米到几微米到100 m光在弯曲的玻璃棒中的全反射光在弯曲的玻璃棒中的全反射 (2)光光纤纤通通信信 光光纤纤通通讯讯是是利利用用光光导导纤纤维维来来传传导导光光波波，并并在在光光波波上上加加载载信信息息的的通通讯讯方方式式。早早在在1870年年，英英国国物物理理学学家家廷廷德德尔尔首首次次在在伦伦敦敦的的实实验验室室内内发发现现了了光光导导纤纤维维的的原原理理，改改变变了了光光只只能能沿沿直直线线传传播播的的局局限限性性-光光可可以以沿沿着着光光纤纤沿沿曲曲线线前前进进。但但他他的的研研究究并并没没有有立立刻刻得得到到利利用用，直直到到1955年年，英英国国伦伦敦敦帝帝国国学学院院的的卡卡
8、帕帕尔尔博博士士才才成成功功地地制制成成了了光光导导纤纤维维。现现在在，光光纤纤通通讯讯已已经经成成为为一一种种先先进进、快快速速的的通通讯讯方方式式被被广广泛泛地地利利用用。光光导导纤纤维维是是传传送送激激光光的的通通道道。它它是是具具有有特特殊殊化化学学性性能能的的材材料料，一一般般由由超超纯纯石石英英或或特特殊殊光光学学玻玻璃璃制制成成，直直径径非非常常小小，大大约约只只有有几几微微米米到到几几百百微微米米,连连同同它它的的保保护护涂涂层层一一起起才才只只有有一一根根头头发发那那么么粗粗。用用于于通通讯讯的的光光纤纤有有很很多多根根光光导导纤纤维维集集塑塑束束而而成成，中中间间用用钢棒或
9、尼龙棒加固。钢棒或尼龙棒加固。例例1 红红、黄黄、绿绿三三种种单单色色光光以以相相同同的的入入射射角角从从同同一一介介质质射射向向空空气气。绿绿光光的的折折射射率率大大于于黄黄光光的的折折射射率率，黄黄光光的的折折射射率率又又大大于于红红光光的的折折射射率率，若若黄黄光光在在界界面面上上恰恰好好发发生全反射，则生全反射，则 （）(A)红光一定能发生全反射。红光一定能发生全反射。(B)绿光一定能发生全反射。绿光一定能发生全反射。(C)只有红光从介质进入空气。只有红光从介质进入空气。(D)只有绿光从介质进入空气。只有绿光从介质进入空气。分析分析sin0=1/n 0红红0黄黄0绿绿 答答：绿绿光光一
10、一定定能能发发生生全全反反射射；只只有有红红光光从从介介质质进进入入空气。空气。B例例2 在水中的鱼看来，水面和岸上的所有景物，都是在水中的鱼看来，水面和岸上的所有景物，都是出现在顶角为出现在顶角为 97的倒立圆锥里，为什么？的倒立圆锥里，为什么？分析：分析：48.548.597 练练 习习 2.欲欲使使光光在在两两种种介介质质的的界界面面上上发发生生全全反反射射，下下列列说说法法正正确确的的是是 （）(A)光从真空射向介质，入射角足够小。光从真空射向介质，入射角足够小。(B)光从介质射向真空，入射角足够小。光从介质射向真空，入射角足够小。(C)光从介质射向空气，入射角大于临界角。光从介质射向空气，入射角大于临界角。(D)光从空气射向介质，入射角大于临界角。光从空气射向介质，入射角大于临界角。1.与与实实际际位位置置相相比比，水水下下潜潜水水员员看看到到的的岸岸上上物物体体的的位位置置 （）(A)变高了。变高了。(B)变低了。变低了。(C)高度未变。高度未变。(D)无法确定。无法确定。AC
