13.2全反射.doc

扬中市第二高级中学2014-2015学年度高二物理导学案13.2 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象；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。【学习重点】全反射条件，临界角概念及应用。【学习难点】临界角概念、临界条件时的光路图及解题。【自主学习导航】一、光疏介质和光密介质名称项目光疏介质光密介质定 义折射率_ _ _的介质折射率_ _的介质传播速度光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度_ _。折射特点(1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角_ _ _入射角。(2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角_ _入射角。二、全反射及其产生条件1全反射及临界角的概念(1)全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到_ _时，折射光_ _，只剩下反射光的现象。(2)临界角：刚发生全反射(即折射角等于_ _)时的_ _，用字母C表示。2全反射的条件(1)光由_ _介质射入_ _介质。(2)入射角_ _或_ _临界角。3临界角与折射率的关系(1)定量关系：光由某种介质射入空气(或真空)时，sinC=_ _。(2)定性关系：介质的折射率越大，发生全反射的临界角_ _，越容易发生全反射。三、全反射的应用1全反射棱镜(1)形状：截面为_ _三角形的棱镜。(2)光学特性当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生_ _，光射出棱镜时，传播方向改变了_ _。当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次_ _，使光的传播方向改变了_ _。2光导纤维及其应用(1)原理：利用了光的_ _。(2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的_ _，光传播时在内芯与外套的界面上发生_ _。(3)主要优点：容量大、_ _损耗小、抗干扰能力强、_ _好等。【典型例题精析】例1一束光遇到空气和玻璃(折射率为n=)的界面，下列说法正确的是( )A当光由空气射向玻璃时，入射角等于或大于45时，会发生全反射现象B当光由空气射向玻璃时，无论入射角多大，都不会发生全反射现象，且折射角不会超过45C当光从玻璃射向空气时，一定会发生全反射D当光从玻璃射向空气时，入射角大于45时，折射角会大于90，因此入射角大于45是不允许的例2如图所示，一根长为L=5.0m的光导纤维用折射率n=的材料制成。一束激光由其左端的中心点以45的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出，求:(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大。(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少。例3半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为。一束与MN平面成45的平行光束从空气射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN射出的光束的宽度为多少?【课堂达标检测】1如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是( )A在真空中，a光光速大于b光光速B在真空中，a光波长大于b光波长Ca光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间Da、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角2固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO夹角较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大角，当=时，光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大角，当=时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则( )A玻璃砖对A光的折射率比对B光的大BA光在玻璃砖中传播速度比B光的大C时,光屏上只有1个光斑D时,光屏上只有1个光斑3华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是 ( )A，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B，内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C波长越短的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越大4如图所示，AB为光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率n。【课后巩固练习】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从水晶射入玻璃 B从水射入二硫化碳 C从玻璃射入水中 D从水射入水晶2如图所示，置于空气中的一只不透明容器中盛满某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一个竖直放置的6.0cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上盖有一块遮光板，另一侧有一个水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分。将光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端。再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端，求此液体的折射率n。3光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图所示。设此玻璃管长为L，折射率为n。已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射出。设光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为 ( )A. B. C. D. 4如图所示，一段横截面为正方形的玻璃