【学霸笔记：同步精讲】21 第四章 第三节 光的全反射与光纤技术 讲义--高中粤教版物理选择性必修第一册

第三节　光的全反射与光纤技术 [学习目标]　1．理解全反射现象和临界角的概念，知道光疏介质、光密介质和发生全反射的条件．2．能用光线模型探索生活中光的全反射现象．3．了解光导纤维的工作原理及其应用．4．能从不同角度思考光传播的问题． 知识点一　光的全反射现象 1．光疏介质和光密介质 (1)光疏介质：折射率较小(选填“大”或“小”)的介质． (2)光密介质：折射率较大(选填“大”或“小”)的介质． (3)光疏介质与光密介质是相对(选填“相对”或“绝对”)的． 2．光的全反射 当光从折射率较大的介质(光密介质)射入折射率较小的介质(光疏介质)时，同时发生折射和反射，如果入射角逐渐增大，折射光线离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光线却越来越强．当入射角达到某一角度，使折射角达到90°，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象称为光的全反射． 3．临界角 刚好发生全反射，折射角等于90°时的入射角称为临界角，记作ic (有时也记作C)． 光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角ic与介质的折射率n的关系是sin ic＝． 4．发生光的全反射的两个必要条件 (1)光线从光密介质射入光疏介质． (2)入射角等于或大于临界角． 知识点二　光导纤维的工作原理 1．光纤及原理 光导纤维简称光纤，它能把光(信号)从一端远距离传输到光纤的另一端，其原理就是利用了光的全反射． 2．光纤的构造 光纤用的是石英玻璃或塑料拉制成的细丝，光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射． 知识点三　光纤技术的实际应用 1．光缆可以用来传送图像，医学上用来检查人体消化道的内窥镜就是利用了这种性质． 2．光纤宽带、光纤电话、光纤有线电视等光纤通信网络进入千家万户． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)． (1)光从空气射入水中时可能发生全反射现象． (×) (2)光密介质，是指介质的折射率较大，密度不一定大． (√) (3)鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了全反射． (√) (4)光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成． (×) 2．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，如果光按以下几种方式传播，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　[发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故只有C正确.] 3．华裔科学家高锟获得诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通信之父”．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法正确的是(　　) A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 A　[光纤内芯比外套折射率大，光在内芯与外套的界面上发生全反射，A正确，B错误；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错误.] 光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象. (1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？ (2)全反射发生的条件是什么？ 提示：(1)下面的介质折射率大. (2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于或等于临界角. 　全反射 1．对光疏介质和光密介质的理解 (1)光疏介质和光密介质的比较： 介质种类 光的传播速度 折射率 光疏介质 大 小 光密介质 小 大 (2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的．同种介质在不同的比较中结果可能不同，如水、水晶和金刚石，水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质． (3 ... ...