高中物理43光的全反射省优获奖课件教科版选修

高中物理·选修3-4·教科版第四章光的折射4.3光的全反射

[目标定位]

1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．一、全反射现象1．光密介质和光疏介质 (1)对于两种介质来说，光在其中传播的速度较小的介质，即折射率

的介质叫

介质；光在其中传播的速度较大的介质，即折射率较小的介质叫

介质． (2)光疏介质和光密介质是相对的．2．全反射：光从

介质射到

介质的界面时，全部被反射回原介质的现象．预习导学较大光密光疏光密光疏二、全反射条件1．全反射的条件 (1)光需从

介质射至

介质的界面上． (2)入射角必须等于或

临界角．2．临界角 (1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的

，称作这种介质的临界角． (2)临界角C与折射率n的关系：sinC＝

.预习导学光密光疏大于入射角想一想当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．预习导学三、全反射的应用—光导纤维1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率

空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次

，从另一端射出．2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生．3．光纤通讯的优点是容量

，衰减

，抗干扰能力强、传播速率高.预习导学大于全反射大全反射大小一、对全反射的理解1．对光疏介质和光密介质的理解 (1)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义． (2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小． (3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角． (4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小．课堂讲义课堂讲义2．全反射课堂讲义【例1】关于全反射，下列叙述中正确的是 (

) A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱 B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象 C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象 D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象

解析发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误．选项C正确．

答案C课堂讲义针对训练某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质) (

)课堂讲义答案D课堂讲义二、光导纤维1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．2．优点：容量大，衰减小，抗干扰性强等．3．应用：光纤通讯；医学上的内窥镜．课堂讲义【例2】光导纤维的结构如图4－3－1所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是 (

)图4－3－1课堂讲义A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用课堂讲义解析光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．答案A课堂讲义课堂讲义【例3】如图4－3－2所示，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，R2＝2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？图4－3－2课堂讲义答案i≥30°高中物理·选修3-4·教科版第二章机械波2.1机械波的形成和传播

[目标定位]

1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道波的种类及横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．一、机械波的形成和传播1．波的形成 由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会

相邻的质点运动，依次传递下去．每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是

于前一个质点的运动状态．预习导学带动滞后2．介质 能够传播振动的物质．3．机械波

在介质中的传播．4．波源 引起

振动的装置．5．机械波是

这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生．6．波是传递

的一种方式．预习导学机械振动初始机械振动迁移能量二、横波与纵波1．按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为

和

．2．横波 (1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①波峰：凸起来的

处． ②波谷：凹下去的

处．预习导学横波纵波垂直最高最低3．纵波 (1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①密部：介质中质点分布

的部分． ②疏部：质点分布

的部分．4．简谐波：如果传播的振动是

运动，这种波叫做简谐波．预习导学平行密集稀疏稀疏一、波的形成和传播1．波的形成 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点．当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波．课堂讲义课堂讲义2．机械波的传播 (1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同． (2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同． (3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移．课堂讲义【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是 (

) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 E．离波源越远，质点的振动频率越小课堂讲义解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误．答案ABC课堂讲义图2－1－1课堂讲义课堂讲义答案见解析课堂讲义借题发挥根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观．课堂讲义二、振动与波动的区别与联系1．区别 (1)研究对象不同 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象．课堂讲义(2)运动成因不同振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用．波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力作用．(3)运动性质不同质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变．课堂讲义2．联系 (1)振动是波动的起因，波是振动的传播； (2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动； (3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动．课堂讲义【例3】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 (

) A．振动是波的成因，波是振动的传播 B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C．波的传播速度就是质点振动的速度 D．波源停止振动时，波立即停止传播课堂讲义解析机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D错误．答案AB课堂讲义针对训练关于振动和波的说法正确的是 (

)A．有机械波必有振动B．有机械振动必有波C．离波源远的质点振动较慢D．质点的振动方向总是垂直于波的传播方向解析机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动．但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生．因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在一条直线上．答案A高中物理·选修3-4·教科版第二章机械波2.1机械波的形成和传播

[目标定位]

1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道波的种类及横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．一、机械波的形成和传播1．波的形成 由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会

相邻的质点运动，依次传递下去．每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是

于前一个质点的运动状态．预习导学带动滞后2．介质 能够传播振动的物质．3．机械波

在介质中的传播．4．波源 引起

振动的装置．5．机械波是

这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生．6．波是传递

的一种方式．预习导学机械振动初始机械振动迁移能量二、横波与纵波1．按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为

和

．2．横波 (1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①波峰：凸起来的

处． ②波谷：凹下去的

处．预习导学横波纵波垂直最高最低3．纵波 (1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①密部：介质中质点分布

的部分． ②疏部：质点分布

的部分．4．简谐波：如果传播的振动是

运动，这种波叫做简谐波．预习导学平行密集稀疏稀疏一、波的形成和传播1．波的形成 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点．当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波．课堂讲义课堂讲义2．机械波的传播 (1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同． (2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同． (3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移．课堂讲义【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是 (

) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 E．离波源越远，质点的振动频率越小课堂讲义解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误．答案ABC课堂讲义图2－1－1课堂讲义课堂讲义答案见解析课堂讲义借题发挥根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观．课堂讲义二、振动与波动的区别与联系1．区别 (1)研究对象不同 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象．课堂讲义(2)运动成因不同振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用．波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力作用．(3)运动性质不同质点的振动是变加速运动