高中物理(新教材)選修1課件2：4 2 全反射 人教版

2全反射第四章光學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課時(shí)作業(yè)6※知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角的概念※※能判斷是否發(fā)生全反射，能計(jì)算有關(guān)問(wèn)題，并能解釋全反射現(xiàn)象※了解全反射現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)定位課堂情景引入沙漠中的旅行者急于找到水源時(shí)，有時(shí)會(huì)意外地看到前方有一片晶瑩的“水面”，而當(dāng)他們向前走去時(shí)，“水面”卻是可望而不可即，原來(lái)這就是“蜃景”。這種現(xiàn)象是怎樣形成的呢？知識(shí)點(diǎn)1光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)名稱(chēng)項(xiàng)目光疏介質(zhì)光密介質(zhì)定義折射率________的介質(zhì)折射率________的介質(zhì)傳播速度光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度_______折射特點(diǎn)(1)光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角_______入射角(2)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角_______入射角較小較大小小于大于知識(shí)自主梳理1．定義當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到__________時(shí)，折射光完全消失，只剩下__________，這種現(xiàn)象叫做全反射，這時(shí)對(duì)應(yīng)的__________叫做臨界角。2．發(fā)生全反射的條件(1)光由__________介質(zhì)射入__________介質(zhì)。(2)入射角__________或__________臨界角。知識(shí)點(diǎn)2全反射90°反射光入射角光密光疏大于等于越小

1．全反射棱鏡(1)構(gòu)造：截面為_(kāi)_______________的棱鏡叫全反射棱鏡。(2)光學(xué)特性：①當(dāng)光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時(shí)，光在截面的斜邊上發(fā)生________，光射出棱鏡時(shí)，傳播方向改變了_______。②當(dāng)光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時(shí)，在兩個(gè)直角邊上各發(fā)生一次__________，使光的傳播方向改變了_______。知識(shí)點(diǎn)3全反射的應(yīng)用等腰直角三角形全反射90°全反射180°(3)主要優(yōu)點(diǎn)①光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生__________，與平面鏡相比，它的反射率__________。②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時(shí)__________。全反射很高失真小(3)主要優(yōu)點(diǎn)①光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生__________，與平面鏡相比，它的反射率__________。②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時(shí)__________。全反射很高失真小2．光導(dǎo)纖維(1)原理：利用了光的__________。(2)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1～100μm左右，如圖所示。它是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率__________外套的折射率，光由一端進(jìn)入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)多次__________，從另一端射出。全反射大于全反射(3)主要優(yōu)點(diǎn)：容量大、__________損耗小、抗干擾能力強(qiáng)、__________等。能量保密性好重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解1．相對(duì)性光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的，并沒(méi)有絕對(duì)的意義。例如：水晶(n＝1.55)對(duì)玻璃(n＝1.5)是光密介質(zhì)，而對(duì)金剛石來(lái)說(shuō)(n＝2.427)，就是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)到底是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)，是不確定的。2．與介質(zhì)密度無(wú)關(guān)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大小。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)。3．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3．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)小大下列說(shuō)法正確的是(

)A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小答案：BD即時(shí)討論1解析：因?yàn)樗恼凵渎蕿?.33，酒精的折射率為1.36，所以水對(duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)；由v＝c/n可知，光在光密介質(zhì)中的速度較小。3．產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件(1)光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上。(2)入射角等于或大于臨界角。4．全反射現(xiàn)象中的能量分配關(guān)系(1)折射角隨入射角的增大而增大，折射角增大的同時(shí)，折射光線的強(qiáng)度減弱，即折射光線的能量減小，亮度減弱，而反射光線增強(qiáng)，能量增大，亮度增加；(2)當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)(即臨界角)，折射光能量減到零，入射光的能量全部反射回來(lái)，這就是全反射現(xiàn)象。夏季的早晨，從某一方向看植物葉子上的露珠會(huì)格外明亮，玻璃中的氣泡從側(cè)面看也是特別明亮，這是什么道理呢？即時(shí)討論2解析：光照射露珠或經(jīng)玻璃照射氣泡時(shí)，一部分光會(huì)發(fā)生全反射，有更多的光反射到人的眼晴中，光的能量大了，人就會(huì)感覺(jué)特別明亮。題型一對(duì)全反射的理解考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)例1答案：BCD答案：BC變式1解析：小魚(yú)下潛一點(diǎn)后，它的入射角變小，光線能折射出水面，人能看到魚(yú)，同理，魚(yú)上浮一點(diǎn)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，所以，B、C正確，A、D錯(cuò)誤。例2自行車(chē)的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時(shí)，從后面開(kāi)來(lái)的汽車(chē)發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車(chē)司機(jī)注意到前面有自行車(chē)，尾燈由透明介質(zhì)制成，其外形如圖甲所示，下面說(shuō)法正確的是(

)題型2全反射的應(yīng)用A．汽車(chē)燈光從左面射過(guò)來(lái)，在尾燈的左表面發(fā)生全反射B．汽車(chē)燈光從左面射過(guò)來(lái)，在尾燈的右表面發(fā)生全反射C．汽車(chē)燈光從右面射過(guò)來(lái)，在尾燈的左表面發(fā)生全反射D．汽車(chē)燈光從右面射過(guò)來(lái)，在尾燈的右表面發(fā)生全反射答案：C華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通信之父”。光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是(

)變式2A．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B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C．波長(zhǎng)越短的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大答案：A

例3在海面平靜的日子，站在海邊有時(shí)可以看到遠(yuǎn)處的空中出現(xiàn)了高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象，這就是“海市蜃樓”。這種現(xiàn)象是怎樣形成的呢？解析：當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大。我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，如圖1所示，下層的折射率較大。題型3開(kāi)放·探究遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來(lái)越大，當(dāng)光線的入射角大到臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。光線就會(huì)從高空的空氣層中通過(guò)空氣的折射逐漸返回折射率較低的下一層。在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來(lái)的光線形成的虛像。這就是海市蜃樓的景象。如圖2所示。

請(qǐng)解釋本節(jié)“課堂情景切入”中提出的沙漠“蜃景”是怎樣形成的？答案：太陽(yáng)照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。從遠(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折射率小的熱空氣層時(shí)被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射。人們逆著反射光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景(如下圖所示)，仿佛是從水面反射出來(lái)的一樣。這就是沙漠中的蜃景。變式3備用工具&資料

請(qǐng)解釋本節(jié)“課堂情景切入”中提出的沙漠“蜃景”是怎樣形成的？答案：太陽(yáng)照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。從遠(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折射率小的熱空氣層時(shí)被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射。人們逆著反射光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景(如下圖所示)，仿佛是從水面反射出來(lái)的一樣。這就是沙漠中的蜃景。變式3

例3在海面平靜的日子，站在海邊有時(shí)可以看到遠(yuǎn)處的空中出現(xiàn)了高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象，這就是“海市蜃樓”。這種現(xiàn)象是怎樣形成的呢？解析：當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大。我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，如圖1所示，下層的折射率較大。題型3開(kāi)放·探究※知道光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射、臨界角的概念※※能判斷是否發(fā)生全反射，能計(jì)算有關(guān)問(wèn)題，并能解釋全反射現(xiàn)象※了解全反射現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)定位課堂情景引入沙漠中的旅行者急于找到水源時(shí)，有