4.2 全反射 学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（含答案）

4.2全反射学案一学科核心素养【物理观念】知道全反射现象揭示了光路的可逆性，本质是光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于等于90°的一种物理现象。【科学思维】了解全反射现象的本质，知道发生全反射现象的条件，并能够对相应物理问题进行定性分析与定量运算。【科学探究】通过观看演示视频，引导学生从实验现象中探索事物的本质，学生分组对实验进行探究，得出发生全反射的条件，知道临界角的概念及物理意义。【科学态度与责任】让学生发掘大自然中的物理现象，领略物理之美；体会生活中处处蕴含物理知识，物理就在身边，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。二学习重难点【重点】临界角的概念及表达式、全反射的条件、全反射的应用；【难点】全反射的条件、全反射的应用。三课前预习1．光导纤维（1）原理：利用了光的___________（2）构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生___________（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。（4）光纤通信的优点是传输容量___________、衰减___________、抗干扰性及保密性强等。2．光学现象在生活中随处可见，尝试分析下述情景：（1）光是电磁波，同样具有波的特性。比较红光和紫光，尝试判断对错（“√”或“×”）a.红光与紫光在真空中的传播速度相同______。b.同种介质对两种光的折射率不同________。（2）如图甲所示，空气中的一束光从半圆形玻璃砖的圆心O点入射，再经由玻璃砖射入空气中，大致画出折射和出射光线_______。（3）如图乙所示，两束相同的光以不同角度从光密介质射向光疏介质，若其中仅有一束光能发生全反射，应为__________（“①”或“②”）。3．观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径如图激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，___________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是___________的原理。实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，___________4．若实心玻璃管长，宽，玻璃的折射率为，光从管的左端正中心射入，则光最多可以在管中反射___________次。5．光导纤维（1）原理：利用了光的______。（2）构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的______，光传播时在内芯与外套的界面上发生______。（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。（4）光纤通信的优点是传输容量______、衰减______、抗干扰性及保密性强等。6．如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB=60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB。(1)求介质的折射率______；(2)折射光线中恰好射到M点的光线______（填“能”或“不能”）发生全反射，若平行入射光线的方向可调，则当入射光线与AO边的夹角______（填“越大”或“越小”），则越容易使折射光线在弧面AMB界面上发生全反射。四自我检测1．海洋动物园的水下有各种各样的动物、景观，现将其简化为如下模型；如图所示，一个口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发红光小球，则（）A．小球必须位于缸底中心才能从玻璃缸侧面看到小球B．小球所发出的红光可以从水面任何位置出射C．小球所发出的红光从水中进入空气后传播速度增大D．若小球发出的是蓝光，则水面上有光射出的区域增大2．某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边与半圆形直径重合，半圆形的圆心为点O，一束绿色光线从面上的点射入该介质，入射光线的延长线过O点，且，折射光线在半圆形界面处刚好发生全反射。若不考虑二次反射情况，则（）A．若只将光线换成蓝光，光线在半圆形界面处的入射点将下移B．若只将光线换成红光，光线在半圆形界面处的入射点将下移C．增大光线与面的夹角，绿光将从半圆形界面处射出D．增大光线与面的夹角，绿光在介质中的传播时间将变大3．打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况），则下列判断正确的是（）A．若θ＞θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ＞θ2，光线会从OQ边射出C．若θ＞θ1，光线会从OP边射出D．若θ＜θ1，光线会在OP边发生全反射4．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外的地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它却随着你的靠近而后退。对此现象的解释正确的是（）A．该现象是“海市蜃楼”，是由于光的干涉造成的B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，地表附近空气的折射率大，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，地表附近空气的折射率小，发生全反射5．如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（

）A．a、b两束出射光互相平行B．只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉C．在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度D．从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大6．一柱状容器的高为3l，底面是边长为2l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的红光经过容器内部相应光路后，从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光，则（）A．该透明液体对红光的折射率为B．红光在透明液体中的传播速度为0.6cC．红光从透明液体到空气的临界角为37°D．将红光改为紫光后从D点射出的两束光夹角为锐角7．如图所示，为一等腰直角棱镜的横截面，其材料的折射率为，同一颜色的光线1、2、3都平行入射到面，经面反射后都能从面射出。不考虑光在棱镜内的多次反射，则下列叙述错误的是（）A．三条光线都在面上发生全反射B．三条光线在面上射出后仍平行C．从射出后，光线从上到下的顺序为3、2、1D．若光线3绕入射点逆时针转过一小角度，则可能从面射出棱镜8．一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示，光导纤维对该束光的折射率为n，该段光导纤维的长度为L，图中的光线刚好在光导纤维与空气的界面处发生全反射。已知空气对该束光的折射率为1，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是（）A．光导纤维的折射率n>1B．光导纤维的折射率n＜1C．光在光导纤维中传播的时间为D．光在光导纤维中传播的时间为9．如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入，已知棱镜的折射率，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°。则下列说法正确的是（）A．光线第一次入射到AB界面上时，既有反射又有折射B．光线第一次从棱镜折射进入空气，应发生在BC界面C．第一次的出射点与C点相距cmD．光线第一次射出棱镜时，折射角为60°10．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（）A．一部分在F点反射，一部分出射B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长

参考答案：三课前预习1．

全反射

全反射