高中物理第十三章光2全反射名師導航學案新人教版選修

1、2 全反射名師導航知識梳理1.光疏介質(zhì)（optically thinner medium）和光密介質(zhì)（optically denser medium）：兩種介質(zhì)比較，折射率小的介質(zhì)叫_介質(zhì)；折射率大的介質(zhì)叫_介質(zhì).2.全反射現(xiàn)象：光從_介質(zhì)入射到_介質(zhì)的分界面上時，光_反射回_介質(zhì)的現(xiàn)象.3.臨界角：折射角等于_時的_角叫臨界角.用C表示，C=arcsin.4.發(fā)生全反射的條件：（1）光由_介質(zhì)射向_介質(zhì)；（2）入射角_臨界角.5.光導纖維：實際用的光導纖維是非常細的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，在_和_的界面上發(fā)生全反射. 知識導學 在學習本節(jié)內(nèi)容時，要對光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)有一個

2、正確的理解，知道發(fā)生全反射的條件，認識全反射現(xiàn)象.在學習全反射時，要注意等效思想的運用.例如：全反射棱鏡對光的全反射作用在許多問題中可與平面鏡等效.光導纖維是全反射的一種應用，應明確光導纖維的工作原理.疑難突破1.正確理解光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)剖析：（1）任何介質(zhì)的絕對折射率都大于1，折射率越大，光在其中傳播的速度越小，兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì).（2）光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是相對的，同一種介質(zhì)，既可以是光密介質(zhì)也可以是光疏介質(zhì)，應具體問題具體分析.例如，玻璃相對水而言是光密介質(zhì)，而相對金剛石而言則是光疏介質(zhì).（3）光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是由兩種介質(zhì)的折射率的相

3、對大小決定的，而與密度的大小無關(guān)，光密介質(zhì)的折射率較大，但密度不一定較大.例如，酒精（n=1.36）相對于水(n=1.33)是光密介質(zhì)，但酒精的密度卻小于水的密度.（4）列表比較光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大（5）由折射定律可知，當光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)（例如由空氣射入水）時，折射角小于入射角；當光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)（例如由水射入空氣）時，折射角大于入射角.2.對全反射的有關(guān)理解剖析：（1）當入射角增大到某一角度，使折射角達到90時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象稱為全反射，這時對應的入射角叫臨界角.發(fā)生全反射現(xiàn)象必須同時滿足兩個條件：一是光由光密

4、介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；二是入射角大于或等于臨界角.（2）從能量角度看，光在兩種介質(zhì)分界面上發(fā)生反射和折射時，若不計介質(zhì)的吸收，入射光能量會分配成反射和折射兩部分，其中反射光能量隨著入射角的增大而增強，折射光能量則隨著入射角的增大而減弱.當發(fā)生全反射時，折射光能量等于零，入射光能量完全轉(zhuǎn)化為反射光的能量.因此，當入射角越小時折射光越強，而反射光越弱，這正是我們垂直俯視水底處物體看得最清楚，而斜視觀察感到有些模糊的原因.典題精講【例1】 在一個圓形輕木塞的中心插上一根大頭針，然后把它倒放在水面上，調(diào)節(jié)針插入的深度，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水面的大頭針，如圖13-7-1（a），量出針露出的長

5、度為d，木塞的半徑為r，求水的折射率.圖13-7-1思路解析：在調(diào)節(jié)針插入的深度后，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水下的大頭針，這個現(xiàn)象是光的全反射現(xiàn)象.產(chǎn)生全反射的條件有兩條：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角i大于或等于臨界角C.當光從某種物質(zhì)射向真空（或空氣）時，其臨界角C為：sinC=，C=arcsin（n為介質(zhì)對光的折射率）作圖13-7-1(b)，當A發(fā)出的光到達B點時恰以臨界角C入射，因此sinC= .在AOB中：tanC=，而tanC= 由此求得n=答案：n= 綠色通道:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，在界面處一部分光被反射，另一部分光被折射到另一介質(zhì)中，隨著入射角的

6、增大，折射角逐漸增大，且折射光線越來越弱，當入射角增大到某一角度時，折射光線完全消失，只剩下反射光線.變式訓練1:如圖13-7-2所示，A、B兩點之間的距離為s，在兩點間連接一直纖維，一束光從光導纖維中間射入，射入光導纖維與空氣的界面，恰好發(fā)生全反射現(xiàn)象，由A點傳輸?shù)紹點所用的時間為t.求光導纖維所用材料的折射率.圖13-7-2答案：n= 變式訓練2:如圖13-7-3所示,一束單色光對稱地通過等邊玻璃三棱鏡，則玻璃棱鏡的折射率為（ )圖13-7-3 B. C. D.答案：C【例2】 如圖13-7-4甲所示，一條光線從空氣中垂直射到棱鏡界面BC上，棱鏡的折射率為，這條光線離開棱鏡時與界面的夾角為

7、（ )A.30 B.45 C.60 D.90 甲 乙圖13-7-4思路解析：因為棱鏡的折射率為，所以臨界角C應滿足sinC=，所以C=45.作光路圖如13-7-4乙所示.因光線從空氣中射到BC界面時入射角為零度，故進入BC面時不發(fā)生偏折，到AB面時由幾何關(guān)系知入射角i=60C，故在AB面上發(fā)生全反射，反射線射到AC面時，可知入射角=30vBvC B.vAvBvCvB D.vAvCvB答案：B 問題探究 問題：在折射率為n的水中，有一點光源，要使它照亮的水面面積增大，點光源應怎樣移動？ 導思：解答有關(guān)全反射問題時，應首先根據(jù)光在兩種介質(zhì)的界面處發(fā)生折射及全反射的規(guī)律，正確地畫出光路圖，恰當?shù)乩霉饴穲D所提供的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)數(shù)學知識進行分析和計算，而發(fā)生全反射的臨界光線的確定，是解決這類問題的關(guān)鍵. 探究：所謂照亮水面就是點光源S發(fā)出的光能夠通過水面進入空氣中而射入觀察者眼中，S發(fā)出的光是射向四面八方的，但由于水相對于空氣是光密介質(zhì)，當S射向水面的光線的入射角大于或等于臨