【高中物理】全反射課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

4.2

全反射第四章光

人教版（2019）選修第一冊(cè)1.知道光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)的概念，認(rèn)識(shí)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(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(duì)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(shí)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(gè)先增大到90°？②如果一直增大入射角會(huì)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(shí)，折射光情況如何？●繼續(xù)增大入射角，情況又如何？2.計(jì)算臨界角

當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角等于900，折射光完全消失，入射光全部返回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射。

此時(shí)，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(shí):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(huì)發(fā)生全反射嗎？光從玻璃中射向水中會(huì)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(shí)看起來(lái)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(gè)點(diǎn)光源，從水面上方觀察，會(huì)看到什么現(xiàn)象？例題1在潛水員看來(lái)，岸上所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，為什么？這個(gè)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(wèn)題：⑴條件分析總結(jié)：求解全反射問(wèn)題的思路⑶運(yùn)用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進(jìn)行判斷推理、

運(yùn)算及變換，從而進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或定量計(jì)算。關(guān)鍵：確定光線在什么位置時(shí)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)?！裼?jì)算臨界角，確認(rèn)是否會(huì)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(jìn)行動(dòng)態(tài)分析（如：光線照射的范圍）或定量計(jì)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(shí)會(huì)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(diǎn)？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(shí)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(yè)

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(shí)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(yè)

[例3]一段長(zhǎng)為L(zhǎng)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(duì)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(shí)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)