学人教版选修34 13.2全反射课件（3）（50张）.ppt

光的全反射 演示 玻璃砖等 说明全反射现象 学生活动观察并猜想全反射产生条件 观察 小水珠 创设问题情景 教学特点 简要评述 活动验证全反射产生条件 实验探究模式 活动探究玻璃泡的银镜现象 两个条件及能量变化特点 两种探究模式 问题 猜想 实验 论证 问题 理论探究 建立假说 实验验证 实验归纳和实验验证都是科学发现的方法在教学中运用各有其长 可根据具体内容 学生特点等因素而选用 案例 光的全反射 的理论探究教学设计 探究活动的两种过程 发现的过程 就是事物进行有目的的观察后 得出相关的概念 原理或规律等 解决问题的过程 就是综合运用各种概念 原理或规律来解决一个较复杂问题的过程 发现与解决问题的关系 探索者 概念规律性质原理 问题 发现 解决 发现的过程较为倾向于归纳的方法问题解决过程较为倾向于演绎的方法 刘炳升 光的全反射 问题 光从水射入空气 当入射角不断增大 将会怎样 推测 全反射现象及其产生条件 观察 小水珠 创设问题情景 教学特点 简要评述 实验检验 全反射现象及其产生条件 理论探究模式 扩展 生活中的全反射现象及其应用 两个条件及能量变化特点 教学有模 但无定模 贵在得模 无模之模 乃为至模 科学探究不是学习科学的简单程序 只有将科学知识 方法和批判性的思考融合于其中并与学生的生活联系在一起时 才有助于学生理解科学和学习科学 我们只有理解了科学究竟是什么 才能理解什么是科学教育 正确开展科学课的教学 这是一个不断提高的过程 让我们共同努力 光全反射 光纤 光的全反射由斯涅尔定律可知 当光线由光密进入光疏时 有 2 1 则当入射角增加至 c时 折射角为90 1 c时 将无 2 光将全部反射回光密介质 这种现象叫全反射 c称为临界角 如图所示由斯涅尔定律 n1 sin c n2 sin90 则 c arcsin n21 例如 水的n1 1 33 空气的n2 1 则从水到空气的临界角约为49 全反射有比一般反射更优越的性能 它几乎无能量的损失 因此用途广泛 光纤就是其中的一种 光纤光纤通常用d 5 60 m的透明丝作芯料 为光密介质 外有涂层 为光疏介质 只要满足光线在其中全反射 则可实现无损传输 光纤按折射率随r分布特点可分为均匀光纤和非均匀光纤两种 其中非均匀光纤具有光程短 光能损失小 光透过率高等优点 把大量光纤集成束 并成规则排列即形成传像束 它可把图像从一端传递到另一端 目前生产的传像束可在每平方厘米中集5万像素 光纤具有抗干扰性强 容量大 频带宽 保密性好 省金属等优点而广泛用于通讯 国防 医疗 自控领域 光的全反射 概念 产生条件 1 光线从光密介质射向光疏介质 2 入射角大于临界角c 光从介质射向空气时的临界角 光在平面上的反射和折射 一 光在平面上的反射 同心光束经平面反射后仍然保持为同心光束 它只是改变了光束前进的方向 所以它能生成物点的像 平面镜是最简单的理想光学系统 虚光程 是实际光线的延长线 相应的光程称为虚光程 表明 物像之间各光线的光程相等 反射平面是等光程面 二 光在平面上的折射 利用折射定律 余弦之比值随i1增加而增加 点光源s发出的同心光束经平面折射后不再交于一点而成为像散光束 由泰勒展开 傍轴条件下 取一级近似 此时近似与i1无关 折射光束近似是同心光束 三 全反射 在介质完全不吸收光能的情况下 反射光和折射光的能量之和应等于入射光的能量 ic 为临界角 当 不再有折射光线 入射光的能量全部反射回第一介质 全反射 1 只有在光线从光密介质射向光疏介质 且入射角大于临界角时 才会产生全反射现像 2 波动理论 隐失波 3 海市蜃楼 大气密度不均匀 全反射现象 两种探究模式 问题 猜想 实验 论证 问题 理论探究 建立假说 实验验证 实验归纳和实验验证都是科学发现的方法在教学中运用各有其长 可根据具体内容 学生特点等因素而选用 例 光的全反射 全反射 情景引入 演示建立全反射的概念 实验探究 烧瓶镀膜 现象 案例的思路 实验1创设问题情景 实验2说明全反射现象 猜想全反射现象产生的条件 实验3验证全反射的条件 两个条件和能量变化特点 实验4探究玻璃泡的银镜现象基本上是前一种模式 用实验找出规律 用实验解决问题 可以不可以变换一种思路呢 从光的反射和折射定律出发 讨论入射角逐渐增大时可能发生的现象 理论探究 汇报 两种情况 光疏 光密 光密 光疏 有什么发现 提出全反射的假设 实验验证 自然界中和实验中的奇异现象用理论解释 两种方案各有什么特点 三 光的折射 一 光的折射1 折射定律折射光线跟入射光线和法线在同一平面里 折射光线跟入射光线分居法线的两侧 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数 2 折射率光从真空射入某种介质发生折射的时候 入射角的正弦sini 与折射角的正弦sinr之比值n叫做这种介质的折射率 理论研究和实验研究都证明 某种介质的折射率n 等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比 由于光在介质中的传播速度总是小于光在真空中的传播速度 所以任何介质的折射率n均大于1 2 折射率光从真空射入某种介质发生折射的时候 入射角的正弦sini 与折射角的正弦sinr之比值n叫做这种介质的折射率 理论研究和实验研究都证明 某种介质的折射率n 等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比 由于光在介质中的传播速度总是小于光在真空中的传播速度 所以任何介质的折射率n均大于1 3 实验 测定玻璃的折射率 二 全反射 1 全反射现象光的传播速度较小 折射率较大的介质称之为光密介质 光的传播速度较大 折射率较小的介质称之为光疏介质 当光线从光密介质射入光疏介质时 且当入射角增大到某一角度 使折射角达到90 时 折射光线就完全消失 只剩下反射到光密介质的光线 这种现象叫光的全反射 2 临界角折射角变成90 时的入射角叫临界角 设介质的折射率为n 光在介质中的传播速度为v 光在真空中的传播速度为大写c 光从介质射入真空 或空气 时的临界角为小写c 那么 3 应用 1 海市蜃楼 2 光导纤维 3 3光的全反射 一 教学目标 了解全反射现象 知道全反射的条件 光必须由水 玻璃 中射向空气 入射角必须大于某一值 而 内容与教学建议光的全反射现象观察可以从光从水中进入空气的折射实验自然过渡而来 介绍发生全反射的条件以及临界角 了解全反射的应用和现象的解释上 重点介绍发生全反射的条件应用 全反射棱镜 光导纤维 内窥镜现象解释 水下彩灯 活动卡 页 图9 2光纤导光示意图 1870年 英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验 让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出 以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中 丁达尔发现 细光束不是穿出这股水流射向空气 而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播 这是光的全反射造成的结果 2 功能材料 光导纤维 光纤 3 光导纤维的用途 光纤除了可以用于退通讯外 还用于医疗 信息处理 传能传像 遥测遥控 照明等许多方面 2 光纤光缆与普通电缆比较 见下页 1 是高质量传导光的玻璃纤维 信息高速公路的 基石 光学纤维胃镜 现代通信用光缆 用光导纤维做手术 不用开刀 现代通信用光缆 光学纤维胃镜 用光导纤维做手术 不用开刀 refraction totalinternalreflection totalinternalreflection totalinternalreflection totalinternalreflectionjustoccurs 全反射剛剛發生 c c為臨界角 光的全反射 1 如图为光在空气和水间传播时发生的情况 图中入射线是 反射线是 法线是 入射角是 空气与水的分界面是 折射线是 折射角是 均用字母表示 2 光的反射现象与折射现象的比较 设疑 光分别从水和玻璃斜射向空气中 折射角和入射角的大小有何关系 逐渐增大入射角 折射角和入射角谁先达到900 再继续增大入射角会发生什么现象呢 猜想 用多媒体模拟光的全反射过程并提出猜想 1 折射角先达到900