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文檔簡介
4.2
全反射第四章光
人教版(2019)選修第一冊1.知道光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)的概念,認(rèn)識光的全反射現(xiàn)象及發(fā)生條件。2.知道全反射棱鏡及其應(yīng)用3.初步了解光導(dǎo)纖維的工作原理及光纖技術(shù)對社會經(jīng)濟生活的重大影響。學(xué)習(xí)目標(biāo)水中的氣泡看上去特別明亮,這是為什么?你對顯得特別亮的條件有什么猜想?思考:建立概念:光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)光疏介質(zhì):折射率較小的介質(zhì)光密介質(zhì):折射率較大的介質(zhì)相對性o空氣物質(zhì)折射率水1.33酒精1.36油1.58水晶1.55玻璃1.5-1.8金剛石2.42想一想:密度大的介質(zhì),一定是光密介質(zhì)嗎?o空氣一、全反射空氣θ2θ1玻璃光疏介質(zhì)光密介質(zhì)實例分析:光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)①如果入射角增大,折射角和入射角哪個先增大到90°?②如果一直增大入射角會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?③如果是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)又將如何?思考:器材:半圓形玻璃磚等演示:觀察全反射現(xiàn)象光密介質(zhì)光疏介質(zhì)觀察:隨著入射角逐漸增大發(fā)生的現(xiàn)象●折射角怎樣變化?
折射光亮度怎樣變化?●當(dāng)入射角增大到某一角度、折射角
達(dá)到900時,折射光情況如何?●繼續(xù)增大入射角,情況又如何?2.計算臨界角
當(dāng)光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時,折射角等于900,折射光完全消失,入射光全部返回原來的介質(zhì)中,這種現(xiàn)象叫做全反射。
此時,入射角稱為臨界角,用字母C表示。1.建立概念——全反射臨界角的正弦值與介質(zhì)的折射率成反比。介質(zhì)的折射率越大,臨界角越小。
臨界角C當(dāng)光由某種介質(zhì)射入真空或空氣時:空氣玻璃C是否只有玻璃才能發(fā)生全反射呢?光從空氣中射向水中會發(fā)生全反射嗎?光從玻璃中射向水中會發(fā)生全反射嗎?物質(zhì)折射率水1.33玻璃1.5-1.8空氣玻璃CN
臨界角C大于C空氣玻璃空氣玻璃3.全反射條件⑵入射角等于或大于臨界角。⑴光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);自然現(xiàn)象1光疏介質(zhì)光密介質(zhì)水中的氣泡看上去特別明亮晶瑩剔透的露珠自然現(xiàn)象2:海市蜃樓和沙漠蜃景自然現(xiàn)象3:炎熱的夏天柏油路面有時看起來特別明亮貼近熱路面附近的空氣層比上層空氣的折射率小,遠(yuǎn)處物體射向路面的部分光線發(fā)生了全反射池塘的水面下一定深度有一個點光源,從水面上方觀察,會看到什么現(xiàn)象?例題1在潛水員看來,岸上所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里,為什么?這個圓錐的頂角是多大(水的折射率n=1.33)?設(shè)圓錐的頂角為α,則有α=2C=97.6°即圓錐的頂角為97.6°.研究的問題:⑴條件分析總結(jié):求解全反射問題的思路⑶運用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進行判斷推理、
運算及變換,從而進行動態(tài)分析或定量計算。關(guān)鍵:確定光線在什么位置時入射角等于臨界角。⑵畫臨界光路●在界面上,明確光是否從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。●計算臨界角,確認(rèn)是否會發(fā)生全反射。若發(fā)生全反射,畫出入射角等于臨界角的“臨界光路”。進行動態(tài)分析(如:光線照射的范圍)或定量計算。θABCABC⑵光線由AC面垂直入射在AB、BC面發(fā)生兩次全反射,垂直于AC面出射。光的傳播方向變化180°⑴光線由AB面垂直入射光的傳播方向變化90°在AC面發(fā)生全反射,垂直于BC面出射。1.分析:當(dāng)光線以下列兩種方式入射時會發(fā)生什么現(xiàn)象?二、全反射棱鏡⑴什么是全發(fā)射棱鏡?⑵這種形狀棱鏡為什么稱為全發(fā)射棱鏡?⑶可以應(yīng)用全反射棱鏡哪些方面的特點?各種玻璃的臨界角為32°~42°二、全反射棱鏡橫截面:等腰直角三角形反射率高,幾乎可以達(dá)到100﹪●改變光的方向●提高反射率2.認(rèn)識全反射棱鏡演示:全反射棱鏡自行車尾燈雙筒望遠(yuǎn)鏡潛望鏡例題2
導(dǎo)與練129頁
光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的玻璃絲,由內(nèi)芯與外套兩層組成,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。2.傳播原理:三、光導(dǎo)纖維●傳播原理是什么?●光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)是怎樣的?全反射1.結(jié)構(gòu)醫(yī)用內(nèi)窺鏡例題3
導(dǎo)與練130頁
[例3]一段長為L的直線光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯如圖所示,一單色光從左端面射入光纖,已知光纖對該單色光的折射率為n,光在真空中傳播速度大小為c。(1)求該單色光在光纖中傳播的最短時間;思考:水流導(dǎo)光的原理是什么?做一做:水流導(dǎo)光全反射光疏介質(zhì)
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