《2019-2020學年高中物理 第13章 2 全反射學案 新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 第13章 2 全反射學案 新人教版選修3-4（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2全反射學習目標1.理解光的全反射，會利用全反射解釋有關(guān)現(xiàn)象.2.理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射并能畫出相應的光路圖(重點)3.了解全反射棱鏡和光導纖維一、全反射1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)光密介質(zhì)定義折射率相對較小的介質(zhì)折射率相對較大的介質(zhì)傳播速度光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度小折射特點光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角2.全反射及發(fā)生條件(1)全反射及臨界角的概念全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，若入射角增大到某一角度，折射光線就會消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90時的入射角用

2、字母C表示(2)全反射的條件要發(fā)生全反射，必須同時具備兩個條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角等于或大于臨界角(3)臨界角與折射率的關(guān)系光由介質(zhì)射入空氣(或真空)時，sin C(公式)二、全反射的應用1全反射棱鏡：截面為等腰直角三角形的棱鏡，利用全反射改變光的方向2光導纖維：由折射率較大的內(nèi)芯和折射率較小的外套組成，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)密度大的介質(zhì)就是光密介質(zhì)()(2)兩種介質(zhì)相比較，折射率大的介質(zhì)是光密介質(zhì)()(3)光從密度大的介質(zhì)射入密度小的介質(zhì)時一定能發(fā)生全反射()(4)全反射棱鏡和平面鏡都是根據(jù)全反射原理()(5)光纖通信

3、的主要優(yōu)點是容量大()2已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下幾種方式傳播，可能發(fā)生全反射的是()A從玻璃射入水晶B從水射入二硫化碳C從玻璃射入水中 D從水晶射入水E從玻璃射入二硫化碳ACD發(fā)生全反射的條件之一是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，光密介質(zhì)折射率較大，故A、C、D正確3華裔科學家高錕被譽為“光纖通訊之父”光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播內(nèi)芯的折射率比外套的_，光傳播時在內(nèi)芯與_的界面上發(fā)生全反射解析光纖內(nèi)芯比外套折射率大，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射答案大外套全反射1對

4、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的，并沒有絕對的意義例如：水晶(n1.55)對玻璃(n1.5)是光密介質(zhì)，而對金剛石(n2.42)來說，就是光疏介質(zhì)同一種介質(zhì)到底是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)，不是絕對的光疏和光密是從介質(zhì)的光學特性來說的，并不是它的密度大小例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)由v可知：光在光密介質(zhì)中傳播速度比在光疏介質(zhì)中要小光在兩種介質(zhì)中傳播時，由折射定律可知：n1sin 1n2sin 2，n1v1n2v2，由此可知：當光從光密介質(zhì)傳播到光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角；當光從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)時，折射角小于入射角光在光疏介質(zhì)中傳播的速度大于光在光

5、密介質(zhì)中傳播的速度2對全反射的理解(1)全反射是光的折射的特殊現(xiàn)象，全反射現(xiàn)象還可以從能量變化角度加以理解當光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，發(fā)生了全反射(2)全反射遵循的規(guī)律：光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射時，仍然遵守反射定律，有關(guān)計算仍依據(jù)反射定律進行【例1】為了測定某種材料制成的長方體的折射率，用一束光線從AB面以60入射角射入長方體時光線剛好不能從BC面射出，如圖所示，該材料的折射率是多少？解析如題圖所示，根據(jù)折射定律：n由題意可知sin C而C90r由得cos r而cos

6、 r，代入得聯(lián)立和解得n.答案解答全反射類問題的技巧(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)(2)入射角大于或等于臨界角(3)利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析1下列選項所示光線由空氣透過半圓形玻璃磚，再射入空氣的光路圖中，正確的是(玻璃的折射率為1.5)()解析答案BDE全反射的應用1對全反射棱鏡光學特性的兩點說明(1)當光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高(2)反射時失真小，兩種反射情況如圖甲、乙所示2光導纖維的結(jié)構(gòu)與應用實際用的光導纖維是非常細的特制玻璃絲，直

7、徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強，實現(xiàn)遠距離傳送因此，光信號能攜帶著聲音、圖像以及各種數(shù)字信號沿著光纖傳輸?shù)胶苓h的地方，實現(xiàn)光纖通信，其主要優(yōu)點是容量大，衰減小，抗干擾性強等醫(yī)學上用光導纖維制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體的胃、腸等器官內(nèi)部，如圖所示【例2】如圖所示，一根長為L的直光導纖維，它的折射率為n.光從它的一個端面射入，從另一端面射出所需的最長時間為多少？(設(shè)光在真空中的光速為c)解析該題考查光導纖維的全反射及光速問題由題中的已知條件可知，要使光線從光導纖維的一端射入，然后從它的另一端全部射出，必

8、須使光線在光導纖維中發(fā)生全反射現(xiàn)象要使光線在光導纖維中經(jīng)歷的時間最長，就必須使光線的路徑最長，即光對光導纖維的入射角最小，光導纖維的臨界角為Carcsin.光在光導纖維中傳播的路程為dnL，光在光導纖維中傳播的速度為v，所需的最長時間為tmax.答案對光導纖維折射率的要求設(shè)光導纖維的折射率為n，當入射光線的入射角為1時，進入端面的折射光線傳到側(cè)面時恰好發(fā)生全發(fā)射，如圖所示，則有：sin C，n，C290，由以上各式可得：sin 1.由圖可知：(1)當1增大時，2增大，而從纖維射向空氣中光線的入射角減小(2)當190時，若C，則所有進入纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即有n，以上是光從纖維射向真空時得到的折射率(3)由于光導纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光導纖維折射率要比大些2空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示，方框內(nèi)有兩個折射率為n1.5的全反射玻璃棱鏡在框內(nèi)畫出兩個棱鏡的放置方式并作出光路圖答案課 堂 小 結(jié)知 識 脈 絡(luò)1.光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、光的全反射現(xiàn)象2產(chǎn)生全反射的條件，解釋全反射現(xiàn)象，計算臨界角3全反射棱鏡及其應用，光導纖維的工作原理.- 6 -