人教版选修34 第十三章第2节全反射 学案 (1).doc

2全反射课堂合作探究问题导学一、全反射活动与探究11为什么说光疏介质和光密介质是相对的？2光密介质与介质密度大小有没有关系，为什么？迁移与应用1一束单色光由左侧射入注满清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图为过轴线的截面图，调整入射角，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射。已知水的折射率为，求sin 的值。1由折射定律知，光由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角，所以全反射只有光由光密介质射入光疏介质时才可能发生。2公式sin c只适用于光由介质射向真空（或空气）时的临界角计算，即c为介质对真空（或空气）的临界角。3从能量角度来看，光在两种介质的界面上发生反射和折射时，若不计介质的吸收，入射光能量会分成反射和折射两部分，其中反射光能量随着入射角的增大而增强，折射光能量则随着入射角的减小而增强，当发生全反射时，折射光能量等于零。二、全反射的应用活动与探究21观察课本中的演示实验，思考反射光线和折射光线是如何变化的？2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?迁移与应用2如图所示，一根长为l的直光导纤维，它的折射率为n。光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？（设光在真空中的光速为c）解答全反射问题的思路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若由光密介质进入光疏介质时，则根据sin c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运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，进行动态分析或定量计算。当堂检测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2关于全反射，下列叙述中正确的是（）a发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱b光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象c光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象d光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象3如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（玻璃的折射率为1.5）（）a图乙、丁 b图甲、丁c图乙、丙 d图甲、丙4如图为一直角棱镜的横截面，bac90，abc60。一平行细光束从o点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n，若不考虑入射光线在bc面上的反射光，则有光线（）a从ab面射出b从ac面射出c从bc面射出，且与bc面斜交d从bc面射出，且与bc面垂直5在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，如果透光圆面的半径正在匀速增大，如图所示，则光源正在（）a匀加速上升b匀加速下沉c匀速上升d匀速下沉答案：课堂合作探究【问题导学】活动与探究1：1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，但酒精的密度却小于水的密度。迁移与应用1：答案：解析：当光线在水面发生全反射时有sin c，当光线从左侧射入时，由折射定律有n，联立这两式，代入数据可得sin 。活动与探究2：1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。2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sin c。可见，介质折射率越大，临界角越小。迁移与应用2：答案：解析：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象。要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小。光导纤维的临界角为carcsin。光在光导纤维中传播的路程为dnl。光在光导纤维中传播的速度为v。所需最长时间为tmax。【当堂检测】1bd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可知，光在光密介质中的速度较小。2c解析：发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项a错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项b、d错误。选项c正确。3a解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得：carcsinarcsin4149，入射角50大于临界角，将发生全反射。4bd解析：由n知，sin c，故临界角为45，当光由bc面射入，到ab界面上时，由几何关系知入射角为60，所以必发生全反射，反射至ac界面时入射角为30，所以光既从ac面出射，又反射，从ac面反射的光刚好垂直bc面出射。