第2节　全反射　光导纤维

1、 选修选修3-4 第十三章第十三章 授课版本：人教版授课版本：人教版授课年级：高二授课年级：高二授课学科：物理授课学科：物理授课人：授课人： 董长春董长春单位：单位： 围场一中围场一中魔术魔术-水中藏豆水中藏豆1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念角的概念2.知道发生全反射的条件，理解发生全反射知道发生全反射的条件，理解发生全反射的临界角的临界角C与折射率的关系与折射率的关系3.知道全反射棱镜及其应用，了解光导纤维知道全反射棱镜及其应用，了解光导纤维的工作原理和应用的工作原理和应用教学目标教学目标一、光疏介质与光密介质一、光疏介质与光密介质1 1、

2、定义：、定义：对于两种介质来说，我们把对于两种介质来说，我们把折射率较小折射率较小的介质称为的介质称为光疏介质光疏介质，折射率折射率较大较大的介质称为的介质称为光密介质光密介质。介质介质真空真空空气空气水水酒精酒精玻璃玻璃金刚石金刚石折射率11.000281.331.361.51.8 2.42思考：水是光疏介质还是光密介质？思考：水是光疏介质还是光密介质？ （1 1）光疏介质与光密介质的判断与密度光疏介质与光密介质的判断与密度无无关关 （2 2）光在光密介质中的传播速度比在光疏光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播介质中的传播速度小速度小； （3 3）光由光疏介质射入光密介质时，折射光由

3、光疏介质射入光密介质时，折射角角小于小于入射角，即光线入射角，即光线偏向偏向法线；光由光密法线；光由光密介质射入光疏介质时，折射角介质射入光疏介质时，折射角大于大于入射角，入射角，即光线即光线偏离偏离法线法线2 2、对光疏介质和光密介质的进一步认识、对光疏介质和光密介质的进一步认识练习练习1 1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ）A A因为水的密度大于酒精的密度，所以水是因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质光密介质B B因为水的折射率大于酒精的折射率，所以因为水的折射率大于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光密介质水对酒精来说是光密介质C C同一束光，在光密介质中的传播速度较大同

4、一束光，在光密介质中的传播速度较大D D同一束光，在光密介质中的传播速度较小同一束光，在光密介质中的传播速度较小BDBD学生实验：研究半圆形玻璃砖的反射和折射学生实验：研究半圆形玻璃砖的反射和折射实验一：光线从玻璃砖（光密）射入空气（光疏），实验一：光线从玻璃砖（光密）射入空气（光疏），入射角从入射角从0 0逐渐增大的过程中，细心观察反射光线逐渐增大的过程中，细心观察反射光线和折射光线亮度的变化和角度的变化。和折射光线亮度的变化和角度的变化。实验二：光线从空气（光疏）摄入玻璃砖（光密），实验二：光线从空气（光疏）摄入玻璃砖（光密），观察反射光线和折射光线的变化观察反射光线和折射光线的变化二、全

5、反射二、全反射要求：根据实验观察的现象，将表格填写完整。要求：根据实验观察的现象，将表格填写完整。入射角入射角0 01010202030304040 50506060707080809090反射角反射角 折射角折射角 9090 入射角入射角0 0101020203030404045 45 50506060707080809090反射角反射角 折射角折射角 实验一实验一实验二实验二 1、全反射、全反射：当光从光密介质射入光疏当光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到角达到90时，折射光完全消失，只剩下反时，折射光完全消失，只剩下反射光

6、，这种现象叫做全反射射光，这种现象叫做全反射 总结：总结： 2、临界角临界角：在全反射现象中，当折射：在全反射现象中，当折射角达到角达到90时的入射角叫做临界角。时的入射角叫做临界角。思考与讨论：思考与讨论：3、发生全反射的条件：、发生全反射的条件：（1）光从光密介质射向光疏介质）光从光密介质射向光疏介质（2）入射角大于或等于临界角）入射角大于或等于临界角实验二和实验一中的变化情况相同吗？什么原因实验二和实验一中的变化情况相同吗？什么原因造成的呢造成的呢？试着总结发生全反射需要什么条件。？试着总结发生全反射需要什么条件。练习2、光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是（ ）A光从玻璃射到分

7、界面上，入射角足够小B光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C光从空气射到分界面上，入射角足够小D光从空气射到分界面上，入射角足够大B NA 介质介质NO 空空 气气（真空）（真空）12B由折射定律可知：由折射定律可知：n21sinsinn1sin9021，所以已知nC1sin由于光路可逆，可得思考与讨论思考与讨论如何计算光从介质射向空气时发生全反射的如何计算光从介质射向空气时发生全反射的临界角临界角C呢？呢？4、临界角公式：、临界角公式：nC1sinA. 150B. 300C. 450D. 600 练习练习3 3、光在某种介质中传播速度光在某种介质中传播速度1.51.510108 8m/sm/s

8、，光从此介质射向空气并发，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是生全反射时的临界角是 ( ( ) )B在水面下方某一深度处有一个点光源，从水面上看，在水面下方某一深度处有一个点光源，从水面上看，它照亮水面的几何形状是它照亮水面的几何形状是_形当光源在水中形当光源在水中上升时，该形状的面积将上升时，该形状的面积将_(_(变大、变小或不变大、变小或不变变) )hSC圆圆变小变小生活中的问题生活中的问题魔术揭秘魔术揭秘1、全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）一、全反射棱镜一、全反射棱镜（1）截面为等腰三角形）截面为等腰三角形（2）光线垂直于一边入射）光线垂直于一边入射（3）在玻璃内部，光线

9、由玻璃射向）在玻璃内部，光线由玻璃射向空气时均发生全反射，无光线出射空气时均发生全反射，无光线出射（4）优点：反射率高，失真小）优点：反射率高，失真小在实际的在实际的潜望镜里潜望镜里用全反射用全反射棱镜代替棱镜代替平面镜平面镜全反射棱镜在全反射棱镜在潜望镜潜望镜中的应用中的应用 望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度全反射棱镜在全反射棱镜在望远镜望远镜中的应用中的应用全反射在全反射在自行车尾自行车尾灯灯上的应用上的应用三、全反射的应用三、全反射的应用2 2、光导纤维、光导纤维2、光导纤维、光导纤维光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率光导纤维内芯的折射率大于外层的折射率光纤通信光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强抗干扰性强课堂小结课堂小结1 1、光疏介质、光密介质、光疏介质、光密介质2 2、全反射、全反射定义定义临界角临界角C C产生条件产生条件3 3、全反射原理的应用实例、全反射原理的应用实例全反射棱镜全反射棱镜光导纤维光导纤维nC1sin6000空气空气A6000空气空气B6000空气空气C6000空气空气D练习