高中物理第4章光的折射3光的全反射教师用书教科版选修3_4

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1、3.光的全反射学习目标知识脉络1.理解全反射现象和临界角的概念.2.知道光疏介质、光密介质和发生全反射的条件．(重点)3.能够解释全反射现象，会计算临界角．(重点、难点)4.初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用.全反射现象和全反射条件1．全反射现象(1)光疏介质和光密介质①概念：两种介质比较，折射率小的介质叫做光疏介质，折射率大的介质叫做光密介质．②光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小．③相对性：光疏介质和光密介质是相对的．(2)全反射现象光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就

2、会消失，只剩下反射光线的现象．2．全反射条件(1)临界角我们把光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称为这种介质的临界角．(2)全反射的条件要发生全反射，必须同时具备两个条件：①光从光密介质射入光疏介质．②入射角大于等于临界角．(3)临界角与折射率的关系①定量关系：光由介质射入空气(或真空)时，sinC＝.②定性关系：介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射．1．光从空气射入水中时可能发生全反射现象．(×)2．密度大的介质就是光密介质．(×)3．两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质．(√)4

3、．光密介质和光疏介质具有绝对性．(×)1．只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？【提示】　不能．光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质．2．为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？【提示】　水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮．1．光密介质和光疏介质(1)光疏介质与光密介质的相对性：同种介质在不同的比较中结

4、果可能不同，如水、水晶和金刚石，水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质．(2)光密介质和光疏介质与其密度的关系：不要把介质的疏密与介质的密度相混淆．密度大不一定是光密介质，密度小也未必是光疏介质，如水和酒精，水的密度大，但二者相比水是光疏介质；光密介质和光疏介质是相对的，介质密度的大小是绝对的．一般说来，同一种介质密度越大，对光的折射程度越大．(3)由v＝可知：光在光密介质中传播速度比在光疏介质中要小．2．入射光线、反射光线、折射光线的方向变化及能量分配关系(1)折射角随着入射角的增大而增大；(2)折射角增大的同时，折射

5、光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增加；(3)当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减弱到零(即折射角为90°)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象．3．公式sinC＝只适用于光由介质射向真空(或空气)时临界角的计算．1．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是(　　)A．从玻璃射入水晶B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水晶射入水E．从玻璃射入二硫化碳【解析】　发生全反

6、射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故A、C、D正确．【答案】　ACD2.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图431所示，该材料的折射率是多少？图431【解析】　如图所示，根据折射定律：n＝①由题意可知sinC＝②而C＝90°－r③由②③得cosr＝④而cosr＝，代入④得＝⑤联立①和⑤解得n＝.【答案】　解答全反射类问题的技巧1．光必须从光密介质射入光疏介质．2．入射角大于或等于临界角．3．利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰

7、好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．全反射的应用——光导纤维1．光导纤维对光的传导原理利用了全反射原理．2．光导纤维的构造光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径从几微米到几十微米之间，由内芯和外层透明介质两层组成．内芯的折射率比外套的折射率大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射．3．光导纤维的应用——光纤通信光纤通信就是把载有声音、图像和各种数字信号的激光从光纤的一端输入，沿着光纤传到另一端去．4．光纤通信的主要优点容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输速率高．1．光纤通信的主要优点

8、是容量大．(√)2．在沙漠里看到的蜃景是一种全反射现象．(√)3．鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了全反射．(√)4．光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成．(×)1．炎热的夏天，在公路上有时能看到远处物体的倒影，