高中物理 第十三章 光 2 全反射课堂互动学案 新人教版选修3-4.doc

2 全反射课堂互动三点剖析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。 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。 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.发生全反射的条件临界角： 折射角等于90时的入射角叫临界角，用c表示，且有sinc= 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。 正确理解产生全反射的条件及反射现象 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)实验应用：光纤通信、医用胃镜等。 全反射棱镜：形状是等腰直角三角形棱镜，在玻璃内部，光射向玻璃与空气界面时，入射角大于临界角，发生全反射。与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%，由于反射面不涂敷任何反光物质，所以反射失真小。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=2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答案：48.8 45类题演练2 如图13-7-1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13-7-1a.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验光的传导的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？答案：有人认为平面镜反射也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