2018_2019版高中物理第四章光的折射3光的全反射学案教科版选修3_4

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1、3光的全反射［学习目标］1•知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现彖.3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用.预习新知夯实基础自主预习一、全反射现象及条件1.光密介质和光疏介质(1)对于两种介质来说，光在其屮传播速度较小的介质，即折射率较大的介质叫光密介质;光在其中传播速度较大的介质，即折射率较小的介质叫光疏介质.(2)光疏介质和光密介质是相对的.2.全反射(1)定义：光从光密介质射到光疏介质的界面时,全部被反射回原介质的现象.(2)全反射的条件①光霜从光密介质射至光疏介质的界面上.②入射角必须等

2、于或大于临界角.(3)临界角①定义：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,称作这种介质的临界角.②临界角Q与折射率刀的关系：sinC=£二、全反射的应用一一光导纤维1.光纤的工作原理：rh于有机玻璃的折射率左王空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射，从另一端射出.2.光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率耳当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界血上发生全反射.3.光纤通信的优点是容量太、衰减尘、抗干扰能力强、传输速率高.4.应用：光纤通信；医学上的内窥

3、镜.［即学即用］1•判断下列说法的正误.(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象•(X)(1)光密介质是指密度大的介质.(X)(1)光在光导纤维中的传播速度小于光在真空中的光速c.(V)2.—束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则该介质的折射率为；逐渐增大入射角，光线将(填“能”或“不能”)发生全反射;若使光发生全反射，应使光从射入，且入射角大于等于.答案yj2能介质真空45。启迪思维探究重点重点探究一、全反射［导学探究］当光从水屮射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案不正确.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质•而水

4、相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射.［知识深化］发生全反射的条件(1)光从光密介质射至光疏介质.(2)入射角大于或等于临界角.以上两个条件缺一不可.【例11某种介质对空气的折射率是辺，一束光从该介质射向空气，入射角是60°,则下列光路图屮正确的是(图屮I为空气，II为介质)()答案D1a/q解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sinC=-=计，得0=45°<"=60°,n2故在两介质的界而上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.总结提升全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律,由于不存

5、在折射光线，光的折射定律不再适用.二、全反射的应用一一光导纤维［导学探究］如图2所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成.构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？彎层外套内芯答案内芯的折射率大.因为当内芯的折射率大于外套的折射率时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传到另一端.【例2】如图3所示，为光导纤维，A.〃2间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维屮间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由/点传输到〃点所用时间为&求光导纤维所用材料的折射率.（已知光在真空中的传播速度为c）图3解析设光导纤维所用材

6、料的折射率为弘则有c=-由以上三式解得总结提升注意挖掘题目屮隐含条件，“恰好”“刚好”暗含的条件是入射角等于临界角.三、全反射的定量计算解决全反射问题的思路(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.(2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据sing*确定临界角，看是否发生全反射.(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”・(4)运用儿何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算.【例3】一厚度为力的大平板玻璃水平放置，其下表血贴有一半径为厂的圆形发光血.在玻璃板上表面放置一半径为斤的圆纸片，圆纸片与圆形

7、发光血的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光而发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.答案解析如图所示，从圆形发光面边缘的M点发出的一条光线射到玻璃上表面川点恰好发生全反射，则有si心又由几何关系:联立以上各式解得门.m41如图4所示，折射率心萌的透明介质的横截面由等腰直角三角形/和圆心为0、半径为斤的四分之一圆弧腮组成，一束单色光从〃点以0=45°入射角由真空射入透明介质中，已知”点与/矽之间距离为彳，光在真空中的传播速度为c,求:C图4(1)这种透明介质对于真空的临界角G（2）通过计算，画出光在透明介质中传播