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1、第七､八节全反射､激光知识梳理图(学生用书P66)知识点1.光疏介质和光密介质2.全反射及临界角3.全反射的应用4.激光的产生和应用情景设置(学生用书P66)在水下航行的潜艇是如何看到水面上的事物的,他们使用了潜望镜,那么潜望镜的工作原理是什么?深化探究(学生用书P66)一､全反射现象1.光密介质和光疏介质任何介质的折射率都大于1,折射率越大,光在其中传播的速度越小,两种介质比较.折射率较大的介质叫光密介质,折射率较小的介质叫光疏介质.光密介质和光疏介质是相对的,同一种介质到底是光密介质还是光疏介质是不确定的.例如,玻
2、璃相对水而言是光密介质,而相对于金刚石而言则是光疏介质.光线在光密介质中的传播速度较小,在光疏介质中的传播速度较大,光线由光密介质进入光疏介质时,入射角小于折射角,当光线由光疏介质进入光密介质时,入射角大于折射角.2.全反射光由光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,当入射角增大到一定程度时,折射角会增大到90°,此时折射光线完全消失,入射光全部返回到原介质,这种现象称为全反射.临界角:光由光密介质射入光疏介质发生折射时,折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角,用C表示.当光线由某种介质射入真空(或空气)时,若刚
3、好发生全反射,则3.全反射的条件(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)入射角等于或大于临界角4.全反射的应用(1)全反射棱镜,截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜,如下图甲､乙所示.(2)光纤通信全反射现象在通信中有重要的作用,光导纤维之所以能传光､传像,就是利用了光的全反射现象,光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝,直径只有1~100μm左右.如下图所示,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,在两层的界面上经多次全反射,从另一端射出.光导纤维可以远距离传播光,光信号又可以转换成电信号,进而
4、变为声音､图象.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,就可以传输图象.5.对一些自然现象的解释(1)对“海市蜃楼”的解释由于空中大气的折射和全反射,会在空中出现“海市蜃楼”.在海面平静的日子,站在海滨,有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立､山峦重叠等景象.这种景象的出现是有原因的.当大气层比较平静时,空气的密度随温度的升高而减小,对光的折射率也随之减小,海面上空气的温度比空中低,空气的折射率下层比上层大.我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层,如下图所示,下层的折射率较大.远
5、处的景物发出的光线射向空中时,不断被折射,射向折射率较低的上一层的入射角越来越大,当光线的入射角大到临界角时,就会发生全反射现象.光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层.在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像.这就是海市蜃楼的景象.如下图所示.(2)水或玻璃中的气泡为何特别明亮分析:水或玻璃中的气泡是光疏介质,光经过水或玻璃照射气泡时,光线就会由光密介质进入到光疏介质.这样一部分光就会发生全反射,有更多的光反射到人眼中,人感觉水或玻璃中的气泡看起来特别明亮.二､激光1.激光激
6、光:是原子受激辐射产生的光,发光的方向､频率､偏振方向均相同,它是人工产生的相干光.2.激光的特点(1)相干性好,激光的频率单一,具有高度的相干性.(2)平行度非常好,与普通光相比,传播相同的距离激光束的扩散程度小,光线仍能保持很大的强度,保持它的高能量.(3)激光的亮度非常高,激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.(4)激光的单色性好,激光的频率范围很窄,颜色几乎完全一致.3.全息照相(1)普通照相记录的只是光波的强弱信息,而全息照相技术还可以记录光波的相位信息.(2)全息照片的拍摄利用了光的干涉原理,使
7、参考光和物光在底片上相遇,发生干涉形成复杂的干涉条纹,这要求参考光和物光必须具有很高的相干性.(3)观察全息照片时要利用激光照射照片,从照片的另一侧向照片看,可以看到原物体的立体的像.典例分析(学生用书P67)一､光的折射和全反射综合分析例1:abc为一全反射棱镜,它的主截面是等腰直角三角形,如右图所示,一束白光垂直入射到ac面上,在ab面上发生全反射,若光线入射点O的位置保持不变,改变光的入射方向(不考虑bc面反射的光线)则(1)使入射光按图中顺时针方向逐渐偏转,如有色光射出ab面,则哪种光首先射出?(2)使入射光按
8、图中逆时针方向逐渐偏转,哪种光首先射出ab面?解析:不论入射光顺时针还是逆时针绕O点旋转,只要分析清楚在ab面上各色光的入射角的变化情况,若入射角小于临界角,则不能发生全反射,从而射出.(1)白光垂直入射ac面后直射到ab面,入射角为45°发生全反射,说明棱镜的临界角小于45°,这是对红光到紫光所有光而言的.当入射光顺时针偏转时,
