高中物理 光的全反射 光導纖維及其應用課件 魯科版選修3-4.ppt

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,,高中物理·選修3-4·魯科版,,,第2講 光的全反射 光導纖維及其應用,[目標定位] 1.知道光疏介質、光密介質、全反射、臨界角的概念.2.理解全反射的條件，能計算有關問題和解釋相關現(xiàn)象.3.了解光導纖維的工作原理和光導纖維在生產(chǎn)、生活中的應用.4.知道全反射棱鏡的原理．,大于,折射,入射角,,,3．光疏介質和光密介質 折射率較 的介質叫做光疏介質，折射率較 的介質叫做光密介質． 4．發(fā)生全反射的條件：光由 介質射入 介質，且入射角 臨界角．,小,大,光密,光疏,大于等于,想一想 當光從水中射入玻璃的交界面時，只要入射角足夠大就會發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為什么？ 答案 不正確．要發(fā)生全反射必須光從光密介質射入光疏介質．而水相對玻璃是光疏介質，所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射．,二、對全反射現(xiàn)象的解釋 1．全反射現(xiàn)象：海水的浪花呈白色、魚缸中上升的氣泡亮晶晶，在沙漠里看到的蜃景、炎熱夏天的路面格外明亮光滑． 2．全反射棱鏡 全反射棱鏡的截面為 三角形．它的反射性能比鍍銀的平面鏡 ，精密的光學儀器用它代替鍍銀平面鏡來反射光線．,直角等腰,更好,三、光導纖維及其應用 1．光導纖維的工作原理 (1)光導纖維：把石英玻璃拉成直經(jīng)幾微米到幾十微米的細絲，然后再包上折射率比它 的材料，就制成了光導纖維，簡稱光纖． (2)傳導原理：光纖一般由折射率較高的玻璃內(nèi)芯和折射率較低的外層透明介質組成．光在光導纖維內(nèi)傳播時，由光密介質(n1)入射到光疏介質(n2)，若入射角 ，光就會在光纖內(nèi)不斷發(fā)生全反射．,小,i≥C,2．光纖通信 光導纖維具有質地輕、彎曲自如、傳光效率高、抗機械振動、耐腐蝕性好、能量損耗 、抗干擾能力 、保密性好等優(yōu)點，光纖通信的容量比微波通信高103～104倍.,小,強,一、對全反射的理解 1．對光疏介質和光密介質的理解 (1)光疏介質和光密介質是相對而言的，并沒有絕對的意義． (2)光在光密介質中的傳播速度比在光疏介質中傳播速度?。?(3)光若從光密介質進入光疏介質時，折射角大于入射角；反之，光由光疏介質進入光密介質時，折射角小于入射角． (4)光疏和光密是從介質的光學特性來說的，并不是它的密度大?。?【例1】 關于全反射，下列敘述中正確的是 ( ) A．發(fā)生全反射時仍有折射光線，只是折射光線非常弱 B．光從光密介質射向光疏介質時，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象 C．光從光密介質射向光疏介質時，可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．光從光疏介質射向光密介質時，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象,解析 發(fā)生全反射時折射光線的能量為零，折射光線消失，所以選項A錯誤；發(fā)生全反射的條件是光從光密介質射向光疏介質，且入射角大于或等于臨界角，二者缺一不可，所以選項B、D錯誤．選項C正確． 答案 C,答案 D,二、全反射的應用 1．全反射棱鏡 (1)特點： ①當光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高． ②反射面不必涂敷任何反光物質，反射時失真小．,(2)全反射棱鏡改變光路的兩種常見情況．如圖4－2－1所示． 圖4－2－1,2．光導纖維 (1)原理：內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射． (2)優(yōu)點：容量大，衰減小，抗干擾性強等． (3)應用：光纖通訊，醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡等．,【例2】 光導纖維的結構如圖4－2－2所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，以下關于光導纖維的說法正確的是 ( ),圖4－2－2,A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 C．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射 D．內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護作用,解析 光導纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，光在由內(nèi)芯射向外套時，在其界面處發(fā)生全反射，從而使光在內(nèi)芯中傳播，A對． 答案 A,【例3】 (2014·課標Ⅱ)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面．在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上．已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率．,解析 如圖，從圖形發(fā)光面邊緣的A點發(fā)出的一條光線射到玻璃上表面A′點恰好發(fā)生全反射，則由,,