4.2全反射1、理解光的全反射；2、掌握臨界角的概念、表達(dá)式和發(fā)生全反射的條件；3、了解全反射現(xiàn)象的應(yīng)用。【重點(diǎn)】臨界角的概念及表達(dá)式、全反射的條件、全反射的應(yīng)用；【難點(diǎn)】全反射的條件、全反射的應(yīng)用。【課前自主學(xué)習(xí)】一、知識(shí)前置1、當(dāng)光由________  射入_________時(shí)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，光線將全部反射回光密介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫光的全反射。2、發(fā)生全反射的兩個(gè)條件是：（1）______________________;(2) _______________________。3、我們常說的“光纖通信”是利用了光的__________原理。 4、傳統(tǒng)的導(dǎo)線傳輸技術(shù)存在衰減大、容量小、抗干擾能力弱等缺點(diǎn)，而光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)就是_________、衰減小_____________能力強(qiáng)。【易錯(cuò)辨析】1、水一定是光密介質(zhì)。（）2、兩種介質(zhì)相比，光在光密介質(zhì)中的速度一定較小。（）3、兩種介質(zhì)相比，光密介質(zhì)的密度一定較大。（）4、光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在光密介質(zhì)中與法線夾角較小。（）5、兩種介質(zhì)相比，光疏介質(zhì)的折射率一定較小。（）二、新知學(xué)習(xí)1.想一想：水中的氣泡看上去特別明亮，這是為什么呢？ 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)光疏介質(zhì):兩種介質(zhì)中折射率________的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì).光密介質(zhì):兩種介質(zhì)中折射率________的介質(zhì)叫做光密介質(zhì).玻璃相對(duì)于水是________介質(zhì)玻璃相對(duì)于金剛石是________介質(zhì)觀察全反射現(xiàn)象如圖 讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，在這個(gè)邊與空氣的界面上會(huì)發(fā)生反射和折射。逐漸增大入射角，觀察反射光線和折射光線的變化。觀察全反射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象隨著入射角的逐漸增大的過程中折射角逐漸________ ；折射光線亮度逐漸________；反射角逐漸________；反射光線亮度逐漸________；     當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光線消失，________________。全反射的定義全反射：________________，________________，光線全部被反射回原光密介質(zhì)的現(xiàn)象。 臨界角：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角等于900角時(shí)的入射角叫做臨界角。用C表示。發(fā)生全反射的條件（1）光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；（2）入射角等于或大于臨界角；臨界角C的大小由折射率可得：________________臨界角的正弦值：________________思考與討論：由于不同介質(zhì)的折射率不同，在光從介質(zhì)射入空氣（真空）時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角是不一樣的。怎樣計(jì)算光從折射率為 n 的某種介質(zhì)射入空氣（真空）發(fā)生全反射時(shí)的臨界角 C ？計(jì)算時(shí)可以先考慮圖 的情形：光以接近 90°的入射角從空氣射入介質(zhì)，求出這時(shí)的折射角。根據(jù)光路可逆的道理，也就知道光從介質(zhì)射入空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角了全反射棱鏡玻璃棱鏡的截面為________________，當(dāng)光從圖中所示的方向射入玻璃時(shí)，由于光的方向與玻璃面垂直，________________。但在玻璃內(nèi)部，光射向玻璃與空氣的界面時(shí)，________________，發(fā)生全反射。與平面鏡相比，它的反射率高，________________。這種棱鏡在光學(xué)儀器中可用來改變光的方向。全反射棱鏡光導(dǎo)纖維1966 年，33 歲的華裔科學(xué)家__________提出：光通過直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來傳輸大量信息。__________因此獲得 2009 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。根據(jù)這一理論制造的光導(dǎo)纖維（optical fiber）已經(jīng)普遍應(yīng)用到通信領(lǐng)域。這其中就用到了__________原理。想一想：觀察光在彎曲的有機(jī)玻璃棒中傳播的路徑如圖 激光筆發(fā)出的光射入一根彎曲的有機(jī)玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點(diǎn)。當(dāng)光在有機(jī)玻璃棒內(nèi)傳播時(shí)，如果從有機(jī)玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，__________，于是光在有機(jī)玻璃棒內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。這就是__________的原理。實(shí)用光導(dǎo)纖維的直徑只有幾微米到一百微米。因?yàn)楹芗?xì)，一定程度上可以彎折。它由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，____________________ 如果把光導(dǎo)纖維聚集成束，使纖維在兩端排列的相對(duì)位置一樣，圖像就可以從一端傳到另一端（圖 1）。 醫(yī)學(xué)上用這種光纖制成內(nèi)窺鏡②（圖 2）用來檢查人體胃、腸、氣管等臟器的內(nèi)部。 實(shí)際的內(nèi)窺鏡裝有兩組光纖，一組把光傳送到人體內(nèi)部進(jìn)行照明，另一組把體內(nèi)的圖像傳出供醫(yī)生觀察。光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的用途很大，醫(yī)學(xué)上將其制成__________，用來檢查人體內(nèi)臟的內(nèi)部。實(shí)際的內(nèi)窺鏡裝有兩組光纖，一組____________________，另一組____________________。光導(dǎo)纖維的用途很大，通過它可以實(shí)現(xiàn)__________。光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是__________、__________、__________。
一路光纖的傳輸能力理論值為__________，__________。雖然光纖通信的發(fā)展歷史只有20多年的，但是發(fā)展的速度是驚人的。 1．關(guān)于全反射及其應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是(　　)A．光纖通信利用了光的折射B．全反射是反射光線與折射光線重合的一種現(xiàn)象C．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射D．光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，不可能發(fā)生全反射  2．（單選）如圖所示，將一個(gè)半圓形玻璃磚置于空氣中，當(dāng)一束單色光入射到玻璃磚的圓心O時(shí)，下列情況不可能發(fā)生的是(　　)  A.介質(zhì)1的折射   3.（單選）如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則下列說法正確的是(　　)A．小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大4．（單選）夏天，海面上的下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低．可以設(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的．景物反射的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景．如圖所示，下列說法正確的是(　　)A．蜃景是景物由于海平面對(duì)光的反射所成的像B．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物                 參考答案  【答案】D【解析】光纖通信利用了光的全反射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；發(fā)生全反射時(shí)，折射光線完全消失，故B錯(cuò)誤；光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角，才能發(fā)射全反射，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，不可能發(fā)生全反射，故C錯(cuò)誤，D正確．2.【答案】A【解析】　當(dāng)光由空氣射入半圓形玻璃磚并發(fā)生折射時(shí)，折射角應(yīng)小于入射角，故A不可能，符合題意；當(dāng)光由空氣斜射入半圓形玻璃磚時(shí)，既有反射光線又有折射光線，折射角小于入射角是可能發(fā)生的，故B可能；當(dāng)光由半圓形玻璃磚射入空氣時(shí)，若入射角小于臨界角，既有反射光線又有折射光線是可能發(fā)生的，故C可能；當(dāng)光由半圓形玻璃磚射入空氣時(shí)，若入射角大于等于臨界角，會(huì)發(fā)生全反射，這種情況是可能發(fā)生的，故D可能．3.【答案】D【解析】光從光密介質(zhì)(水)進(jìn)入光疏介質(zhì)(空氣)，當(dāng)入射角小于臨界角時(shí)，不會(huì)發(fā)生全反射，只要在沒有發(fā)生全反射的區(qū)域，上面或側(cè)面都有光射出，射出的光進(jìn)入人眼，人就能看見小球，故A、B錯(cuò)誤；光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，光的頻率不會(huì)發(fā)生改變，則小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率不變，故C錯(cuò)誤；根據(jù)n＝可得v＝，由于水對(duì)光的折射率大于空氣對(duì)光的折射率，則小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大，故D正確．4.【答案】C【解析】當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低，下層空氣的折射率比上層的大．遠(yuǎn)處的景物反射的光線射向空中時(shí)，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當(dāng)光線的入射角大于臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象．在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來的光線形成的虛像．這就是海市蜃樓的景象，故選C.   

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