全反射教案2

全反射教学目的（1）使学生认识光的全反射现象；理解发生全反射的条件；了解全反射的应用。（2）培养学生的观察能力、逻辑推理运用全反射知识解释简单实际问题的能力。（3）结合教材内容进行唯物辩证法教育。教学过程一、教具准备（1）激光光学演示仪，演示激光束射入半圆形玻璃砖时发生的全反射现象及产生的条件。（2）全反射水槽实验器，演示光在水中的全反射现象及临界角的计算。（3）装有水的烧杯和一支小试管，观察水中空气泡界面的全反射现象。（4）光导纤维应用演示器，演示传光、传像等实际应用。（5）小黑板一块，作好几个光路示意图。二、引入新课（教师用小黑板出示A面题目，并提问学生。）师：图1为某次测定玻璃砖折射率的实验光路图，测得i45，r30试问该种玻璃砖的折射率n为多少？出射光线OB的折射角r有多大？生：根据折射率定义nsini/sinr，可求得n，依据光路可逆性可得到r45。师：光线AO从玻璃砖的ab界面射入cd界面后出射的过程中，其入射角和折射角大小变化有何特点？生（引导回答）：光从折射率小的媒质（空气）射向折射率大的媒质（玻璃）的界面ab时，其特点是入射角大于折射角，即r i；反之，从折射率大的媒质射向折射率小的媒质界面cd时，折射角大于入射角，即ri三、新课教学1光疏媒质和光密媒质上面提到的空气和玻璃这两种媒质，已知n玻n空，对于这两种媒质来说，我们把折射率小的媒质叫光疏媒质；折射率大的媒质叫光密媒质。师：比较空气、水、玻璃这三种媒质，哪一种是光疏媒质？哪一种是光密媒质？生：光疏和光密是相对而言的，应根据折射率n的大小进行比较，因为n空n水n玻，所以水相对于空气称为光密媒质，而相对于玻璃又属于光疏煤质。师：那么上述三种媒质中在哪一种媒质中的光速最小？生：由公式vcn推理，玻璃中的光速最小，即光密媒质中的光速小于光疏煤质中的光速。（联系光速，有助于学生深入掌握知识点，培养推理能力。）2光的全反射现象及产生的条件研究光由光密媒质射向光疏媒质时，除i0，则r0的情况之外，只要有折射现象，折射角r总大于入射角i，当入射角i增大到某一值时，将会出现本课所要讨论的全反射现象。演示 图2所示，让一束激光从半圆形玻璃砖的弧面沿半径射到AB界面的O点，一面旋转玻璃砖，一面引导学生仔细观察实验现象。（实验时应将实验装置放在讲台的较高位置，拉上窗帘，增大能见度，使现象清晰可见。）当入射角i增大时，折射角r也增大，折射光线越来越暗，反射光线却逐渐变亮；当入射角i增大到某一角度时，折射角r达到90，折射光线就完全消失了，只剩下反射回玻璃中的光线，这种现象叫做全反射。折射角为90时的入射角，叫做临界角，用C来表示；当入射角等于或大于临界角时，只出现明亮的反射光线，并遵循反射定律。对照课本（人民教育出版社1987年高中物理下册第255页）插图，作出相应光路图，如图3所示，导出产生全反射的条件。入射角增大过程中，折射角也增大，这是一个量变过程；当入射角到达临界角和大于临界角时，就引起质变，出现了全反射现象。教学过程中不失时机阐明量变引起质变的物理规律，使学生树立辩证唯物论观点，并帮助学生克服在两种媒质界面一定同时存在着反射和折射现象的片面认识。（归纳小结，板书以下几点内容。）A全反射现象：只发生反射，不出现折射的现象。B发生全反射的条件：（1）光必须从光密媒质射向光疏媒质；（2）入射角必须大于（或等于）临界角。师：如果让激光束从空气直接射到半圆形玻璃砖的直径AB界面上，能否发生全反射？生：光从光疏射向光密媒质界面AB，不满足产生全反射的第1个条件，故不会发生全反射。（用半圆形玻璃砖演示实验，验证上述结果，此举可加深对产生全反射条件的认识。）3临界角的计算例 试求光从折射率为n的某种媒质射向空气（或真空）界面时的临界角C。已知玻璃砖折射率n人，其临界角为多大？解 如图4所示，根据折射率定义sinC/sinrn0/n；当r90时，则sinC1/n，故Carcsin1/n。已知n玻，可得sinC/2，临界角C45。同理，可求出放在空气中的其他媒质的临界角，例如：金刚石折射率n2.42，Carcsin1/2.4224.5水的折射率n4/3， 其临界角为48.5。演示 用全反射水槽演示器，演示光从水中射向空气界面时的全反射，如图5所示，通过观察估量水的临界角大小。师：一个点光源在水中发出的光能在水面上出射的区域，人在水面上方看到的亮斑呈什么形状？生：为圆形亮斑。小结 以上计算和实验表明，折射率越大的媒质，其临界角越小，入射角大于临界角的可能性也越大，就越易发生全反射。四、巩固练习题 图1所示，已知玻璃砖的折射率n，试回答以下几个问题：（延续本节课开始的一道题，以师生共同讨论的形式进行。）（1）入射光AO从空气射向玻璃砖界面ab，折射后射到cd界面，当入射角i增大时，光线OO能在cd界面上发生全反射妈？（学生一般能回答不能发生，因为根据光路可逆性，出射光线OB的折射角r达到90时，入射光AO的入射角i也增为90时。此时，教师可作补充说明。）对不同的入射角，反射光和折射光的能量分配比例不同，入射角越大，折射光分配到的光能量越少；光由空气射到玻璃界面时，当入射角增大为90时，折射光的强度就减弱为0，故OO光线已不存在了。（2）如果在cd界面上形成一个反射面（或设置平面镜），当AO光线以i45角射入时，试问在哪一个界面上有可能发生全反射？（出示小黑板 B面，作出光路图，如图6所示。）因为sinC1/，C45，已知i45，则r 45，r45，由iC可知，在bd界面上会发生全反射。 （3）入射光线AO从玻璃砖的哪一个端面射入又有可能在cd界面上发生全反射？（在小黑板B面的图中，作出如图7所示的光路图。）其中iC，得出从ac界面这一端射入的光线有可能在cd界面上发生全反射。五、实验开拓 1光导纤维 （由上面问题讨论引出光导纤维）光导纤维的传光原理就是利用了光的全反射。（参阅课本的选学教材内容，简述光导纤维的基本构造及应用。）演示 用光导纤维应用演示器（J2516型），演示传光、传送图像的实际应用。（边演示边讲解，演示后，可介绍我国在这个科技领域中取得的伟大成就及发展前景，联系本地区发展光缆通讯的事实，对学生进行爱国主义教育。）小实验（二人一组）在装有水的烧杯中