高中物理全反射課件(物理中的全反射)
初高中學習是孩子處于青春期的階段,也是孩子學習當中最關鍵的六年,因為它涉及到了中考與高考,左養中學教育賴頌強再講孩子的學習方法和考試心里調節的直播課里,系統的講解到如何幫孩子提升學習效率,提升考試時候的心理素質,從而提升學習成績。
光疏介質
折射率較小的介質為光疏介質。
光密介質
相對于折射率較小的介質,折射率較大的介質為光密介質。
全反射
當光從光密介質射入光疏介質時,同時發生折射和反射。如果入射角逐漸增大,折射角離法線會越來越遠,而且越來越弱。反射光線卻越來越強。當入射角增大到某一角度,使折射角達到90°時,折射光完全消失,只剩下發射光,這種現象叫做全反射。這時的入射角叫做臨界角。
條件
①光從光密介質射入光疏介質。
②入射角大于或等于臨界角。
臨界角
折射角等于90°時的入射角,若光從光密介質(折射率為n)射向真空或空氣時,發生全發射的臨界角為C,則sinC=1/n。介質的折射率越大,發生全發射的臨界角越小。
應用
(1)全反射棱鏡
(2)光導纖維
習題演練
1. 某三棱鏡的橫截面是直角三角形,折射率為n,如圖1所示,∠A=90°,∠B=30°,∠C=60°,底面BC涂黑,入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面,經AB面和AC面折射后射出。
(1)求射出光線對入射光線的偏向角
(2)為使上述入射光線能從AC面射出,折射率n的最大值為多少?
解析:
(1)因入射光平行BC,故入射角i=60°。
設折射角為α,由折射定律得:
設光線射至AC面上的入射角為β,折射角為r,如圖2所示。
圖2
由幾何關系可知,
因此,
對AC面上的入射線和折射線,由折射定律得:
所以AC面上的射出光線與AB面上的入射光線的夾角
(2)為使光線能從AC面射出,在AC面上的折射角應滿足
,即
解得:
因此該棱鏡材料折射率的最大值為
。
2. 一根折射率為n的光導纖維,當光線的入射角小于某一個值i入射在光導纖維的端面上時(如圖3),光才可能通過光導纖維從另一端射出,求證:
。
圖3
光在光導纖維內部是通過多次的全反射傳遞的。設入射角為i的光經端面折射后的折射角為r,射至介質與空氣的側面時,若其入射角恰等于臨界角C(如圖),則折射角正好等于90°,折射線將沿著界面,也就是該光線能通過光導纖維傳遞出去。由此有
因為
,所以
當入射角小于i時,經端面折射入光導纖維時的折射角r減小,射至側面時的入射角將大于臨界角C,更滿足全反射條件。因此,只要在入射角小于i的空間錐體內的光,都可以通過光導纖維從一端傳到另一端去,故光能通過光導纖維從另一端射出的條件是