高中物理第十三章光2全反射名師導(dǎo)航學(xué)案新人教版選修

1、2 全反射名師導(dǎo)航知識(shí)梳理1.光疏介質(zhì)（optically thinner medium）和光密介質(zhì)（optically denser medium）：兩種介質(zhì)比較，折射率小的介質(zhì)叫_介質(zhì)；折射率大的介質(zhì)叫_介質(zhì).2.全反射現(xiàn)象：光從_介質(zhì)入射到_介質(zhì)的分界面上時(shí)，光_反射回_介質(zhì)的現(xiàn)象.3.臨界角：折射角等于_時(shí)的_角叫臨界角.用C表示，C=arcsin.4.發(fā)生全反射的條件：（1）光由_介質(zhì)射向_介質(zhì)；（2）入射角_臨界角.5.光導(dǎo)纖維：實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米之間，在_和_的界面上發(fā)生全反射. 知識(shí)導(dǎo)學(xué) 在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)，要對(duì)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)有一個(gè)

2、正確的理解，知道發(fā)生全反射的條件，認(rèn)識(shí)全反射現(xiàn)象.在學(xué)習(xí)全反射時(shí)，要注意等效思想的運(yùn)用.例如：全反射棱鏡對(duì)光的全反射作用在許多問題中可與平面鏡等效.光導(dǎo)纖維是全反射的一種應(yīng)用，應(yīng)明確光導(dǎo)纖維的工作原理.疑難突破1.正確理解光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)剖析：（1）任何介質(zhì)的絕對(duì)折射率都大于1，折射率越大，光在其中傳播的速度越小，兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì).（2）光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是相對(duì)的，同一種介質(zhì)，既可以是光密介質(zhì)也可以是光疏介質(zhì)，應(yīng)具體問題具體分析.例如，玻璃相對(duì)水而言是光密介質(zhì)，而相對(duì)金剛石而言則是光疏介質(zhì).（3）光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是由兩種介質(zhì)的折射率的相

3、對(duì)大小決定的，而與密度的大小無關(guān)，光密介質(zhì)的折射率較大，但密度不一定較大.例如，酒精（n=1.36）相對(duì)于水(n=1.33)是光密介質(zhì)，但酒精的密度卻小于水的密度.（4）列表比較光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大（5）由折射定律可知，當(dāng)光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)（例如由空氣射入水）時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)（例如由水射入空氣）時(shí)，折射角大于入射角.2.對(duì)全反射的有關(guān)理解剖析：（1）當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象稱為全反射，這時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角叫臨界角.發(fā)生全反射現(xiàn)象必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：一是光由光密

4、介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；二是入射角大于或等于臨界角.（2）從能量角度看，光在兩種介質(zhì)分界面上發(fā)生反射和折射時(shí)，若不計(jì)介質(zhì)的吸收，入射光能量會(huì)分配成反射和折射兩部分，其中反射光能量隨著入射角的增大而增強(qiáng)，折射光能量則隨著入射角的增大而減弱.當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，折射光能量等于零，入射光能量完全轉(zhuǎn)化為反射光的能量.因此，當(dāng)入射角越小時(shí)折射光越強(qiáng)，而反射光越弱，這正是我們垂直俯視水底處物體看得最清楚，而斜視觀察感到有些模糊的原因.典題精講【例1】 在一個(gè)圓形輕木塞的中心插上一根大頭針，然后把它倒放在水面上，調(diào)節(jié)針插入的深度，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水面的大頭針，如圖13-7-1（a），量出針露出的長

5、度為d，木塞的半徑為r，求水的折射率.圖13-7-1思路解析：在調(diào)節(jié)針插入的深度后，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水下的大頭針，這個(gè)現(xiàn)象是光的全反射現(xiàn)象.產(chǎn)生全反射的條件有兩條：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角i大于或等于臨界角C.當(dāng)光從某種物質(zhì)射向真空（或空氣）時(shí)，其臨界角C為：sinC=，C=arcsin（n為介質(zhì)對(duì)光的折射率）作圖13-7-1(b)，當(dāng)A發(fā)出的光到達(dá)B點(diǎn)時(shí)恰以臨界角C入射，因此sinC= .在AOB中：tanC=，而tanC= 由此求得n=答案：n= 綠色通道:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，在界面處一部分光被反射，另一部分光被折射到另一介質(zhì)中，隨著入射角的

6、增大，折射角逐漸增大，且折射光線越來越弱，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線.變式訓(xùn)練1:如圖13-7-2所示，A、B兩點(diǎn)之間的距離為s，在兩點(diǎn)間連接一直纖維，一束光從光導(dǎo)纖維中間射入，射入光導(dǎo)纖維與空氣的界面，恰好發(fā)生全反射現(xiàn)象，由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用的時(shí)間為t.求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率.圖13-7-2答案：n= 變式訓(xùn)練2:如圖13-7-3所示,一束單色光對(duì)稱地通過等邊玻璃三棱鏡，則玻璃棱鏡的折射率為（ )圖13-7-3 B. C. D.答案：C【例2】 如圖13-7-4甲所示，一條光線從空氣中垂直射到棱鏡界面BC上，棱鏡的折射率為，這條光線離開棱鏡時(shí)與界面的夾角為

7、（ )A.30 B.45 C.60 D.90 甲 乙圖13-7-4思路解析：因?yàn)槔忡R的折射率為，所以臨界角C應(yīng)滿足sinC=，所以C=45.作光路圖如13-7-4乙所示.因光線從空氣中射到BC界面時(shí)入射角為零度，故進(jìn)入BC面時(shí)不發(fā)生偏折，到AB面時(shí)由幾何關(guān)系知入射角i=60C，故在AB面上發(fā)生全反射，反射線射到AC面時(shí)，可知入射角=30vBvC B.vAvBvCvB D.vAvCvB答案：B 問題探究 問題：在折射率為n的水中，有一點(diǎn)光源，要使它照亮的水面面積增大，點(diǎn)光源應(yīng)怎樣移動(dòng)？ 導(dǎo)思：解答有關(guān)全反射問題時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)光在兩種介質(zhì)的界面處發(fā)生折射及全反射的規(guī)律，正確地畫出光路圖，恰當(dāng)?shù)乩霉饴穲D所提供的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和計(jì)算，而發(fā)生全反射的臨界光線的確定，是解決這類問題的關(guān)鍵. 探究：所謂照亮水面就是點(diǎn)光源S發(fā)出的光能夠通過水面進(jìn)入空氣中而射入觀察者眼中，S發(fā)出的光是射向四面八方的，但由于水相對(duì)于空氣是光密介質(zhì)，當(dāng)S射向水面的光線的入射角大于或等于臨