全反射 - 大学生物理教学技能大赛

全反射,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分析,教学反思,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分析,教学反思,教材分析,第十三章 光 1 光的折射 2 光的干涉 3 实验：用双缝干涉测量光的波长 4 光的颜色 色散 5 光的衍射 6 光的偏振 7 全反射 8 激光,本系列课程模块侧重让学生较全面地学习物理学的基本内容，进一步了解物理学的思想和方法，较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响。,全反射是对光的折射的进一步学习，本节内容多为概念，同学易于接受，因此在设计本课时，全反射的应用介绍的比较多。,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分析,教学反思,知识与技能,知道什么是光疏介质、光密介质；理解全反射的概念；掌握临界角的概念和发生全反射的条件。,过程与方法,通过课程引入，创设情境；通过理论推导，锻炼逻辑思维，得出所要学的知识；由验证性实验，培养实验操作技能。,情感态度与价值观,通过小组实验，培养互相帮助、团队合作的意识；通过概括总结实验结果，提高组织语言，表达能力。,教学目标,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分析,教学反思,难点：运用全反射的知识对生活中的全反射现象进行解释,教学重点与难点,重点：掌握临界角的概念和发生全反射的条件,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分析,教学反思,思维敏捷，具备逻辑判断及推理的能力，对于基本概念接受的较快,已经学习了光的折射，而且在课前对全反射的内容进行了预习，学习时会轻松些,学情分析,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分析,教学反思,过程设计,创设情境,验证实验,引入,学生实验,生活中的全反射现象,全反射的概念,光疏介质、光密介质的概念,由光密到光疏介质,临界角的概念及公式,入射角大于等于临界角,理论推导,过程设计,课程引入,想一想内窥镜露珠水中的气泡,课程引入,为什么影像能够通过纤维束传输到显示器上？,课程引入,为什么荷叶上露珠的底部很明亮？,课程引入,为什么水中的气泡非常明亮？,验证实验,引入,学生实验,生活中的全反射现象,全反射的概念,光疏介质、光密介质的概念,由光密到光疏介质,临界角的概念及公式,入射角大于等于临界角,理论推导,过程设计,创设情境,两种介质的折射率相比较，折射率大的叫 ？ ；折射率小的叫 ？ 。,类比,两个人的身高相比较，个子高的叫高个；个子矮的叫矮个。,规定： 两种介质相比较，折射率小的叫光疏介 质；折射率大的叫光密介质。,一、光疏介质、光密介质,验证实验,引入,学生实验,生活中的全反射现象,全反射的概念,光疏介质、光密介质的概念,由光密到光疏介质,临界角的概念及公式,入射角大于等于临界角,理论推导,过程设计,创设情境,理论推导,空气 折射率为n的某介质,折射角 入射角,光疏介质 光密介质,折射率为n的某介质 空气,折射角 入射角,光密介质 光疏介质,光路可逆,光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象。,二、全反射的概念,光线由光密介质入射到光疏介质,验证实验,引入,学生实验,生活中的全反射现象,全反射的概念,光疏介质、光密介质的概念,由光密到光疏介质,临界角的概念及公式,入射角大于等于临界角,理论推导,过程设计,创设情境,每组其中两名同学：,验证实验,每组的另两名同学：,验证实验,每组四名同学,其中两名验证光线由玻璃入射到空气,另两名同学验证光线由空气入射到玻璃,实验数据：,验证实验,验证实验,引入,学生实验,生活中的全反射现象,全反射的概念,光疏介质、光密介质的概念,由光密到光疏介质,临界角的概念及公式,入射角大于等于临界角,理论推导,过程设计,创设情境,想一想 光线由玻璃入射到空气，是否恰好在45时发生的全反射？,学生实验,组内两名学生： 入射光从玻璃到空气，找到恰好发生全反射的角，并测量出大小。 （42左右）组内另两名学生： 通过给出的数据，计算出这个恰好发生全反射的角是多大。 (折射定律),（实验测量）,（理论计算）,1、概念：折射角等于90时的入射角叫做临界角，用符号C表示。,玻璃,空气,O,900,C,三、临界角,2、求临界角的大小 光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空时）的临界角C就是折射角等于90时的入射角。（空气的折射率为1）,Sin C =,1,n,三、临界角,（n 是相对折射率）,1、光线由光密介质射入光疏介质 2、入射角大于或等于临界角,四、发生全反射的条件,验证实验,引入,学生实验,生活中的全反射现象,全反射的概念,光疏介质、光密介质的概念,由光密到光疏介质,临界角的概念及公式,入射角大于等于临界角,理论推导,过程设计,创设情境,五、生活中的全反射现象,自然现象,海市蜃楼,具体应用,1、光纤2、全反射棱镜,五、生活中的全反射现象,海市蜃楼,空气密度大 折射率大,空气密度小 折射率小,空气密度小 折射率小,空气密度大 折射率大,五、生活中的全反射现象,1、光纤现在，全世界光纤的总长度已经超过了10亿公里，足以绕地球25000圈，并以每小时数千公里的速度增长。这些光纤构成了互联网。,载频高，容量大 损耗小 成本低 体积小，重量轻 抗干扰好，保密性好,光纤通信的特点：,五、生活中的全反射现象,五、生活中的全反射现象,1966年英籍华人科学家高锟与Hockham提出用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维。被誉之为“光纤之父”、 “光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications） 2009年，诺贝尔物理学奖，表扬“在纤维中传送光以达成光学通讯的开拓成就。,高锟,我国光纤通信的应用：（1）我国从60年代就开始了光通信的研究；（2）1983年连接武汉三镇的8Mb/s以及1985年扩成的34 Mb/s系统投入使用，使我国的光纤通信开始走向实用化阶段 ；（3）1984年以后，8Mb/s光纤通信系统开始在全国推广应用； (4)1987年开始，我国光纤通信的应用逐步由市话中继转向长途干线。,五、生活中的全反射现象,画出光线在光导纤维中的传播光路,五、生活中的全反射现象,五、生活中的全反射现象,横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。,2、全反射棱镜,临界角为45，那么折射率为多大,五、生活中的全反射现象,全反射棱镜的应用-照相机,五、生活中的全反射现象,全反射棱镜的应用-照相机,五、生活中的全反射现象,全反射棱镜的应用-双筒望远镜,五、生活中的全反射现象,全反射棱镜的应用-双筒望远镜,五、生活中的全反射现象,全反射棱镜的应用-潜望镜,五、生活中的全反射现象,全反射棱镜的应用-潜望镜,拓展：,查一查在光学仪器里常用全反射棱镜代替平面镜，改变光的传播方向。用全反射棱镜有什么好处？,全反射,教学目标,教学重点与难点,学情分析,过程设计,板书设计,教材分