2023-2024学年人教版选择性必修第一册 4-2 全反射 学案.docx

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1、2全反射学习目标1知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性。2.知道光的全反射，会利用全反射解释有关现象(重点)。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(重难点)。4.了解全反射棱镜和光导纤维。一、全反射1 .光疏介质和光密介质光疏介质：折射率较(填“大”或“小”)的介质。(2)光密介质：折射率较(填“大”或“小”)的介质。(3)光疏介质与光密介质是(填“相对”或“绝对”)的。2 .全反射现象(1)全反射：光从介质射入介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90。时，光完全消失，只剩下光的现象。(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于时的入射角

2、。光从射入时，发生全反射的临界角C与介质的折射率的关系是sinC=o(3)全反射发生的条件光从介质射入介质。入射角临界角。思考与讨论“因为玻璃密度较大，所以一-定是光密介质”，这种说法对吗？I深化总结1 .光疏介质和光密介质(1)光疏介质和光密介质的比较光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。(3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，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质。2 .全反射中的能量问题当光从光密介质射入光疏介质

3、时，随着入射角增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱,即折射光的能量减小，反射光强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。辨析(1)全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象。()(2)光线从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射。()【例I1(2023江苏南京市高二期中)如图所示,一个半径为一的圆木板静止在某种液体的表面,在圆木板圆心。的正下方”=小处有一点光源S,己知液体的折射率=1求：O(1)沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角；(2)将点光源S竖直向上移动多少距离后，水面上方恰好看不到S发出的光。m21(2023江苏盐城市高二期中)如图

4、所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜,其中ZA=30,。点在AC边上，A、。间距为1,A8=251一条光线平行于AB边从拉点射入棱镜，经AB边反射后垂直BC边射出，已知真空中的光速为C,求:(1)通过计算说明光束能否在AB面上发生全反射;(2)光束在三棱镜中传播的时间。二、全反射棱镜自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间崎行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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。尾灯的原理如图所示，你知道汽车灯光是从尾灯的哪面射过来的，又是在哪面发生的全反射吗？知识梳理1 .全反射棱镜的形状：截面为三角形的棱镜。2 .全反射

5、棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生，与平面镜相比，它的反射率,几乎可达100%,常用来代替平面镜来3 .全反射棱镜的应用：、自行车尾灯、潜望镜等。I深化总结全反射棱镜改变光路的几种情况射方式项J方式一方式二方式三光路图c源入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光线方向改变角度901800。(发生侧移)【例3】空气中两条光线。和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率=1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项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()*D三、光导纤维1 .原理：利用了光的O2 .构造：由内芯和外套

6、两层组成，内芯的折射率比外套的,光传播时在的界面上发生全反射。Z八八一外套_内芯3 .光导纤维的应用(1)光纤通信光导纤维的传播原理：光由一端进入，在内芯和外套的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而转变为声音、图像。光纤通信的优点：传输容量、衰减、抗干扰性及保密性强等。(2)医学上的内窥镜：内窥镜有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行,另一组把传出供医生观察。辨析（1）光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质。（）（2）光在光纤中传播时，在外套与空气的界面上发生全反射。（）【例4】（2023江苏淮安市高二期中）光纤通信中信号传播的主要

7、载体是光纤，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播。下列关于光纤的说法中正确的是（）（外套,内芯A.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B.内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大【例5】（2023江苏南通市高二期中）以光纤通信为基础，我国千兆宽带已经进入很多家庭，在进入小区的光纤控制箱中，光纤绕成图示形状，已知光纤的折射率=&,其直径为乩（1）求该光纤的临界角；（2）若平行轴线射入的一束光通过圆弧部分不发生漏光，求内圆弧半径的最小值。2

8、全反射学习目标1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性。2.知道光的全反射，会利用全反射解释有关现象(重点)。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(重难点)。4.了解全反射棱镜和光导纤维。一、全反射1 .光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质。(2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质。(3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的。2 .全反射现象(1)全反射：光从姬介质射入姬介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度,使折射角达到90。时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。(2)临界角：刚好发生全反

9、射，即折射角等于维时的入射角。光从介质射入空气(真空)时,发生全反射的临界角C与介质的折射率的关系是sinC=K(3)全反射发生的条件光从光密介质射入光疏介质。入射角等于或大于临界角。思考与讨论“因为玻璃密度较大，所以一定是光密介质”，这种说法对吗？答案不对，光密介质和光疏介质具有相对性，如玻璃相对于水是光密介质，而相对于金刚石则是光疏介质。I深化总结1 .光疏介质和光密介质(1)光疏介质和光密介质的比较光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。(3)光疏和

10、光密是从介质的光学特性来说的，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质。2 .全反射中的能量问题当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，即折射光的能量减小，反射光强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。辨析(1)全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象。(X)(2)光线从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射。()mU(2023.江苏南京市高二期中)如图所示,一个半径为r的圆木板静止在某种液体的表面,在圆木板圆心。的正下方”=小处有一点光源S,己知液体的折射率=1求：

11、-1-JJ-14I(1)沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角；(2)将点光源S竖直向上移动多少距离后，水面上方恰好看不到S发出的光。答案(1)45o(2)0.73r解析由折射定律=黯=碧晶，解得仇=45。(2)刚好发生全反射时sinC=,解得C=45。，此时光源与。距离光源S上移距离的最小值tmi=-z=(3-1)r=0.73r【例2】(2023江苏盐城市高二期中)如图所示为一横截面为直角三角形48C的玻璃棱镜,其中ZA=30,。点在AC边上，A、。间距为1,AB=2y31,一条光线平行于AB边从。点射入棱镜，经48边反射后垂直BC边射出，已知真空中的光速为c,求：(1)通过计算说明光束能否在A

12、B面上发生全反射;(2)光束在三棱镜中传播的时间。答案（1）能（2）嚓1解析（1）光路如图所示。因为光线垂直BC边射出，可知夕=30。，光线在E点发生反射，根据光的反射定律有a=30。，根据几何关系可知r=30。，光线平行于AB边从。点射入棱镜，入射甭。=60。，由折射定律有SinC伤=I=WVSin60。SInrJ根据几何关系可得光束在48界面上的入射角72=60。，大于临界角，因此光束能在AB面上发生全反射。（2）4AOE为等腰三角形，由几何关系有DE=AD=1又E=A8-21cos30则EF=EBcos=1.51光束在棱镜中传播的路程为s=DE+EF=2.51光束在棱镜中传播的速度v=光

13、束在棱镜中传播的时间为/=B=嚓。二、全反射棱镜自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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。尾灯的原理如图所示，你知道汽车灯光是从尾灯的哪面射过来的，又是在哪面发生的全反射吗？答案如图所示，光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180。知识梳理1 .全反射棱镜的形状：截面为金S直角三角形的棱镜。2 .全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很直，几乎可达100%,常用来

14、代替平面镜来改变光的方向。3 .全反射棱镜的应用：双筒望远镜、自行车尾灯、潜望镜等。I深化总结全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目方式一方式二方式三光路图4双入射面ABACAB全反射面ACAB.BCAC光线方向改变角度901800。（发生侧移）m31空气中两条光线。和方从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率=15的全反射玻璃棱镜。下列选项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（）ID*_7B答案B解析四个选项的光路图如图：可知选项B正确。三、光导纤维1 .原理：利用了光的全反射。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全反射。Z八八一外套_内芯3 .光导纤维的应用(1)光纤通信光导纤维的传播原理：光由一端进入，在内芯和外套的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而转变为声音、图像。光纤通信的优点：传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等。(2)医学上的内窥镜：内窥镜有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行照明，另一组把体内的图像传出供医生观察。辨析(1)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质。()