新教材高中物理光2全反射課件新人教版選擇性必修

第四章光2．全反射課前預習反饋課內(nèi)互動探究課堂達標檢測目標體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標體系構(gòu)建【學習目標】1．知道什么是光疏介質(zhì)，什么是光密介質(zhì)。2．理解光的全反射現(xiàn)象。3．理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決相關(guān)的問題。4．知道全反射棱鏡和光導纖維的原理及應(yīng)用。【思維脈絡(luò)】課前預習反響1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)對于折射率不同的兩種介質(zhì)，我們把折射率______的稱為光疏介質(zhì)，折射率______的稱為光密介質(zhì)。2．全反射現(xiàn)象(1)當光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，同時發(fā)生折射和反射。當入射角增大到某一角度，使折射角到達______時，折射光完全消失，只剩下________，這種現(xiàn)象叫作全反射，這時對應(yīng)的________叫作臨界角。較小知識點1全反射較大90°

反射光入射角(2)發(fā)生全反射的條件①光由______介質(zhì)射入______介質(zhì)。②入射角______或______臨界角。(3)臨界角與折射率的關(guān)系①定量關(guān)系：光由某種介質(zhì)射入空氣(或真空)時，sinC＝____。②定性關(guān)系：介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角______，越容易發(fā)生全反射。光密光疏大于等于越小1．全反射棱鏡(1)構(gòu)造：截面為________________的玻璃棱鏡叫全反射棱鏡。(2)光學特性：①當光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時，光在截面的斜邊上發(fā)生________，光射出棱鏡時，傳播方向改變了______。②當光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時，在兩個直角邊上各發(fā)生一次________，使光的傳播方向改變了_______。等腰直角三角形知識點2全反射的應(yīng)用全反射90°

全反射180°

(3)主要優(yōu)點①光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生________，與平面鏡相比，它的反射率______。②反射面不必涂敷任何反光物質(zhì)，反射時________。全反射很高失真小2．光導纖維(1)原理：利用了光的________。(2)構(gòu)造：光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1～100μm左右，如下圖。它是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率______外套的折射率，光由一端進入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)屢次________，從另一端射出。(3)主要優(yōu)點：容量大、衰減小、抗干擾能力強、__________等。全反射大于全反射保密性好思考辨析『判一判』(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介質(zhì)。 (

)(2)光從水中射入空氣中時一定能發(fā)生全反射。 (

)(3)光從玻璃射入空氣中時能發(fā)生全反射。 (

)(4)水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，在界面發(fā)生了全反射。

(

)(5)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。 (

)×

×

√

√

×

『選一選』(多項選擇)透明的水面上有一圓形荷葉，葉梗直立在水中，緊靠葉梗有一條小魚，在岸上的人恰能看到小魚，那么 ()A．當小魚潛深點時，人就看不見它B．當小魚潛深點時，人照樣能看見它C．當小魚上浮點時，人就看不見它D．當小魚上浮點時，人照樣看見它解析：小魚下潛一點后，它的入射角變小，光線能折射出水面，人能看到魚，同理，魚上浮一點，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，所以，B、C正確，A、D錯誤。BC

『想一想』夏季的早晨，從某一方向看植物葉子上的露珠會格外明亮，玻璃中的氣泡從側(cè)面看也是特別明亮，這是什么道理呢？解析：光照射露珠或經(jīng)玻璃照射氣泡時，一局部光會發(fā)生全反射，有更多的光反射到人的眼睛中，光的能量大了，人就會感覺特別明亮。課內(nèi)互動探究探究

如下圖，光由玻璃斜射向空氣，假設(shè)逐漸增參加射角，當入射角增大到一定程度后將出現(xiàn)折射光消失的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫作全反射。請問：要想出現(xiàn)這種現(xiàn)象必須具備什么條件？全反射情景導入提示：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)②入射角大于或等于臨界角1．對光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解(1)相對性光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對而言的，并沒有絕對的意義。例如：水晶(n＝1.55)對玻璃(n＝1.5)是光密介質(zhì)，而對金剛石來說(n＝2.427)，就是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)到底是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)，是不確定的。(2)與介質(zhì)密度無關(guān)光疏和光密是從介質(zhì)的光學特性來說的，并不是它的密度大小。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)。要點提煉(3)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件①光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上。②入射角等于或大于臨界角。(4)全反射現(xiàn)象中的能量分配關(guān)系①折射角隨入射角的增大而增大，折射角增大的同時，折射光線的強度減弱，即折射光線的能量減小，亮度減弱，而反射光線增強，能量增大，亮度增加。②當入射角增大到某一角度時(即臨界角)，折射光能量減到零，入射光的能量全部反射回來，這就是全反射現(xiàn)象。(5)不同色光的臨界角不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射。典例1典例剖析1．如圖是在高山湖泊邊拍攝的一張風景照片，湖水清澈見底，近處湖面水下的景物(石塊、砂礫等)都看得很清楚，而遠處只看到對岸山峰和天空的倒影，水面下的景物那么根本看不到。以下說法中正確的選項是 ()對點訓練C

A．遠處山峰的倒影非常清晰，是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了全反射B．光線由水射入空氣，光的波速變大，波長變小C．遠處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，可能發(fā)生了全反射，所以看不見D．近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光強而折射光弱，因此有較多的能量射出水面而進入人眼中解析：遠處山峰的倒影非常清晰，是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了反射，但不是全反射，因為全反射只有光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時才可能發(fā)生，故A錯誤；光線由水射入空氣，光的波速變大，頻率不變，由波速公式v＝λf知波長變大，故B錯誤；遠處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，當入射角大于等于全反射臨界角時能發(fā)生全反射，光線不能射出水面，因而看不見，故C正確；近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光較弱而折射光較強，射出水面而進入人眼睛中的能量較多，故D錯誤。探究

如下圖，自行車后面有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時，從后面開來的汽車發(fā)出的強光照在尾燈上，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車。那么自行車的尾燈利用了什么原理？全反射的應(yīng)用情景導入提示：利用了全反射的原理。1．全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡是全反射棱鏡。它在光學儀器里，常用來代替平面鏡，改變光的傳播方向。光通過全反射棱鏡時的幾種方式：要點提煉2.光導纖維(1)光導纖維：用光密介質(zhì)制成的用來傳導光信號的纖維狀的裝置。(2)光纖原理：“光纖通信〞利用了全反射原理。實際用的光導纖維是非常細的特制玻璃絲，一定程度上可以彎折，直徑只有幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套組成。如下圖，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，使反射光的能量最強，實現(xiàn)遠距離傳送。(3)光纖的應(yīng)用：攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音等的光信號沿著光纖傳輸?shù)胶苓h的地方，實現(xiàn)光纖通信。由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光，所以光導纖維中用激光作為高速傳輸信息的載體。要使射到粗細均勻的圓形光導纖維一個端面上的激光束都能從另一個端面射出，而不會從側(cè)壁“泄漏〞出來，光導纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多少？典例2典例剖析思路引導：準確理解光纖傳導的原理，利用全反射臨界角計算。2．空氣中兩條光線a和b從虛框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖1所示。虛框內(nèi)有兩個折射率n＝的玻璃全反射棱鏡。圖2給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖1效果的是(

)對點訓練B

核心素養(yǎng)提升案例課堂達標檢測C

解析：當大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大。遠處的景物發(fā)出的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較