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文本内容:
2019-2020年高中物理《
4.3光的全反射》学案教科版选修3-4[学习目标定位]
1.理解光疏介质和光密介质,了解“疏”与“密”是相对的.
2.理解光的全反射,会利用全反射解释有关现象.
3.理解临界角的概念,能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图.
4.了解全反射棱镜和光导纤维.光在两种介质的分界面发生反射时,反射角等于入射角,当发生折射时,填“入射角”、“反射角”、“折射角”之间的关系
一、光疏介质和光密介质任何介质的折射率都1,折射率越大,光在其中传播的速度就,两种介质相比较,折射率的介质叫做光密介质,折射率的介质叫做光疏介质.
二、全反射1.当光从光密介质射到光疏介质的界面时,同时发生折射和当入射角增大到某一角度,使折射角达到时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射,这时的入射角叫做2.当光从介质射入空气真空时,发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC=.
三、光导纤维光纤通信利用了光的原理,它的优点是容量,能量衰减,抗干扰能力强,传输速率等.
一、全反射[问题设计]如教材图所示,让光沿着半圆柱形玻璃砖的半径射到它的平直的边上.在这个边与空气的界面上会发生反射和折射.逐渐增大入射角,观察反射光线和折射光线的变化.[要点提炼]1.光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率都1,折射率越大,光在其中传播的速度就越小,两种介质相比较,折射率较大的介质叫光密介质,折射率较小的介质叫光疏介质.2.全反射现象1临界角时的入射角称为全反射临界角,简称临界角,用C表示,sinC=.2全反射发生的条件
①光从介质射入介质.
②入射角临界角.3全反射遵循的规律
①折射角随着入射角的增大而增大,折射角增大的同时,折射光线的强度减弱,亮度,而反射光线的强度增强,亮度
②当入射角增大到某一角度即临界角时,折射光线完全消失即折射角为,入射光线的能量反射回原介质,入射光与反射光遵循光的反射定律.[延伸思考]为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮?
二、全反射的应用[问题设计]1.如图1所示,自行车后面有尾灯,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车.那么自行车的尾灯利用了什么原理?图12.素有“光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士,因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的突破性成就,获得了xx年诺贝尔物理学奖,你知道光纤通讯的原理吗?[要点提炼]1.全反射棱镜的特点1当光于它的一个界面射入后,会在其内部发生如图2.全反射棱镜比平面镜的反射率高,几乎可达100%.2反射面不必涂任何反光物质,反射失真小.图22.光导纤维的结构与应用1光导纤维传光原理原理.2光导纤维的构造由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套,光传播时在内芯和外套上发生.如图3所示.图33光导纤维的应用光纤通讯、医学上的内窥镜.[延伸思考]制作自行车尾灯时,除了要求截面做成等腰直角三角形外,对材料的折射率有要求吗?
一、对全反射的理解例1 如图4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,均由空气射入玻璃砖,到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是 图4A.假若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
二、全反射的应用例2 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯,图5为过轴线的截面图,调整入射角α,使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射,已知水的折射率为,求sinα的值.图5例3 光导纤维的结构如图6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6A.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上发生全反射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上发生折射D.内芯的折射率与外套的相同,外套的材料有韧性,可以起保护作用例4 空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图7所示.方框内有两个折射率n=
1.5的玻璃全反射棱镜.下图给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是 图7—1.对全反射的理解光从介质a射向介质b,如果要在a、b介质的分界面上发生全反射,那么必须满足的条件是 A.a是光密介质,b是光疏介质B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C.光的入射角必须大于或等于临界角D.光的入射角必须小于临界角2.全反射的应用关于光导纤维的说法,正确的是 A.光导纤维是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝,但导电性能特别好,所以它比普通电线衰减小C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成,光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中,光导纤维必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能导光的3.全反射的理解xx·福建·13如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的是 4.全反射的理解如图8所示,ABCD是平面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面平行,它们分别是玻璃和空气的界面,设为界面Ⅰ和界面Ⅱ,光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出,回到空气中,如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则 图8A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上就可能发生全反射现象B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上就可能发生全反射现象C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象。