鲁科版选修34 光的全反射 第1课时 学案 (1).docx

光的全反射学习目标定位1.理解光疏介质和光密介质，了解“疏”与“密”是相对的.2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象.3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图.4.了解全反射棱镜和光导纤维1光在两种介质的分界面发生反射时，反射角等于入射角，当发生折射时，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数(填“入射角”、“反射角”、“折射角”之间的关系)一、光疏介质和光密介质任何介质的折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质二、全反射1当光从光密介质射到光疏介质的界面时，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90时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做临界角2当光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角c与介质的折射率n的关系是：sin c.三、光导纤维光纤通信利用了光的全反射原理，它的优点是容量大，能量衰减小，抗干扰能力强，传输速率高等一、全反射问题设计如教材图所示，让光沿着半圆柱形玻璃砖的半径射到它的平直的边上在这个边与空气的界面上会发生反射和折射逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化答案由实验可以看到，当光沿着半圆柱形的玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强当入射角增大到某一角度，使折射角达到90时，折射光完全消失，只剩下反射光要点提炼1光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质2全反射现象(1)临界角：折射角为90时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用c表示，sin c.(2)全反射发生的条件光从光密介质射入光疏介质入射角大于或等于临界角(3)全反射遵循的规律折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，亮度减弱，而反射光线的强度增强，亮度增强当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线完全消失(即折射角为90)，入射光线的能量全部反射回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律延伸思考为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？答案水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光入射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮二、全反射的应用问题设计1如图1所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车那么自行车的尾灯利用了什么原理？图1答案利用了全反射的原理2素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原理吗？答案光纤通讯利用了全反射的原理要点提炼1全反射棱镜的特点(1)当光垂直于它的一个界面射入后，会在其内部发生全反射(如图2)全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.(2)反射面不必涂任何反光物质，反射失真小图22光导纤维的结构与应用(1)光导纤维传光原理：全反射原理(2)光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套上发生全反射如图3所示图3(3)光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜延伸思考制作自行车尾灯时，除了要求截面做成等腰直角三角形外，对材料的折射率有要求吗？答案如图所示，发生全反射时，临界角c最大为45，故应有n即n，要求材料的折射率要大于.一、对全反射的理解例1如图4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，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置下列说法正确的是()图4a假若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的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此，co光线不一定能发生全反射所以选项b错，c对假若光线ao恰能发生全反射，则光线bo和光线co都不能发生全反射，但bo光线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，即光线bo的反射光线亮度较大，所以d对，本题答案选a、c、d.答案acd二、全反射的应用例2一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图5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 的值图5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联立以上两式，代入数据可得sin 答案例3光导纤维的结构如图6所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播以下关于光导纤维的说法正确的是()图6a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折射d内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，它由内芯和外套两层组成，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答案a例4空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图7所示方框内有两个折射率n1.5的玻璃全反射棱镜下图给出了两棱镜的四种放置方式的示意图其中能产生图中效果的是()图7解析四个选项产生光路效果如下图：由上图可知b项正确答案b1(对全反射的理解)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是()aa是光密介质，b是光疏介质b光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度c光的入射角必须大于或等于临界角d光的入射角必须小于临界角答案ac2(全反射的应用)关于光导纤维的说法，正确的是()a光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大b光导纤维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光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由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，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的答案c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，由内芯和外套两层组成，且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.3(全反射的理解)(2014福建13)如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，o点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()答案a解析光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项a正确，选项c错误当光从空气入射玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项b、d错误4(全反射的理解)如图8所示，abcd是平面平行的透明玻璃砖，ab面和cd面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面和界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，则()图8a只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象b只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象c不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象d不管入射角多