鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光的折射和全反射 第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用 (2).ppt

3.不同色光的临界角不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时,频率越高的光的临界角越小,越易发生全反射。应用体验例题1如图所示,某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,∠A等于30°,一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜。如图所示,发现光线刚好不能从BC面射出,而是最后从AC面射出。求:(1)透明物质的折射率n;(2)光线从AC面射出时的折射角α的正弦值。解析(1)由题意可知,光线从AB边垂直射入,恰好在BC面发生全反射,光线最后从AC面射出,光路图如图所示。规律方法分析光的全反射问题的关键根据临界条件画出恰好发生全反射的光路图,再利用几何知识分析边角关系,结合sinC=求解。针对训练1如图所示,一束光以45°的入射角从AB面射入透明三棱镜中,棱镜折射率n=。试求出进入AB面的折射角,并在图中画出该光束在棱镜中的光路。答案30°光路图见解析探究二全反射的应用情境探究如图所示,自行车后面有尾灯,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。自行车的尾灯利用了什么原理?要点提示利用了全反射的原理。知识归纳1.光导纤维的构造及传播原理光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝,直径只有1~100μm。如图所示,它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在两层的界面上经过多次全反射,从另一端射出。光导纤维可以远距离传输光信号,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音、图像以及各种数字信号。如果把许多(上万根)光导纤维合成一束,并使两端的纤维按严格相同的次序排列,就可以传输图像。2.全反射棱镜全反射棱镜是利用全反射改变光路以便于观察。在图甲中的等腰直角三角形ABC表示一个全反射棱镜的横截面,它的两直角边AB和BC表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到AB面上,光在棱镜内会沿原来的方向射到AC面上。由于入射角(45°)大于光从玻璃射入空气的临界角(42°),光会在AC面上发生全反射,沿着垂直于BC的方向从棱镜射出(图甲)。如果光垂直地射到AC面上(图乙),沿原方向射入棱镜后,在AB、BC两面上都会发生全反射,最后沿着与入射时相反的方向从AC面上射出。在光学仪器里,常用全反射棱镜来代替平面镜,改变光的传播方向。图丙是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图。应用体验例题2如图所示,AB为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。规律方法光导纤维问题的求解思路根据题意“由A点传输到B点”画出入射、折射、全反射的光路图,结合几何知识和临界角求解。针对训练2光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示,一条圆柱形的光导纤维,长为L,玻璃芯的折射率为n1,外层材料的折射率为n2,光在空气中的传播速度为c,若光从它的一端射入,经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t,则下列说法正确的是(图中所示的φ为全反射的临界角,其中sinφ=)()B学以致用·随堂检测全达标12341.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全反射的是()A.从水晶射入玻璃B.从水射入二硫化碳C.从玻璃射入水中D.从水射入水晶C解析折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密介质,发生全反射的条件之一是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项C正确。12342.关于光纤的下列说法正确的是()A.光纤是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大B.光纤是非常细的特制玻璃丝,但导电性能特别好,所以它比普通电线衰减小C.光纤是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成,光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中,光纤必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能传导光的C解析光导纤维的作用是传导光,它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝,且由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大。载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时,在内芯和外套的界面上发生全反射,光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点。在实际应用中,光纤是可以弯曲的。选项C正确。123412343.某种介质相对空气的折射率是,一束光从该介质射向空气,入射角是60°,则下列光路图正确的是(图中Ⅰ为空气,Ⅱ为介质)()D解析由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由