第4章　第3节　光的全反射第4节　光导纤维及其应用讲义—2021-2022学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册

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第3节　光的全反射

第4节　光导纤维及其应用

[核心素养·明目标]

核心素养学习目标

物理观念理解全反射现象和临界角的概念，了解全反射棱镜．

科学思维能利用光路图、几何关系解决光的全反射问题．

科学探究探究全反射发生的条件．

科学态度与责

任

掌握光导纤维的工作原理，感受棱镜、光导纤维在生活中

的应用．

知识点一　全反射及其产生条件

1．全反射

光从玻璃射入到空气中时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度

时，折射光完全消失，全部光都被反射回玻璃内，这种现象称为全反射现象．

2．临界角

刚好发生全反射(即折射角等于 90°)时的入射角．用字母 C表示．临界角和

折射率的关系是 sin C ＝．

3．光疏介质和光密介质

两种介质比较，折射率较小的介质叫作光疏介质，折射率较大的介质叫作

光密介质．

4．全反射的条件

(1)光从光密介质射入光疏介质．

(2)入射角大于等于临界角．

　折射率越大，临界角越小．

1：思考辨析(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，是指介质的折射率大，密度不一定大． (√)

(3)只要是光从光密介质射向光疏介质，就一定发生全反射． (×)

知识点二　全反射现象

1．解释全反射现象

(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了全反射．

(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率小，从远处

物体射向地面的光线的入射角大于临界角时，发生全反射，人们就会看到远处

物体的倒影．

2．全反射棱镜

(1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜．

(2)光学特性：

① 当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，

光射出棱镜时，传播方向改变了 90°．

② 当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在直角边上各发生一次全反射，使

光的传播方向改变了 180°．

　在全反射现象中，折射光线是突然消失的吗？

提示：随着入射角的增大，折射光线逐渐变弱直至消失，并不是突然消失

的．

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)在沙漠里看到的蜃景是一种全反射现象． (√)

(2)早晨露珠晶莹透亮，是光线在露珠中发生了全反射．(√)

(3)全反射棱镜的临界角可以大于 45°．(×)

知识点三　光导纤维及其应用

1．构造

把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝，再包上折射率比它小的材

料，就制成了光导纤维，简称光纤．

2．原理

利用了全反射．

3．光纤通信

光纤通信中，先将传送的信息转换为光信号，通过光纤将光信号传输到接

收端，接收端再将光信号还原为原信息．光纤网是信息社会的重要基石，“光

纤到户”是信息社会的重要标志．

　光导纤维中外套的折射率小于内芯的折射率．

3：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)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)光纤通信时，输入的光信号在界面处的入射角必须大于等于临界角．

(√)

(3)光纤通信的主要优点是容量大．(√)

考点 1　全反射

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；二是入射角大于等于临界角．

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：

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．任何两种透明介质都可以通过

比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质．

2．全反射规律

(1)全反射的条件：

① 光由光密介质射向光疏介质．

② 入射角大于或等于临界角．

(2)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射

光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．

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