高中物理 第4章 光的折射与全反射 第2节 光的全反射教案 鲁科版选修34

1、第2节 光的全反射课堂互动三点剖析一、全反射现象 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.这里要特别注意：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.这里不但要注意产生全反射的条件，还要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，因为物理是一门以实验为基础的科学. 刚好发生全反射时的入射角，叫全反射的临界角，当入射角大于等于临界角时，就会发生全反射.光从折射率为n的某种

2、介质进入真空或空气时的临界角c应满足sinc=.【例1】一束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

3、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二、全反射的条件及应用 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

4、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.【例2】 如图4-2-1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4-2-1a.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

5、，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.本题应选a、c、d.答案：acd

6、各个击破类题演练1光由折射率分别为n1=1.33的水和n2=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°变式提升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

7、介质；由v=c/n可知，光在光密介质中的速度较小.本题应选是b、d.答案：bd类题演练2在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针,然后把它倒放在水面上,调节针插入的深度,使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针,如图4-2-2,量出针露出的长度为d,木塞的半径为r.求水的折射率.图4-2-2解析：在调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，这个现象是光的全反射现象.产生全反射的条件有两条：（1）光从光密介质射向光疏介质；（2）入射角i大于或等于临界角c.当光从某种物质射向真空（或空气）时，其临界角c为：sinc=,c=arcsin（n为介质对光的折射率）作图，当

8、a发出的光到达b点时恰以临界角c入射，因此sinc=.在aob中：tanc=,而tanc=由此求得n=.答案：n=变式提升2如图4-2-3所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面bc上，棱镜的折射率为，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为（ ）图4-2-3a.30° b.45° c.60° d.90°解析：因为棱镜的折射率为，所以临界角c应满足sinc=，所以c=45°.作光路图如图所示.因光线从空气中射到bc界面时入射角为零度，故进入bc面时不发生偏折，到ab面时由几何关系知入射角i=60°c，故在ab面上发生全反射，反射线射到ac面时，可知入射角=30°c,所以在ac面上既有反射光线又有折射光线.由n=得sinr=,r=45°，所以该折射光线与棱镜ac面夹角为45°；又因从ac面反射的光线第二次射到ab面上时，由几何关系知其入射角为0°,所以从ab面上折射出的光线与ab界面夹角为90°.答案：bd6edbc3191f2351dd815ff33d4435f3756edbc3191f2351dd815ff33