全反射學案-高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

高二物理學案（人教版2019選擇性必修一）班級：___________姓名：___________學號：___________.2全反射【課前預習】1、了解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)及什么是光的全反射現(xiàn)象。2、知道全反射棱鏡及其應用及光導纖維的工作原理，說明光纖維技術對社會經(jīng)濟生活的重大影響。3.重點： 全反射條件，臨界角概念及應用4.難點：臨界角概念、臨界條件時的光路圖及解題。【課上探究】知識點1：光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)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光從介質(zhì)射入介質(zhì)時，折射角小于入射角光從介質(zhì)射入介質(zhì)時，折射角大于入射角思考與交流1．自主思考——判一判(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)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)具有絕對性。()2.水是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？提示：光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對的，與折射率大的比是光疏介質(zhì)，如與水晶相比；與折射率小的比是光密介質(zhì)，如與空氣相比。3.光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的。任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判定誰是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)。幾種介質(zhì)的折射率和密度介質(zhì)折射率密度空氣1.000280.00129水1.331.00玻璃1.5~1.82.60酒精1.360.8金剛石2.423.52練習1：圖中三種介質(zhì)分別為水晶、金剛石、水，試判斷①②③分別代表哪一種介質(zhì)？①①②③知識點2：全反射實驗探究觀察光的全反射實驗：隨著入射角的增大，注意觀察一下幾點1.折射角逐漸；2.折射光線亮度逐漸；3.反射角逐漸；4.反射光線亮度逐漸；5.當入射角增大到某一角度時，折射光線，所有光線全部反射?？偨Y與提升二、全反射1.概念：光由介質(zhì)射入介質(zhì)時，折射角大于入射角，隨著入射角增大折射光線越來越偏離法線，折射光線越來越弱，而反射光線就越來越強，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90度時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射。2.臨界角：一般用字母C表示。3.發(fā)生全反射條件：要發(fā)生全反射，必須同時具備兩個條件：①從光密到光疏②入射角等于或大于臨界角4.臨界角與折射率的關系光由介質(zhì)射入空氣(或真空)時，sinC＝eq\f(1,n)(公式)。練習2：光由折射率為1.5的玻璃和2.42的金剛石進入空氣時的臨界角如何計算？練習3：光從折射率為的介質(zhì)中以40°的入射角射到介質(zhì)與空氣的界面上時，能發(fā)生全反射嗎？為什么？知識點3：全反射的應用思考與交流三、全反射的應用1．全反射棱鏡(1)形狀：截面為的棱鏡。(2)光學特性：①當光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時，光在截面的斜邊上發(fā)生，光線垂直于另一直角邊射出。②當光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時，在兩個直角邊上各發(fā)生一次，使光的傳播方向改變了。請同學作出光路圖2．光導纖維及其應用(1)原理：利用了光的。(2)構造：光導纖維是非常細的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外層透明介質(zhì)兩層組成。內(nèi)芯的折射率比外層的，光傳播時在內(nèi)芯與外層的界面上發(fā)生。(3)主要優(yōu)點：容量大、能量損耗小、抗干擾能力強，保密性好等。練習與拓展【例1】（對全反射的理解）某種介質(zhì)對空氣的折射率是eq\r(2)，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣，Ⅱ為介質(zhì))()【例2】（全反射棱鏡）空氣中兩條光線a和b從方框左側入射，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n＝1.5的全反射玻璃棱鏡．下列選項給出了兩棱鏡的四種放置方式的示意圖．其中能產(chǎn)生圖中效果的是()【例3】如圖甲所示，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（)A.30°B.45°C.60°D.90°【例4】（2016·全國卷Ⅰ）如圖1-，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m．從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3).圖1-(i)求池內(nèi)的水深；(ii)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0m．當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°.求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結果保留1位有效數(shù)字)．【課后鞏固】1．光線由某種介質(zhì)射向與空氣的分界面，當入射角大于45°時折射光線消失，由此可斷定這種介質(zhì)的折射率是()A．n＝eq\f(\r(2),2) B．n＝eq\r(2)C．n＝eq\f(1,2) D．n＝22．一束光從某介質(zhì)進入真空，方向如圖所示，則下列判斷中正確的是()A．該介質(zhì)的折射率是eq\f(\r(3),3)B．該介質(zhì)的折射率是eq\r(3)C．該介質(zhì)相對真空發(fā)生全反射的臨界角是45°D．光線按如圖所示的方向入射，無論怎樣改變?nèi)肷浞较?，都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象3．在完全透明的水下某深處，放一點光源，在水面上可見到一個圓形透光平面，如果透光圓面的半徑正在勻速增大，如圖所示，則光源正在()A．勻加速上升B．勻加速下沉C．勻速上升 D．勻速下沉4.（2017·全國2）一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右側內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。5.如圖所示，上下表面平行的玻璃磚折射率為n＝eq\r(2)，下表面鑲有銀反射面，一束單色光與界面的夾角θ＝45°射到玻璃表面上，結果在玻璃磚右邊豎直光屏上出現(xiàn)相距h＝2.0cm的光點A和B(圖中未畫出)．(1)請在圖中畫出光路示意圖(請使用刻度尺)；(2)求玻璃磚的厚度d.6.(2019·成都摸底)某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的2倍，其過球心的某截面(紙面內(nèi))如圖所示．一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點入射，入射角為45°時，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切．(1)求該透明材料的折射率；(2)欲使光束從A點入射后，恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射，則應將入射角變?yōu)槎嗌俣龋?．(2019年高考·課標全國卷Ⅲ)如圖8—16—29所示，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡，然后垂直于AC邊射出．圖8—16—29(1)求棱鏡的折射率；(2)保持AB邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出．求此時AB邊上入射角的正弦．8．(2019年高考·課標全國卷Ⅰ)如圖8—16—26所示，一般帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m．距水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°＝0.8)．已知水的折射率為eq\f(4,3).圖8—16—26(1)求桅桿到P點的水平距離；(2)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45°時，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離．9.（2020全國2）直角棱鏡的折射率n=1.5，其橫截面如圖所示，圖中∠C=90°，∠A=30°。截面內(nèi)一細束與BC邊平行的光線，從棱鏡AB邊上的D點射入，經(jīng)折射后射到BC邊上。（1）光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由；（2）不考慮多次反射，求從AC邊射出光線與最初的入射光線夾角的正弦