高中物理第四章光的折射3光的全反射省公開課一等獎新名師獲獎?wù)n件

3光全反射第四章光折射1/35[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角概念.2.了解全反射條件，能計(jì)算相關(guān)問題和解釋相關(guān)現(xiàn)象.3.了解光導(dǎo)纖維工作原理和光導(dǎo)纖維在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用.2/35內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知扎實(shí)基礎(chǔ)3/35自主預(yù)習(xí)4/35一、全反射現(xiàn)象及條件1.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)(1)對于兩種介質(zhì)來說，光在其中傳輸速度較小介質(zhì)，即折射率

介質(zhì)叫

介質(zhì)；光在其中傳輸速度較大介質(zhì)，即折射率較小介質(zhì)叫

介質(zhì).(2)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相正確.2.全反射(1)定義：光從

介質(zhì)射到

介質(zhì)界面時，全部被反射回原介質(zhì)現(xiàn)象.較大光密光疏光密光疏5/35(2)全反射條件①光需從

介質(zhì)射至

介質(zhì)界面上.②入射角必須等于或

臨界角.(3)臨界角①定義：光從某種介質(zhì)射向真空或空氣時使折射角變?yōu)?0°時

，稱作這種介質(zhì)臨界角.②臨界角C與折射率n關(guān)系：sinC＝__.光密光疏大于入射角6/35二、全反射應(yīng)用——光導(dǎo)纖維1.光纖工作原理：因?yàn)橛袡C(jī)玻璃折射率

空氣折射率，當(dāng)光從有機(jī)玻璃棒一端射入時，能夠沿著有機(jī)玻璃棒表面發(fā)生屢次

，從另一端射出.2.光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)：由兩種折射率不一樣玻璃制成，分內(nèi)、外兩層，內(nèi)層玻璃折射率比外層玻璃折射率

.當(dāng)光從一端進(jìn)入光纖時，將會在兩層玻璃界面上發(fā)生

.3.光纖通信優(yōu)點(diǎn)是容量

、衰減

、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高.4.應(yīng)用：光纖通信；醫(yī)學(xué)上

.大于全反射大全反射大小內(nèi)窺鏡7/351.判斷以下說法正誤.(1)入射角大于臨界角就會發(fā)生全反射現(xiàn)象.(

)(2)光密介質(zhì)是指密度大介質(zhì).(

)(3)光在光導(dǎo)纖維中傳輸速度小于光在真空中光速c.(

)[即學(xué)即用]××√答案8/352.一束光從某介質(zhì)進(jìn)入真空，方向如圖1所表示，則該介質(zhì)折射率為____；逐步增大入射角，光線將____(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射；若使光發(fā)生全反射，應(yīng)使光從_____射入_____，且入射角大于等于_____.答案圖1能介質(zhì)真空45°9/35重點(diǎn)探究10/35一、全反射[導(dǎo)學(xué)探究]

當(dāng)光從水中射向與玻璃交界面時，只要入射角足夠大就會發(fā)生全反射，這種說法正確嗎？為何？答案

不正確.要發(fā)生全反射必須是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì).而水相對玻璃是光疏介質(zhì)，所以不論入射角多大都不可能發(fā)生全反射.答案11/35[知識深化]

發(fā)生全反射條件(1)光從光密介質(zhì)射至光疏介質(zhì).(2)入射角大于或等于臨界角.以上兩個條件缺一不可.12/35解析由題意知，光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，由sinC＝

得C＝45°＜θ1＝60°，故在兩介質(zhì)界面上會發(fā)生全反射，只有反射光線，沒有折射光線，故選項(xiàng)D正確.例1某種介質(zhì)對空氣折射率是

，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則以下光路圖中正確是(圖中Ⅰ為空氣，Ⅱ?yàn)榻橘|(zhì))答案解析√13/35總結(jié)提升全反射遵照規(guī)律：發(fā)生全反射時，光全部返回原介質(zhì)，入射光與反射光遵照光反射定律，因?yàn)椴淮嬖谡凵涔饩€，光折射定律不再適用.14/35二、全反射應(yīng)用——光導(dǎo)纖維[導(dǎo)學(xué)探究]

如圖2所表示是光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)示意圖，其內(nèi)芯和外套由兩種光學(xué)性能不一樣介質(zhì)組成.組成內(nèi)芯和外套兩種介質(zhì)，哪個折射率大？為何？答案

內(nèi)芯折射率大.因?yàn)楫?dāng)內(nèi)芯折射率大于外套折射率時，光在傳輸時能發(fā)生全反射，光線經(jīng)過屢次全反射后能從一端傳到另一端.答案圖215/35例2如圖3所表示，AB為光導(dǎo)纖維，A、B之間距離為s，使一光脈沖信號從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維與空氣界面上恰好發(fā)生全反射，由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用時間為t，求光導(dǎo)纖維所用材料折射率.(已知光在真空中傳輸速度為c)答案圖3解析16/35解析設(shè)光導(dǎo)纖維所用材料折射率為n，則有17/35總結(jié)提升注意挖掘題目中隱含條件，“恰好”“剛好”暗含條件是入射角等于臨界角.18/35三、全反射定量計(jì)算處理全反射問題思緒(1)確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).(2)若光由介質(zhì)進(jìn)入空氣(真空)時，則依據(jù)sinC＝

確定臨界角，看是否發(fā)生全反射.(3)依據(jù)題設(shè)條件，畫出入射角等于臨界角“臨界光路”.(4)利用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進(jìn)行判斷推理，運(yùn)算及變換進(jìn)行動態(tài)分析或定量計(jì)算.19/35例3一厚度為h大平板玻璃水平放置，其下表面貼有二分之一徑為r圓形發(fā)光面.在玻璃板上表面放置二分之一徑為R圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面中心在同一豎直線上.已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出光線(不考慮反射)，求平板玻璃折射率.答案解析20/35解析如圖所表示，從圓形發(fā)光面邊緣A點(diǎn)發(fā)出一條光線射到玻璃上表面A′點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，其中L＝R－r21/35答案45°

例4如圖4所表示，折射率n＝

透明介質(zhì)橫截面由等腰直角三角形AOC和圓心為O、半徑為R四分之一圓弧BC組成，一束單色光從M點(diǎn)以α＝45°入射角由真空射入透明介質(zhì)中，已知M點(diǎn)與AB之間距離為

光在真空中傳輸速度為c，求：答案解析圖4(1)這種透明介質(zhì)對于真空臨界角C；22/3523/35答案看法析圖(2)經(jīng)過計(jì)算，畫出光在透明介質(zhì)中傳輸光路圖；答案解析由幾何關(guān)系知，θ＝30°，γ＝45°.因γ＝C，光在AC界面發(fā)生全反射，垂直AB射出介質(zhì)，光路如圖所表示24/35由幾何關(guān)系知，光在介質(zhì)中傳輸距離d＝Rcosθ＋R(3)單色光在透明介質(zhì)中傳輸時間(有光折射時，不考慮反射).答案解析25/35達(dá)標(biāo)檢測26/3512341.(對全反射了解)(多項(xiàng)選擇)如圖5所表示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強(qiáng)度相同光線，均由空氣沿半圓半徑方向射入玻璃磚，抵達(dá)玻璃磚圓心位置.以下說法正確是答案解析A.假若三條光線中只有一條在O點(diǎn)發(fā)生了全反射，那一定是aO光線B.假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射C.假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射D.假若光線aO恰能發(fā)生全反射，那么光線bO反射光線比光線cO反

射光線亮度大圖5√√√27/351234解析在玻璃磚直徑界面，光線aO入射角最大，光線cO入射角最小，它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，都有發(fā)生全反射可能.假如只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是aO光線，因?yàn)樗肷浣亲畲螅赃x項(xiàng)A對；假若光線bO能發(fā)生全反射，說明它入射角等于或大于臨界角，光線aO入射角更大，所以，光線aO一定能發(fā)生全反射，光線cO入射角可能大于或等于臨界角，也可能小于臨界角，所以，光線cO不一定能發(fā)生全反射，所以選項(xiàng)B錯，C對；假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO和光線cO都不能發(fā)生全反射，但光線bO入射角更靠近于臨界角，所以，光線bO反射光線較光線cO反射光線強(qiáng)，即光線bO反射光線亮度較大，所以選項(xiàng)D對.28/3512342.(全反射應(yīng)用——光導(dǎo)纖維)如圖6所表示是兩個城市間光纜中一條光導(dǎo)纖維一段，光纜總長為L，它玻璃芯折射率為n1，外層材料折射率為n2.若光在空氣中傳輸速度近似為c，則對于光由它一端射入經(jīng)屢次全反射后從另一端射出過程，以下判斷中正確是

√答案解析圖629/35123430/351234答案解析3.(全反射定量計(jì)算)用某種透明材料制成一塊柱體形棱鏡水平截面圖如圖7所表示，左側(cè)ABOD為長方形，右側(cè)DOF為以O(shè)為圓心

圓.光線從真空以入射角θ1＝60°射到棱鏡AB面，經(jīng)折射后，光線抵達(dá)BF面上O點(diǎn)并恰好不從BF面射出.(1)畫出光路圖；圖7答案看法析圖

解析光路圖如圖所表示

31/351234(2)求該棱鏡折射率n和光線在棱鏡中傳輸速度大小v(光在真空中傳輸速度c＝3×108m/s).答案解析32/351234由圖可知，θ2＋C＝90°解析設(shè)光線在AB面折射角為θ2，折射光線與OD夾角為C，33/3512344.(全反射定量計(jì)算)如圖8所表示，折射率n＝

半徑為R透明球體固定在水平