新教材高中物理第四章光2全反射課件新人教版選擇性必修第一冊

1、2全反射第四章光學習目標學法指導1理解光的全反射，會利用全反射解釋有關(guān)現(xiàn)象2理解臨界角的概念，能判斷是否發(fā)生全反射并能畫出相應的光路圖3了解全反射棱鏡和光導纖維1通過實驗設計和動手操作，經(jīng)歷科學探究的過程2通過演示實驗，學會科學的實驗方法實驗探究法3從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，在探究過程中體驗成功解決問題的喜悅，激發(fā)學生探索自然規(guī)律的興趣4通過全反射現(xiàn)象的應用，培養(yǎng)學生運用科學理論觀察分析周圍的物理現(xiàn)象知識導圖預習導學 | 新知領(lǐng)悟1光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)全反射光疏介質(zhì)光密介質(zhì)定義折射率_的介質(zhì)折射率_的介質(zhì)傳播速度光在_介質(zhì)中的傳播速度比在_介質(zhì)中的傳播速度小折射特點光由_介質(zhì)射入_介質(zhì)時，折

2、射角小于入射角光由_介質(zhì)射入_介質(zhì)時，折射角大于入射角較小較大光密光疏光疏光密光密光疏2全反射及發(fā)生條件(1)全反射及臨界角的概念全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90時，_光線完全消失，只剩下_光線的現(xiàn)象臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90時的_，用字母C表示折射反射入射角(2)全反射的條件要發(fā)生全反射，必須同時具備兩個條件：光從_介質(zhì)射入_介質(zhì)入射角_臨界角(3)臨界角與折射率的關(guān)系光由介質(zhì)射入空氣(或真空)時，_(公式)光密光疏等于或大于1只有一種介質(zhì)，能否確定它是光密介質(zhì)還是光疏介質(zhì)？【答案】不能光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)是對確定的兩種介質(zhì)折射率相比較

3、而確定的，只有一種介質(zhì)是無法比較折射率的，從而無法確定它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)2為什么水中或玻璃中的氣泡看起來特別明亮？【答案】水或玻璃中的氣泡是光疏介質(zhì)，光經(jīng)過水或玻璃照射氣泡時，一部分光會發(fā)生全反射，相對于其他物體而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由氣泡發(fā)出的，因此人眼感覺氣泡特別明亮(多選)下列說法正確的是()A因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì)B因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)C同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小【答案】BD1全反射棱鏡截面為等腰直角三角形的棱鏡，利用全反射_2光導纖維由折射率_的內(nèi)芯和折

4、射率_的外套組成，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生_全反射的應用改變光的方向較大較小全反射微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂，光纖為什么要由兩層介質(zhì)構(gòu)成？【答案】光纖的工作原理是全反射，要由兩種介質(zhì)配合才能產(chǎn)生全反射現(xiàn)象華裔科學家高錕被譽為“光纖通信之父”光纖通信中信號傳播的主要載體是光導纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播內(nèi)芯的折射率比外套的_，光傳播時在內(nèi)芯與_的界面上發(fā)生全反射【答案】大外套【解析】光纖內(nèi)芯比外套折射率大，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射多維課堂 | 素養(yǎng)初培如圖所示，光由玻璃斜射向空氣，若逐漸增大入射角，當入射角增大到一定程度后

5、將出現(xiàn)折射光消失的現(xiàn)象對全反射的理解問題(1) 這種現(xiàn)象叫作什么？(2) 要想出現(xiàn)這種現(xiàn)象必須具備什么條件？【答案】(1)全反射(2) 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；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(n1.55)對玻璃(n1.5)是光密介質(zhì)，而對金剛石來說(n2.427)，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，但相對于水，酒精是光密介質(zhì)探究總結(jié)(3)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較.比較光在其中的速度

6、折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大2全反射(1)全反射現(xiàn)象光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，當入射角增大到某一角度時，折射角達到90，折射光全部消失，只剩下反射光的現(xiàn)象這個角度稱為臨界角，用C表示(3)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上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

7、高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射素養(yǎng)點評：本探究通過對全反射的理解，培養(yǎng)“物理觀念”素養(yǎng)對全反射現(xiàn)象的認識精練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、沙礫等)都看得很清楚，而遠處只看到對岸山峰和天空的倒影，水面下的景物則根本看不到下列說法中正確的是()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【答案】C【解析】遠處山峰

8、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，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vf知波長變大，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的臨界角時會發(fā)生全反射，光線不能射出水面，因而看不見，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，D錯誤變式1光線在空氣和玻璃的分界面上發(fā)生全反射的條件是()A光從空氣射到分界面上，入射角足夠小B光從空氣射到分界面上，入射角足夠大C光從玻璃射到分界面上，入射角足夠大

9、D光從玻璃射到分界面上，入射角足夠小【答案】C【解析】全反射是光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射時入射角足夠大時才會發(fā)生的，玻璃是光密介質(zhì)，空氣是光疏介質(zhì)，故C正確，A、B、D錯誤全反射的計算精練2(2020年開封聯(lián)考)如圖所示，直角三棱鏡ABC的斜邊AB長為L，C90，A(未知)，一束單色光從斜邊上某點(非中點)垂直入射到棱鏡中，已知棱鏡折射率為n2，單色光在真空中的傳播速度為c，(1)求在什么范圍內(nèi)，入射光能夠經(jīng)過兩次全反射又從斜邊射出；變式2(2020年撫順第一中學聯(lián)考)如圖為三棱鏡ABC的截面圖，A70，入射光線垂直于AC射入棱鏡，已知該光在玻璃與空氣的界面處發(fā)生全反射的臨界角為45，光在真空

10、中傳播的速度為c.求：(1)光線在三棱鏡中傳播的速度；(2)光線第一次從三棱鏡射入空氣時的折射角解答全反射類問題的技巧1光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)2入射角大于或等于臨界角3利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析如圖所示，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問題自行車的尾燈利用了什么原理？【答案】利用了全反射的原理全反射的應用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

11、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：探究總結(jié)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)芯和外套組成如圖所示，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)光導纖維的應用：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)光纖通信素養(yǎng)點評：本探究通過對全反射應用的研究，培養(yǎng)“科學態(tài)度與責任”素養(yǎng)光導纖維精練3由于激光是亮度高、平行度好、單色

12、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為多少？【答案】C全反射的應用精練4(2021屆贛州中學期末)如圖所示為單反照相機取景器的示意圖，五邊形ABCDE為五棱鏡的一個截面，ABBC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是(計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)()【答案】A變式4(2020年包頭九中期末)自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發(fā)出的強光照到尾燈后，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，尾燈由透明介質(zhì)制成，其外形如圖甲所示，下面說法正確的是()A汽車燈光從左面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射B汽車燈光從左面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射C汽車燈光從右面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射D汽車燈光從右面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射【答案】C【解析】我們從題圖中取一個凸起并作出一條光路如圖所示由圖可知，每一部分相當于一塊全反射棱鏡，要想讓后面的司機看到反射光，因此光只