人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光 2 全反射 (2).ppt

3.光导纤维。光导纤维的作用能够传导光光导纤维的结构特制的细玻璃丝,由内芯和外套组成,内芯的折射率比外套的大光导纤维的应用能够传送声音(实验)、图像及数字信号光导纤维的主要优点容量大、衰减小、抗干扰强“沙漠蜃景”是怎么形成的?提示:(1)气候条件:太阳照到沙地上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小。(2)光路分析:从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角逐渐增大,可能发生全反射。(3)虚像的形成:人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒影,仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷惑,以为前方有水源而奔向前去,但总是可望而不可即。典例剖析下图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为l,折射率为n,AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件。(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。解析:(1)设光线在端面AB上C点(如图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有sini=nsinr①设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有α≥θ②式中θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,规律总结对光导纤维折射率的要求

由图可知:(1)当θ1增大时,θ2增大,而从光纤射向空气中光线的入射角θ减小;(2)当θ1=90°时,若θ=C,则所有进入光纤中的光线都能发生全反射,即有n=,以上是光从光纤射向真空时得到的折射率;(3)由于光导纤维包有外套,外套的折射率比真空的折射率大,因此光导纤维折射率要比大些。学以致用空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。下列四种两棱镜的放置方式,能产生图示效果的是()答案:B解析:四个选项产生光路效果如图所示。则可知选项B正确。随堂训练1.(多选)下列说法正确的是()A.因为水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介质B.因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质C.同一束光,在光密介质中的传播速度较大D.同一束光,在光密介质中的传播速度较小答案:BD解析:因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质,选项B正确;两种介质的折射率大小关系与密度大小关系无关,选项A错误;由可知,光在光密介质中的速度较小,选项C错误,D正确。2.如图所示,在某种液体内,有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC,底面水平,罩内为空气。发光点D位于AB中点,发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是()A.D发出的光照射到CB界面时可能发生全反射B.液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮答案:C解析:D发出的光照射到CB界面时,是从光疏介质向光密介质入射,不能发生全反射,故选项A错误。由题知,发光点D发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面,可知点D发出的在垂直于BC以下部分的光不能射出液面,所以在液面上方不能够看到透明罩所有位置都被照亮,故选项B错误。由几何关系可知,发光点D发出的垂直于BC的光垂直于BC进入液体后,在上边的液面处的入射角等于60°,恰好不能射出液面,则临界角为60°,所以折射率,故选项C正确,D错误。3.光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理,图中是某种单色光在光纤中的传播路径,其经过多次全反射后从右端射出。若该介质的折射率为,则关于α、β的大小,下列判断正确的是()?A.α60° B.α30°C.β60° D.β30°答案:C解析:根据全反射的条件可知,αC,而,则C=60°,则α60°,选项A、B错误。光线在下表面能发生全反射且从端点能射出,则β60°,选项C正确,D错误。4.将塑料瓶下侧开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。将激光水平射向塑料瓶小孔,观察到激光束沿水流方向发生了弯曲,光被完全限制在水流内。则下列说法正确的是()A.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气分界面上发生折射B.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气分界面上发生全反射C.仅改用折射率更大的液体,激光束不能完全被限制在水流内D.激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度答案:B5.如图所示,一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱,玻璃砖长为l。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖,且覆盖