《2018-2019版高中物理 第4章 光的波動性 4.6 全反射與光導(dǎo)纖維 4.7 激光課件 滬科版選修3-4.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第4章 光的波動性 4.6 全反射與光導(dǎo)纖維 4.7 激光課件 滬科版選修3-4.ppt(25頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、4.6 全反射與光導(dǎo)纖維 4.7 激光,第4章 光的波動性,[學(xué)習(xí)目標],1.認識光的全反射現(xiàn)象,知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角的概念. 2.理解發(fā)生全反射的條件,能計算有關(guān)問題和解釋相關(guān)現(xiàn)象. 3.知道全反射棱鏡及其應(yīng)用. 4.了解光導(dǎo)纖維的工作原理及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用. 5.了解激光的特性和應(yīng)用,了解全息照相的原理.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 折射率較小的介質(zhì)稱為 ,折射率較大的介質(zhì)稱為 .光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是 的. 2.全反射現(xiàn)象 (1)臨界角:光由光密
2、介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時,當(dāng)入射角增大到一定程度時,折射角就會增大到 ,這時的 角叫做臨界角. (2)全反射現(xiàn)象:當(dāng)光線由 介質(zhì)射入 介質(zhì)時,如果入射角____ 臨界角,就發(fā)生全反射現(xiàn)象,也叫做全內(nèi)反射.,光疏介質(zhì),光密介質(zhì),90,入射,相對,光密,光疏,大于,3.全反射的應(yīng)用 (1)全反射棱鏡:截面為 的棱鏡,利用 改變光路. (2)光導(dǎo)纖維:由折射率 的內(nèi)層纖芯和折射率 的外面包層組成,光傳播時在內(nèi)層纖芯與外面包層的界面上發(fā)生 .,等腰直角三角形,全反射,較大,較小,全反射,4.激光的特點及應(yīng)用,相同,恒定,一致,平行度,空間,時間,能量,重點探究,答案 由 =n知當(dāng)i
3、增大,r也會增大,隨著i的增大,r先增大到90,若i再增大,則折射光線會消失.,一、全反射,[導(dǎo)學(xué)探究] 光從空氣射入水中時,入射角大于折射角,由光路可逆知當(dāng)光從水中射入空氣時,折射角大于入射角(如圖1所示).若入射角i逐漸增大,折射角r如何變化?猜想一下當(dāng)i增大到90的過程中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?,圖1,答案,[知識深化] 1.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì),2.全反射現(xiàn)象 (1)臨界角:折射角為90時的入射角稱為全反射臨界角,簡稱臨界角, 用C表示,C= . (2)全反射發(fā)生的條件 ①光從光密介質(zhì)射至光疏介質(zhì). ②入射角大于或等于臨界角.,(3)全反射現(xiàn)象中能量分配關(guān)系 ①折射角隨著入射角的增大而增大
4、,折射角增大的同時,折射光線的強度減弱,即折射光線的能量減小,亮度減弱,而反射光線的強度增強,能量增大,亮度增強. ②當(dāng)入射角增大到某一角度時(即臨界角),折射光能量減弱到零(即折射角為90),入射光的能量全部反射回來,這就是全反射現(xiàn)象.,例1 (多選)如圖2所示,半圓形玻璃磚放在空氣中,三條同一顏色、強度相同的光線,均由空氣射入玻璃磚,到達玻璃磚的圓心位置.下列說法正確的是 A.假若三條光線中有一條在O點發(fā)生了全反射, 那一定是aO光線 B. 假若光線bO能發(fā)生全反射,那么光線cO一定能發(fā)生全反射 C.假若光線bO能發(fā)生全反射,那么光線aO一定能發(fā)生全反射 D.假若光線aO恰能發(fā)生全反射,
5、則光線bO的反射光線比光線cO的反射 光線的亮度大,解析,√,答案,圖2,√,√,解析 三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚,在圓周界面,它們的入射角為零,均不會偏折.在直徑界面,光線aO的入射角最大,光線cO的入射角最小,它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),都有發(fā)生全反射的可能.如果只有一條光線發(fā)生了全反射,那一定是aO光線,因為它的入射角最大,所以選項A對.假若光線bO能發(fā)生全反射,說明它的入射角等于或大于臨界角,光線aO的入射角更大,所以,光線aO一定能發(fā)生全反射,光線cO的入射角可能大于或等于臨界角,也可能小于臨界角,因此,cO光線不一定能發(fā)生全反射.所以選項C對,B錯. 假若
6、光線aO恰能發(fā)生全反射,則光線bO和光線cO都不能發(fā)生全反射,但bO光線的入射角更接近于臨界角,所以,光線bO的反射光線較光線cO的反射光線強,即光線bO的反射光線亮度較大,所以D對,本題答案選A、C、D.,二、全反射現(xiàn)象的應(yīng)用,[導(dǎo)學(xué)探究] 如圖3所示,自行車后有尾燈,它雖然本身不發(fā)光,但在夜間行駛時,從后面開來的汽車發(fā)出的強光照在尾燈后,會有較強的光被反射回去,使汽車司機注意到前面有自行車.那么自行車的尾燈采用了什么原理?,答案 采用了全反射的原理.,答案,圖3,[知識深化] 1.全反射棱鏡 (1)構(gòu)造:截面為等腰直角三角形的棱鏡. (2)特點:①當(dāng)光垂直于它的一個界面射入后,會在其內(nèi)部發(fā)
7、生全反射,比平面鏡的反射率高,幾乎可達100%;②反射面不必涂任何反光物質(zhì),反射失真小. 2.光導(dǎo)纖維 (1)原理:利用了光的全反射. (2)構(gòu)造:光導(dǎo)纖維由內(nèi)層纖芯和外面包層兩層組成.內(nèi)層纖芯的折射率比外面包層的大.光傳播時在內(nèi)層纖芯與外面包層的界面上發(fā)生全反射. (3)特點:容量大,能量損耗小、抗干擾能力強,保密性好等.,例2 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖4所示,其內(nèi)芯和外套材料不同,光在內(nèi)芯中傳播.以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是 A.內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時在內(nèi)芯 與外套的界面上發(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)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C.內(nèi)芯的折射率比外套的小,光
8、傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(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,圖4,解析,√,答案,解析 光導(dǎo)纖維很細,它由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射.,三、全反射的定量計算,例3 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.,答案,解析,解析 如圖,考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點發(fā)出的一條光線,假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A′點折射,根據(jù)折
9、射定律有n sin θ=sin α式中,n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角. 現(xiàn)假設(shè)A′恰好在紙片邊緣:由題意,在A′點剛好發(fā)生 全反射,故sin θ=sin C=,,課堂要點小結(jié),1.全反射與光導(dǎo)纖維,光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 全反射現(xiàn)象:入射光從反射面全部反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象,,臨界角:折射角為90時的入射角,sin C=,光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 入射角大于或等于臨界角,,全反射棱鏡 光纖及其應(yīng)用,,全反射發(fā)生的條件,,原理:光的全反射 內(nèi)窺鏡 光纖通信,全反射的應(yīng)用,2.激光,特性,,單色性好、相干性好 平行度好 亮度高,,光纖通信、測距、切割、焊接 全息照相,,應(yīng)用,達標檢測,1,2,
10、3,1.如圖,一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是,解析 ①光從玻璃磚射向空氣時,如果入射角大于臨界角,則發(fā)生全反射;如果入射角小于臨界角,則在界面處既有反射光線,又有折射光線,但折射角應(yīng)大于入射角,選項A正確,選項C錯誤. ②當(dāng)光從空氣射入玻璃磚時,在界面處既有反射光線,又有折射光線,且入射角大于折射角,選項B、D錯誤.,解析,√,答案,2.(多選)光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b,如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射,那么必須滿足的條件是 A.a是光密介質(zhì),b是光疏介質(zhì) B.光在介質(zhì)a中的速度必須大于在介質(zhì)b中的速度 C.光的入射角必須大于或等于臨界角 D.光的入射角必須小于臨界角,1,2,3,√,答案,√,1,2,3,3.讓激光照到CD機或計算機的光盤上,就可以讀出盤上記錄的信息,經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像,這是利用光的 A.平行度好,可以會聚到很小的一點上 B.相干性好,可以很容易形成干涉圖樣 C.亮度高,可以在很短時間內(nèi)集中很大的能量 D.波長短,很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,解析,√,答案,解析 激光的特點之一是平行度好,它可以會聚到一個很小的點上,DVD、VCD、CD唱機或電腦上的光驅(qū)及刻錄設(shè)備就利用了激光的這一特點,選項A正確,B、C、D錯誤.,