新教材高中物理第四章光2全反射課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

1、2全反射第四章光學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1理解光的全反射，會(huì)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(yīng)的光路圖3了解全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維1通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作，經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程2通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)探究法3從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，在探究過(guò)程中體驗(yàn)成功解決問(wèn)題的喜悅，激發(fā)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣4通過(guò)全反射現(xiàn)象的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論觀察分析周圍的物理現(xiàn)象知識(shí)導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)全反射光疏介質(zhì)光密介質(zhì)定義折射率_的介質(zhì)折射率_的介質(zhì)傳播速度光在_介質(zhì)中的傳播速度比在_介質(zhì)中的傳播速度小折射特點(diǎn)光由_介質(zhì)射入_介質(zhì)時(shí)，折

2、射角小于入射角光由_介質(zhì)射入_介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角較小較大光密光疏光疏光密光密光疏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(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時(shí)，_光線完全消失，只剩下_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(shí)的_，用字母C表示折射反射入射角(2)全反射的條件要發(fā)生全反射，必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：光從_介質(zhì)射入_介質(zhì)入射角_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(shí)，_(公式)光密光疏等于或大于1只有一種介質(zhì)，能否確定它是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？【答案】不能光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)是對(duì)確定的兩種介質(zhì)折射率相比較

3、而確定的，只有一種介質(zhì)是無(wú)法比較折射率的，從而無(wú)法確定它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)2為什么水中或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別明亮？【答案】水或玻璃中的氣泡是光疏介質(zhì)，光經(jīng)過(guò)水或玻璃照射氣泡時(shí)，一部分光會(huì)發(fā)生全反射，相對(duì)于其他物體而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由氣泡發(fā)出的，因此人眼感覺(jué)氣泡特別明亮(多選)下列說(shuō)法正確的是()A因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小【答案】BD1全反射棱鏡截面為等腰直角三角形的棱鏡，利用全反射_2光導(dǎo)纖維由折射率_的內(nèi)芯和折

4、射率_的外套組成，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生_全反射的應(yīng)用改變光的方向較大較小全反射微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂，光纖為什么要由兩層介質(zhì)構(gòu)成？【答案】光纖的工作原理是全反射，要由兩種介質(zhì)配合才能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象華裔科學(xué)家高錕被譽(yù)為“光纖通信之父”光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)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(shí)在內(nèi)芯與_的界面上發(fā)生全反射【答案】大外套【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)生全反射多維課堂 | 素養(yǎng)初培如圖所示，光由玻璃斜射向空氣，若逐漸增大入射角，當(dāng)入射角增大到一定程度后

5、將出現(xiàn)折射光消失的現(xiàn)象對(duì)全反射的理解問(wèn)題(1) 這種現(xiàn)象叫作什么？(2) 要想出現(xiàn)這種現(xiàn)象必須具備什么條件？【答案】(1)全反射(2) 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角1對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)相對(duì)性光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的，并沒(méi)有絕對(duì)的意義例如：水晶(n1.55)對(duì)玻璃(n1.5)是光密介質(zhì)，而對(duì)金剛石來(lái)說(shuō)(n2.427)，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)，是不確定的(2)與介質(zhì)密度無(wú)關(guān)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大小例如，酒精的密度比水小，但相對(duì)于水，酒精是光密介質(zhì)探究總結(jié)(3)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較.比較光在其中的速度

6、折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大2全反射(1)全反射現(xiàn)象光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角達(dá)到90，折射光全部消失，只剩下反射光的現(xiàn)象這個(gè)角度稱為臨界角，用C表示(3)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上入射角等于或大于臨界角(4)全反射現(xiàn)象中的能量分配關(guān)系折射角隨入射角的增大而增大，折射角增大的同時(shí)，折射光線的強(qiáng)度減弱，即折射光線的能量減小，亮度減弱，而反射光線增強(qiáng)，能量增大，亮度增加當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)(即臨界角)，折射光能量減到零，入射光的能量全部反射回來(lái)，這就是全反射現(xiàn)象(5)不同色光的臨界角不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越

7、高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過(guò)對(duì)全反射的理解，培養(yǎng)“物理觀念”素養(yǎng)對(duì)全反射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)精練1如圖是在高山湖泊邊拍攝的一張風(fēng)景照片，湖水清澈見(jiàn)底，近處湖面水下的景物(石塊、沙礫等)都看得很清楚，而遠(yuǎn)處只看到對(duì)岸山峰和天空的倒影，水面下的景物則根本看不到下列說(shuō)法中正確的是()A遠(yuǎn)處山峰的倒影非常清晰，是因?yàn)樯椒宓墓饩€在水面上發(fā)生了全反射B光線由水射入空氣，光的波速變大，波長(zhǎng)變小C遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，可能發(fā)生了全反射，所以看不見(jiàn)D近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光強(qiáng)而折射光弱，因此有較多的能量射出水面而進(jìn)入人眼中【答案】C【解析】遠(yuǎn)處山峰

8、的倒影非常清晰，是因?yàn)樯椒宓墓饩€在水面上發(fā)生了反射，但不是全反射，因?yàn)槿瓷渲挥泄鈴墓饷芙橘|(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生，A錯(cuò)誤；光線由水射入空氣，光的波速變大，頻率不變，由波速公式vf知波長(zhǎng)變大，B錯(cuò)誤；遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，當(dāng)入射角大于等于全反射的臨界角時(shí)會(huì)發(fā)生全反射，光線不能射出水面，因而看不見(jiàn)，C正確；近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光較弱而折射光較強(qiáng)，射出水面而進(jìn)入人眼睛中的能量較多，D錯(cuò)誤變式1光線在空氣和玻璃的分界面上發(fā)生全反射的條件是()A光從空氣射到分界面上，入射角足夠小B光從空氣射到分界面上，入射角足夠大C光從玻璃射到分界面上，入射角足夠大

9、D光從玻璃射到分界面上，入射角足夠小【答案】C【解析】全反射是光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射時(shí)入射角足夠大時(shí)才會(huì)發(fā)生的，玻璃是光密介質(zhì)，空氣是光疏介質(zhì)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤全反射的計(jì)算精練2(2020年開(kāi)封聯(lián)考)如圖所示，直角三棱鏡ABC的斜邊AB長(zhǎng)為L(zhǎng)，C90，A(未知)，一束單色光從斜邊上某點(diǎn)(非中點(diǎn))垂直入射到棱鏡中，已知棱鏡折射率為n2，單色光在真空中的傳播速度為c，(1)求在什么范圍內(nèi)，入射光能夠經(jīng)過(guò)兩次全反射又從斜邊射出；變式2(2020年撫順第一中學(xué)聯(lián)考)如圖為三棱鏡ABC的截面圖，A70，入射光線垂直于AC射入棱鏡，已知該光在玻璃與空氣的界面處發(fā)生全反射的臨界角為45，光在真空

10、中傳播的速度為c.求：(1)光線在三棱鏡中傳播的速度；(2)光線第一次從三棱鏡射入空氣時(shí)的折射角解答全反射類問(wèn)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(zhǔn)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(shí)盡量與實(shí)際相符，這樣更有利于問(wèn)題的分析如圖所示，自行車后面有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時(shí)，從后面開(kāi)來(lái)的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車問(wèn)題自行車的尾燈利用了什么原理？【答案】利用了全反射的原理全反射的應(yīng)用1全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡是全反射棱鏡它在光學(xué)儀器里，常用來(lái)代替

11、平面鏡，改變光的傳播方向光通過(guò)全反射棱鏡時(shí)的幾種方式：探究總結(jié)2光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維：用光密介質(zhì)制成的用來(lái)傳導(dǎo)光信號(hào)的纖維狀的裝置(2)光纖原理：“光纖通信”利用了全反射原理實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，一定程度上可以彎折，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套組成如圖所示，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)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(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送(3)光導(dǎo)纖維的應(yīng)用：攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等的光信號(hào)沿著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)光纖通信素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過(guò)對(duì)全反射應(yīng)用的研究，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)光導(dǎo)纖維精練3由于激光是亮度高、平行度好、單色

12、性好的相干光，所以光導(dǎo)纖維中用激光作為高速傳輸信息的載體要使射到粗細(xì)均勻的圓形光導(dǎo)纖維一個(gè)端面上的激光束都能從另一個(gè)端面射出，而不會(huì)從側(cè)壁“泄漏”出來(lái)，光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多少？【答案】C全反射的應(yīng)用精練4(2021屆贛州中學(xué)期末)如圖所示為單反照相機(jī)取景器的示意圖，五邊形ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，ABBC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)()【答案】A變式4(2020年包頭九中期末)自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時(shí)，從后面開(kāi)來(lái)的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車，尾燈由透明介質(zhì)制成，其外形如圖甲所示，下面說(shuō)法正確的是()A汽車燈光從左面射過(guò)來(lái)，在尾燈的左表面發(fā)生全反射B汽車燈光從左面射過(guò)來(lái)，在尾燈的右表面發(fā)生全反射C汽車燈光從右面射過(guò)來(lái)，在尾燈的左表面發(fā)生全反射D汽車燈光從右面射過(guò)來(lái)，在尾燈的右表面發(fā)生全反射【答案】C【解析】我們從題圖中取一個(gè)凸起并作出一條光路如圖所示由圖可知，每一部分相當(dāng)于一塊全反射棱鏡，要想讓后面的司機(jī)看到反射光，因此光只