临界角与折射率.PPT

第 3A 冊 單元 2.2 光的全內反射 2.2 光的全內反射 鉛筆不見了 2.2 光的全內反射 實驗 2b 1 全內反射的臨界角 1 全內反射的臨界角 1 全內反射的臨界角 1 全內反射的臨界角 1 全內反射的臨界角 2 臨界角與折射率 2 臨界角與折射率 例題 7 例題 7 例題 7 2 臨界角與折射率 進度評估 5 – Q1 進度評估 5 – Q2 3 全內反射的例子 a 光導纖維 a 光導纖維 例題 8 例題 8 例題 8 例題 8 3 全內反射的例子 b 稜鏡作為反射鏡 b 稜鏡作為反射鏡 3 全內反射的例子 c 海市蜃樓 3 全內反射的例子 例題 9 例題 9 例題 9 例題 9 3 全內反射的例子 例題 10 例題 10 3 全內反射的例子 例題 11 例題 11 進度評估 6 – Q1 進度評估 6 – Q2 (a) 出現上蜃景時，空氣的折射率怎樣隨高度改變？ 高度愈大，空氣的折射率愈小。 上蜃景 (b) 試解釋為甚麼在半空中會出現島嶼倒置的像。 空氣的折射率下降 ? 來自島嶼的光線會因折射而逐漸接近水平 入射角 C ? 全內反射出現 ? 光線向下反射 ? 我們看見島嶼在半空中的像 上蜃景 (c) 繪畫光線圖以顯示上蜃景出現的原因，在圖中標明物和像的位置。 例題 10 鑽石與玻璃 鑽石與玻璃 鑽石的折射率 = 2.42 玻璃的折射率 = 1.50 (a) 試找出鑽石和玻璃在空氣中的臨界角。 鑽石的臨界角 = sin–1 1 2.42 = 24.4? 玻璃的臨界角 = sin–1 1 1.50 = 41.8? 鑽石與玻璃 (b) 玻璃製的仿寶石可以透過切割，產生媲美鑽石的光澤嗎？為甚麼？ 玻璃在空氣中的臨界角 C 比鑽石大得多 相對鑽石而言，只有極少量進入仿寶石的光線能夠發生全內反射 玻璃仿寶石的光澤不能媲美鑽石 e 魚的視域 在水裏，魚和潛水員都可以看到水面上的一切，但是視域卻會壓縮成一個約98? 的圓錐。 圓錐以外的水面就像一面鏡子。 例題 11 潛水員視域的直徑 2.15 水族箱裏的全內反射 錄像片段 潛水員視域的直徑 潛水員（眼睛位於水面下 0.5 m）向上望。水的折射率 = 1.33 (a) 潛水員視域的角度 = ？ C = sin–1 1 1.33 = 48.8? 1 n = sin–1 潛水員視域的角度 = 2? = 2C = 2 ? 48.8? = 97.6? 潛水員視域的直徑 (b) 潛水員視域的直徑 = ？ 潛水員視域的直徑 = 2 ? 圓錐半徑 = 2 ? 0.5 ? tan ? = 2 ? 0.5 ? tan 48.8? = 1.14 m P.* * 鉛筆不見了 全內反射的臨界角 臨界角與折射率 進度評估 5 全內反射的例子 進度評估 6 把鉛筆插入空試管。 然後把試管放入一個載有水的容器， 鉛筆便不見了！ 如果把水加進試管，鉛筆又會再次出現！ 2.5 「隱形」鉛筆 錄像片段 實驗 2b 全內反射 模擬程式 2.4 全內反射 全內反射 把光線從半圓形玻璃塊的曲面射向它的中心點 O。 逐漸增大入射角 ?g，並觀察折射線的變化。 2.6 實驗 2b - 全內反射 錄像片段 光線以不同角度射入半圓形玻璃塊平直一側的內表面： 入射線分為兩條光線： 一條反射回玻璃內，另一條則折射到空氣中。 入射線同樣分為兩條光線。折射角 = 90? 折射線僅可射出玻璃表面。 入射線完全反射回玻璃內， 再沒有折射線。 臨界角 (C )： r = 90°時的入射角 ? 玻璃塊的表面就像一面平鏡。 ? 全內反射 如果 i C ，光線就會完全反射回玻璃塊內。 注意： 光線必須從光密介質射入光疏介質，才會出現全內反射。 如果光線從光疏介質射入光密介質， 2.7 水中的全內反射 錄像片段 無論 i 有多大，都不會發生全內反射。 當折射角 = 90?，入射角 = C n = 1 sin C 或 C = sin–1 1 n ? n：介質的折射率 即 n sin C = 1 ? sin 90° 例題 7 求光線的路徑 下圖顯示了反射線和折射線怎樣改變： 求光線的路徑 光線沿 EO 方向進入矩形玻璃塊。 入射角 = 30? 折射角 = 18? (a) 求玻璃塊的折射率 n 。 根據斯涅耳定律， sin ?a sin ?g n = = sin 30? sin 18? = 1.62 求光線的路徑 (b) 求玻璃和空氣交界面的臨界角 C 。 C = sin–1 1 n = sin–1 1 1.62 = 38.1? 求光線的路徑 (c) 如果光線射向玻璃塊的表面 BC ，光線會從哪個表面離開？它離開時的折射角是多少？ 光線從玻璃塊的表面 AD 離開。 離開時