人教版選修34 全反射 第1課時(shí) 學(xué)案.docx

13.2全反射學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解光的全反射，會(huì)利用全反射解釋有關(guān)現(xiàn)象2理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射并能畫出相應(yīng)的光路圖(重點(diǎn))3了解全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維.重點(diǎn)：理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射并能畫出相應(yīng)的光路圖難點(diǎn)：了解全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維.預(yù)習(xí)新課：1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)光密介質(zhì)定義折射率較小的介質(zhì)折射率較大的介質(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)中的傳播速度小折射特點(diǎn)光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角2.全反射及發(fā)生條件(1)全反射及臨界角的概念全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角增大到某一角度，折射光線就會(huì)消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90時(shí)的入射角用字母c表示(2)全反射的條件要發(fā)生全反射，必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角等于或大于臨界角(3)臨界角與折射率的關(guān)系光由介質(zhì)射入空氣(或真空)時(shí)，sin c(公式)思考：1只有一種介質(zhì)能否確定它是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？【提示】不能光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)是對(duì)確定的兩種介質(zhì)相比較折射率而確定的，只有一種介質(zhì)是無法比較折射率的，從而無法確定它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)2為什么水中或玻璃中的氣泡看起來特別明亮？【提示】水或玻璃中的氣泡是光疏介質(zhì)，光經(jīng)過水或玻璃照射氣泡時(shí)，一部分光會(huì)發(fā)生全反射，相對(duì)于其他物體而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由氣泡發(fā)出的，因此人眼感覺氣泡特別明亮1對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的，并沒有絕對(duì)的意義例如：水晶(n1.55)對(duì)玻璃(n1.5)是光密介質(zhì)，而對(duì)金剛石(n2.42)來說，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)，不是絕對(duì)的光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，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)由v可知：光在光密介質(zhì)中傳播速度比在光疏介質(zhì)中要小光在兩種介質(zhì)中傳播時(shí)，由折射定律可知：n1sin 1n2sin 2，n1v1n2v2，由此可知：當(dāng)光從光密介質(zhì)傳播到光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角；當(dāng)光從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角光在光疏介質(zhì)中傳播的速度大于光在光密介質(zhì)中傳播的速度2對(duì)全反射的理解(1)全反射是光的折射的特殊現(xiàn)象，全反射現(xiàn)象還可以從能量變化角度加以理解當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，發(fā)生了全反射(2)全反射遵循的規(guī)律：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射時(shí)，仍然遵守反射定律，有關(guān)計(jì)算仍依據(jù)反射定律進(jìn)行課堂練習(xí)：1下列選項(xiàng)所示光線由空氣透過半圓形玻璃磚，再射入空氣的光路圖中，正確的是(玻璃的折射率為1.5)()【答案】bde2已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下幾種方式傳播，可能發(fā)生全反射的是() a從玻璃射入水晶b從水射入二硫化碳c從玻璃射入水中 d從水晶射入水e從玻璃射入二硫化碳【答案】acd3.為了測(cè)定某種材料制成的長方體的折射率，用一束光線從ab面以60入射角射入長方體時(shí)光線剛好不能從bc面射出，如圖1321所示，該材料的折射率是多少？圖1321【答案】解答全反射類問題的技巧1光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)2入射角大于或等于臨界角3利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符，這樣更有利于問題的分析全反射的應(yīng)用微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂，光纖為什么要由兩層介質(zhì)構(gòu)成？【提示】光纖的工作原理是全反射，要由兩種介質(zhì)配合才能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象1對(duì)全反射棱鏡光學(xué)特性的兩點(diǎn)說明(1)當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高(2)反射時(shí)失真小，兩種反射情況如圖1322甲、乙所示圖13222光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成內(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，使反射光的能量最強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送因此，光信號(hào)能攜帶著聲音、圖象以及各種數(shù)字信號(hào)沿著光纖傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)光纖通信，其主要優(yōu)點(diǎn)是容量大，衰減小，抗干擾性強(qiáng)等醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體的胃、腸等器官內(nèi)部，如圖1323所示圖1323課堂練習(xí)：4空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖1324所示，方框內(nèi)有兩個(gè)折射率為n1.5的全反射玻璃棱鏡在框內(nèi)畫出兩個(gè)棱鏡的放置方式并作出光路圖圖1324【答案】5華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通訊之父”光纖通訊中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖1325所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播內(nèi)芯的折射率比外套的_，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與_的界面上發(fā)生全反射. 圖1325【答案】大外套6如圖1326所示，一根長為l的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n.光從它的一個(gè)端面射入，從另一端面射出所需的最長時(shí)間為多少？(設(shè)光在真空中的光速為c)圖1326【答案】對(duì)光導(dǎo)纖維折射率的要求設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當(dāng)入射光線的入射角為1時(shí)，進(jìn)入端面的折射光線傳到側(cè)面時(shí)恰好發(fā)生全發(fā)射，如圖1327所示，則有：sin c，n，c290，由以上各式可得：sin 1.由圖1327可知：(1)當(dāng)1增大時(shí)，2增大，而從纖維射向空氣中光線的入射角減小(2)當(dāng)190時(shí)，若c，則所有進(jìn)入纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即有n，以上是光從纖維射向真空時(shí)得到的折射率(3)由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光導(dǎo)纖維折射率要比大些圖1327作業(yè) ：1.光從介質(zhì)1通過兩種介質(zhì)的交界面進(jìn)入介質(zhì)2的光路如圖1所示。下列論述：光在介質(zhì)1中的傳播速度較大；光在介質(zhì)2中的傳播速度較大；光從介質(zhì)1射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象；光從介質(zhì)2射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象。其中正確的是()圖1a只有正確b只有正確c只有正確 d只有正確解析：選b光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2的光路如題圖，入射角大于折射角，即從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，所以光線在介質(zhì)1中傳播速度較大，對(duì)錯(cuò)。光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)可能發(fā)生全反射即從介質(zhì)2到介質(zhì)1，錯(cuò)對(duì)，故選項(xiàng)b對(duì)。2.一束光從某介質(zhì)進(jìn)入真空，方向如圖2所示，則下列判斷中正確的是()圖2a該介質(zhì)的折射率是b該介質(zhì)的折射率是c該介質(zhì)相對(duì)真空發(fā)生全反射的臨界角是45d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)象解析：選b由題意知，入射角30，折射角60，由折射定律可得：n，a項(xiàng)錯(cuò)誤，b項(xiàng)正確；發(fā)生全反射的臨界角為c，sin c，sin 45，c45，c項(xiàng)錯(cuò)誤；光線按如圖所示的方向入射，當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，d項(xiàng)錯(cuò)誤。3.自行車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)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。尾燈的構(gòu)造如圖3所示，下面說法正確的是()圖3a汽車燈光應(yīng)從左面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射b汽車燈光應(yīng)從左面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射c汽車燈光應(yīng)從右面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射d汽車燈光應(yīng)從右面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射解析：選c由全反射棱鏡對(duì)光路的控制原理可知，選項(xiàng)c正確。4.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖4所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n1.5的玻璃全反射棱鏡。下圖給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生如圖效果的是()圖4解析：選b四個(gè)選項(xiàng)產(chǎn)生光路效果如圖所示。則可知b項(xiàng)正確。5. (多選)如圖5所示，一束平行光從真空射向一塊半圓形的玻璃磚，下列說法正確的是()圖5a只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃磚b只有圓心兩側(cè)一