高中物理第四章光第三节认识光的全反射现象学案（含解析）粤教版选修3_4

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1、第三节　光的全反射现象学习目标重点难点1．能说出什么是全反射现象．2．能说出临界角的概念和发生全反射的条件．3．能说出光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．重点：1．对全反射条件的理解．2．有关临界角的计算．难点：用全反射解释相关现象．一、全反射现象1．光疏介质和光密介质两种介质比较，折射率小的介质叫光疏介质；折射率大的介质叫光密介质．2．全反射现象（1）全反射现象：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫全反射．（2）临界角：折射角恰好为9

2、0°时的入射角叫临界角，用C表示．（3）发生全反射的条件：a．光从光密介质射入光疏介质；b．入射角大于或等于临界角．（4）折射率与临界角的关系：sinC＝．二、光导纤维的结构与应用1．结构实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的大．光在光纤内传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射．2．应用（1）医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体消化道等内脏的内部情况；（2）光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰能力强．预习交流在炎热的夏天，逆着太阳光的方向看路面，会看到路面特别明亮，

3、就像用水淋过一样，这是一种什么现象？为什么会发生这种现象？答案：这是一种全反射现象．因为在太阳照射下，贴近路面附近的空气层稀薄，比上层空气的折射率小，从远处射向路面的太阳光，会发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮．一、认识全反射现象1．为什么说光疏介质和光密介质是相对的？答案：折射率较小的介质称为光疏介质，折射率大小是相对的，例如水、水晶和金刚石三种物质相比较，水晶对水来说是光密介质，对金刚石来说是光疏介质．2．光密介质与介质密度大小有没有关系，为什么？答案：光密介质与介质密度大小没有必然联系，例如酒精对水来说，酒精是光密介质，但酒精的密度却

4、小于水的密度．3．观察课本中光由光密介质射入玻璃的演示实验，思考反射光线和折射光线是如何变化的？答案：入射角增大时，反射光线和折射光线离法线越来越远，反射光越来越强，折射光越来越弱，直到折射光消失，反射光的强度就不再发生变化了．如图所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为（　　）．A．30°B．45°C．60°D．90°答案：BD解析：因为棱镜的折射率为，临界角应满足，所以C＝45°．作光路图所示，因光线从空气中射到BC界面时入射角为0°，故进入BC面时不发生偏折，到AB面时由几何关系知入射角

5、i＝60°＞C，故在AB面上发生全反射．反射光线射到AC时，可知入射角α＝30°＜C，所以在AC面上既有反射光线又有折射光线，由得，故r＝45°，所以该折射光线与棱镜AC面夹角为45°；又因为从AC面反射的光线第二次射到AB面上时，由几何关系知其入射角为0°，所以从AB面上折射出的光线与AB界面的夹角为90°．1．只有从光密介质射向光疏介质的光才能发生全反射．2．从光密介质射入光疏介质的光，入射角小于临界角时，同时发生反射和折射；入射角大于等于临界角时，只发生全反射．3．光密介质与光疏介质是相对的，同一种介质，到底是光密介质还是光疏介质是不确定的

6、．例如，玻璃相对水而言是光密介质，而相对金刚石而言则是光疏介质．4．光密介质与光疏介质是由两种介质的折射率相对大小决定的，而不是取决于密度的大小，光密介质的折射率较大，但密度不一定较大．例如，酒精（n＝1.36）相对于水（n＝1.33）是光密介质，但酒精的密度却小于水的密度．二、对临界角的理解1．如何计算折射率为n的介质在空气（真空）中发生全反射时的临界角C?答案：恰好发生全反射时，可认为在空气中的折射角为90°，依据光路可逆的道理，可列式子n＝，即sinC＝．2．临界角与介质的折射率具有怎样的定性关系？答案：介质折射率n越大，临界角越小．3．如

7、图所示，一束光线以45°的入射角从折射率为1.5的玻璃内射向空气，画出正确的光路图．答案：由题给条件和临界角的知识可知，sinC＝＝＝，故C＜45°．故光线发生全反射，光路图如图所示．光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s，则光从此介质射向真空时发生全反射的临界角是（　　）．A．15°B．30°C．45°D．60°答案：B解析：由n＝可得该介质的折射率n＝2，再由sinC＝，得sinC＝，故C＝30°．1．折射角为90°时的入射角为临界角．2．从光密介质射入光疏介质的光，入射角等于临界角时，恰好发生全反射．1．在空气与水的交界面处发生全反

8、射的条件是（　　）．A．由空气射入水中，入射角足够大B．由空气射入水中，入射角足够小C．由水中射入空气，入射角足够大D．由水中射入空气，