2019-2020年物理粤教版选修3-4学案：课棠互动 第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析.doc

2019-2020年物理粤教版选修3-4学案：课棠互动第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析2019-2020年物理粤教版选修3-4学案：课棠互动 第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析1.全反射现象 光密介质和光疏介质 不同折射率的介质相比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质.这里要特别注意：光密介质和光疏介质是相对而言的，不是绝对的.全反射现象 光从光密介质射向光疏介质时，通常情况下，在两种介质的界面上要同时发生反射和折射，但是，如果满足一定的条件，折射光线就会消失，入射光全部被反射回来，这种现象叫全反射现象.这里不但要注意产生全反射的条件，还要注意要结合实验来理解全反射现象，这也是学习物理的一种重要方法，因为物理是一门实验科学.2.发生全反射的条件及应用 应用公式sinC=求临介角时应注意：上式中的C是指光从折射率为n的介质射向空气（或真空）时的临界角. 发生全反射要同时满足下面两个条件：一是光要从光密介质射向光疏介质；二是入射角等于或大于临界角. 要注意观察“光从玻璃射入空气”的演示实验中入射光线、反射光线、折射光线的方向变化及光线的亮度（能量）变化规律：入射角增大时，折射角增大，同时，折射光线的强度减弱（能量减小），而反射光线的强度增强（能量增大）；当入射角等于或大于临界角时，折射光线的能量减弱到零，折射光线不再存在，反射光线和入射光线强度相同，即发生了全反射.注意：在全面理解和掌握发生全反射条件的同时，还要掌握发生全反射以前，增大入射角时，反射光线、折射光线的强度（能量）变化.在后面的学习中，也会用到这方面的知识.3.全反射的应用：光导纤维和全反射棱镜等光导纤维（1）作用：传递声音、图像及各种数字信号.（2）原理：光的全反射.（3）构造特点：双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小.（4）优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强.（5）实际应用：光纤通信、医用胃镜等.各个击破【例1】下列说法正确的是( )A.因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B.因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C.同一束光，在光密介质中的传播速度较大D.同一束光，在光密介质中的传播速度较小解析：因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v=c/n可知，光在光密介质中的速度较小.本题答案是BD.答案：BD类题演练1一条光线由水中射向空气，当入射角由0逐渐增大到90时，下列说法正确的是( )A.折射角由0增大到大于90的某一角度B.折射角始终大于入射角，当折射角等于90时，发生全反射C.折射角始终小于90，不可能发生全反射D.入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大解析：因为光线由水射向空气，根据折射定律可知，nsin1=sin2 而n=1.33所以存在折射时，总是21，直到2=90（发生全反射）为止.发生全反射以后，折射光线不存在，折射定律不再适用.该题中，发生全反射以前，入射角的正弦与折射角的正弦之比就是n,是一个常数.选项B正确.答案：B【例2】光由折射率分别为n1=1.33的水和n2=的玻璃射向空气时的临界角各是多大？解析：由临界角公式sinC=可得水的临界角C1=arcsin=arcsin=48.8玻璃的临界角C2=arcsin=arcsin=45类题演练2如图4-3-1所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入到玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )图4-3-1A.三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D.假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折.在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大.所以选项A对；假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射.所以选项C对，B错；假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大.所以D对.本题答案选ACD.答案：ACD【例3】关于光纤的说法，正确的是( )A.光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B.光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C.光纤是非常细的特制玻璃丝，有内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的解析：光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大.载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射.光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点.在实际应用中，光纤是可以弯曲的.所以，答案是C.答案：C类题演练3平面镜反射与全反射相同吗？解析：有人认为平面镜反射与是把光线全部反射回来，与全反射相同，这是不对的，平面镜是靠玻璃上镀一层光亮的反射膜（一般是镀铝，极少数要求高的镀银）反射光线，膜不透光，不会有进入另一介质折射光，但固体的膜仍要吸收一部分光，并不能保证把入射光百分之百地反射回来，而全反射则是真正把入射光百分之百地反射回来.因此很多地方用全反射棱镜来代替平面镜，例如潜望镜，双筒望远镜等都用到全反射棱镜.答案：不同附送：2019-2020年物理粤教版选修3-4学案：课棠互动第四章第二节测定介质的折射率 Word版含解析2019-2020年物理粤教版选修3-4学案：课棠互动 第四章第二节测定介质的折射率 Word版含解析1.测定玻璃折射率的原理 本实验要测定玻璃折射率，根据折射定律n=，我们需要测量入射角和折射角.所用的光线不是方向性很好的激光，而是普通的光.我们用插针法确定光路，找出入射光线和出射光线，然后拿去玻璃砖画出折射光线，量出入射角和折射角，就可以测得玻璃砖的折射率.用这种方法也可以测得其他形状的玻璃砖（比如三角形、半圆形玻璃砖）的折射率.还可测出一表面镀银的（光线不能通过此表面）平行玻璃砖的折射率如例1.2.对实验的创新设计和数据处理 课本实验用的截面是矩形的玻璃砖，用的是互相平行的两个界面.按照本实验的原理截面是三角形、圆形都可以，但是一般要求光束从一个界面进入介质，从第二个界面必须离开介质，这样只要找到入射点和出射点，然后连成直线就是在介质中的光线.例2这个实验的两个界面是互相垂直的，并且利用直角三角形把角的正弦换成边的比，这样就不需要量角度了，通过刻度尺测量长度就能得到折射率了.各个击破【例1】(xx全国高考22)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，如图4-2-2所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）.用P1、P2的连线表示入射光线.图4-2-2.为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置.然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2.简要写出作图步骤.写出用1、2表示的折射率公式为n=解答：.在bb一侧观察P1、P2（经过bb折射aa反射，再经bb折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P3（或P1）的像和P3.P3、P4的位置如图4-2-3.图4-2-3.过P1、P2作直线与bb交于O；过P3、P4作直线与bb交于O；利用刻度尺找到OO的中点M；过O点作bb的垂线CD，过M点作bb的垂线与aa相交于N，如图4-2-3所示，连接ON；P1OD=1，CON=2.【例2】一细激光束AO，射到长方形玻璃砖上的O点，其反射光线为OB、折射光线为OC，如图4-2-4所示.如果量出O点到玻璃底面的距离为H，