高中物理选择性必修一·光的全反射 |
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1 全反射1.1【定义】 光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度(临界角)时,折射光线将消失,只剩下反射光线的现象。 1.2【解释】“全反射”顾名思义就是全都反射,没有折射了。其中,反射光线永远都会存在的,折射光线有一定概率存在。 1.3【临界角】【临界角的概念】折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质(折射率为 n )射向真空或空气时,发生全反射的临界角为 C ,则 sin C=\frac{1}{n} 。介质的折射率 n 越大,发生全反射的临界角 sinC 越小。 【常见的临界角】根据 sin C=\frac{1}{n} ,我们可以算出常见的折射率 n 和临界角 C 。 n三分之二倍的根号三根号二1.5根号三2C60°45°42°35°30°【临界角的解释】非得从光密介质射向光疏介质吗?是的,反过来就不行。因为 n=\frac{sin_{大角}}{sin_{小角}}=\frac{sin_{光疏}}{sin_{光密}} ,而大率对小角(折射率大的角度小),当入射角增大的时候,折射角也增大。因为光密介质的折射率大于光疏介质的折射率,所以在光密介质的角度要比在光疏介质的角度小,所以角度同时增大的时候,在光疏介质的角度会率先达到 90° ,此时在光密介质的角度还没有达到 90° 。 90° 是一个很关键的角度,因为一旦角度达到 90° ,就意味着光线已经折射不过去了,所以这时候在光疏介质的角度称之为“临界角”。 你想想,全反射意思是全部都反射,没有折射,这肯定意味着折射光线的角度是率先达到 90° 的而非入射光线。又因为在光疏介质的角度会率先达到 90° ,所以折射光线的角度对应的是在光疏介质的角度而非在光密介质的角度。折射出来的是在光疏介质,说明入射的是在光密介质,即光从光密介质射向光疏介质。 1.4【条件】① 光从光密介质射向光疏介质; ② 入射角≥临界角 C ( sinC=\frac{1}{n} )。 先看看是否满足全反射发生的【条件】,要满足光从光密介质射向光疏介质,同时入射角≥临界角。 2.2 计算折射角根据 n=\frac{sin_{大角}}{sin_{小角}}=\frac{sin_{光疏}}{sin_{光密}} 算出折射角。 2.3 画出反射光线和折射光线反射光线肯定有,折射光线一定概率有。 3 全反射的应用在水面下面深度为 h 处有一个光源,由于光的全反射,水面仅有一部分区域是亮的,其他区域则是暗的。已知水的折射率为 n ,求水面亮区的半径 R 以及面积 S 。(要遮住光源不被看到,请问水面,上应该铺至少多大面积的挡光片) 根据折射定律,有 n=\frac{1}{sinC} ……① 根据几何关系,有 tanC=\frac{R}{h} ……② 而 S=\pi R^2 ……③ 联立以上三式①②③,可以解得 R 和 S |
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