人教版 (2019)選擇性必修第一冊(cè)第四章光2 全反射授課課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

第四章2022內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí) 新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)隨堂練習(xí)課標(biāo)定位素養(yǎng)闡釋1.知道什么是光疏介質(zhì)和光密介質(zhì),理解它們具有相對(duì)性。2.理解全反射現(xiàn)象,掌握臨界角的概念和全反射的條件,并能解決相關(guān)問(wèn)題。3.了解全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用。1.理解光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)、全反射及臨界角的概念,形成物理觀念。2.利用全反射條件,應(yīng)用臨界角公式解答相關(guān)問(wèn)題,培養(yǎng)科學(xué)思維。3.體會(huì)全反射的應(yīng)用,形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。自主預(yù)習(xí) 新知導(dǎo)學(xué)一、全反射1.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)對(duì)于折射率不同的兩種介質(zhì),我們把折射率較小的介質(zhì)稱(chēng)為光疏介質(zhì),折射率較大的介質(zhì)稱(chēng)為光密介質(zhì)。(2)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的。2.全反射當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),同時(shí)發(fā)生折射和反射。如果入射角逐漸增大,折射光離法線會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn),而且越來(lái)越弱,反射光卻越來(lái)越強(qiáng)。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)象叫作全反射。3.臨界角(1)定義:折射角為90°時(shí)的入射角叫作臨界角。4.發(fā)生全反射的條件當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),如果入射角等于或大于臨界角,就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。二、全反射棱鏡1.形狀:玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形。2.特點(diǎn):當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后,都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射,與平面鏡相比,它的反射率很高,幾乎可達(dá)100%。三、光導(dǎo)纖維1.原理: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,光會(huì)發(fā)生全反射,于是光在有機(jī)玻璃棒內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。2.構(gòu)造:光導(dǎo)纖維直徑從幾微米到幾十微米之間,由內(nèi)芯和外層透明介質(zhì)兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。3.應(yīng)用:光纖通信、醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡?！舅伎加懻摗?1.判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)光密介質(zhì)是指密度大的介質(zhì)。(　　)(2)入射角大于臨界角就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(　　)(3)全反射棱鏡和平面鏡都是根據(jù)全反射原理制成的。(　　)(4)光在光導(dǎo)纖維中的傳播速度小于真空中的光速c。(　　)2.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)?提示:不能。光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)是對(duì)確定的兩種介質(zhì)相比較折射率而確定的,只有一種介質(zhì)是無(wú)法比較折射率的,從而無(wú)法確定它是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)。×××√3.為什么水中或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別明亮?提示:水或玻璃中的氣泡是光疏介質(zhì),光經(jīng)過(guò)水或玻璃照射氣泡時(shí),一部分光會(huì)發(fā)生全反射,有更多的光反射到人眼中,因此人感覺(jué)氣泡特別明亮。4.微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)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?提示: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。合作探究釋疑解惑【問(wèn)題引領(lǐng)】當(dāng)光從水中射向與玻璃的交界面時(shí),只要入射角足夠大就會(huì)發(fā)生全反射,這種說(shuō)法正確嗎?為什么?提示:不正確。要發(fā)生全反射必須是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。而水相對(duì)玻璃是光疏介質(zhì),所以不管入射角多大都不可能發(fā)生全反射?！練w納提升】 1.對(duì)全反射現(xiàn)象的理解(1)光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)的界面上,反射現(xiàn)象一定發(fā)生,折射現(xiàn)象有可能發(fā)生。若發(fā)生了全反射,則折射光線消失,折射現(xiàn)象沒(méi)有發(fā)生,反射光的能量等于入射光的能量。(2)全反射現(xiàn)象仍然符合光的反射定律。(3)發(fā)生全反射時(shí)必須同時(shí)滿(mǎn)足的兩個(gè)條件是:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),且入射角大于等于臨界角。2.解決全反射問(wèn)題的思路(1)確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)若由光密介質(zhì)進(jìn)入空氣時(shí),則根據(jù)sin C= 確定臨界角,看是否發(fā)生全反射。(3)根據(jù)題設(shè)條件,畫(huà)出入射角等于臨界角的“臨界光路”。(4)運(yùn)用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進(jìn)行判斷推理,進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或定量計(jì)算?！镜湫屠}】科學(xué)思維解決全反射問(wèn)題的技巧1.準(zhǔn)確地作出光路圖。2.抓住特殊光線的分析,尤其是正確找出邊界光線。如果發(fā)生全反射,則剛好發(fā)生全反射的臨界光線就是邊界光線。3.正確利用幾何知識(shí)或結(jié)合臨界角與折射率的關(guān)系解決?！咀兪接?xùn)練1】某種介質(zhì)對(duì)空氣的折射率是 ,一束光從該介質(zhì)射向空氣,入射角是60°,則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣,Ⅱ?yàn)榻橘|(zhì))( 　)答案:D解析:由題意知,光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),由sin C= ,得C=45° )組成,棱鏡的橫截面如圖所示。一平行于橫截面的光線從O點(diǎn)垂直于AB邊射入棱鏡,先后經(jīng)過(guò)AC和CB邊反射后,從AB邊的O'點(diǎn)射出,則出射光線是(　　)A.平行于AC邊的光線①B.平行于入射光線的光線②C.平行于CB邊的光線③D.沿AB邊的光線④答案:B解析:由題意可知,等腰直角棱鏡的折射率n> ,且sin C= ,得臨界角小于45°,由題圖可得,光從空氣進(jìn)入棱鏡,因入射角為0°,所以光線不偏折。當(dāng)光從棱鏡射向空氣時(shí),入射角等于45°,發(fā)生全反射,根據(jù)幾何關(guān)系,結(jié)合光路可逆可知,出射光線是②,即平行于入射光線,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤?？茖W(xué)思維當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后,都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射,與平面鏡相比,它的反射率很高。反射面不涂敷任何反光物質(zhì),反射時(shí)失真小?！咀兪接?xùn)練2】空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n=1.5的全反射玻璃棱鏡。下列選項(xiàng)給出了兩棱鏡的四種放置方式的示意圖。其中能產(chǎn)生圖中效果的是(　　)答案:B解析:四個(gè)選項(xiàng)的光路圖如圖所示?？芍狟項(xiàng)正確?！締?wèn)題引領(lǐng)】右圖是光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)示意圖,其內(nèi)芯和外套由兩種光學(xué)性能不同的介質(zhì)構(gòu)成。構(gòu)成內(nèi)芯和外套的兩種介質(zhì),哪個(gè)折射率大?為什么?提示:內(nèi)芯的折射率大。因?yàn)楫?dāng)內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率時(shí),光在傳播時(shí)能發(fā)生全反射,光線經(jīng)過(guò)多次全反射后能從一端傳到另一端。【歸納提升】 1.構(gòu)造及傳播原理(1)構(gòu)造:光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲,直徑只有幾微米到一百微米,如圖所示,它是由內(nèi)芯和外套兩層組成的,內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。(2)傳播原理:光由一端進(jìn)入,在兩層的界面上經(jīng)過(guò)多次全反射,從另一端射出,光導(dǎo)纖維可以遠(yuǎn)距離傳播光信號(hào),光信號(hào)又可以轉(zhuǎn)換成電信號(hào),進(jìn)而變?yōu)槁曇?、圖像?！镜湫屠}】【例題3】某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí),在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖,它雙向傳輸信號(hào),能達(dá)到有線制導(dǎo)作用。光纖由纖芯和包層組成,其剖面如圖所示,其中纖芯材料的折射率n1=2,包層折射率n2= ,光纖長(zhǎng)度l為6 km。已知當(dāng)光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí),入射角θ1、折射角θ2間滿(mǎn)足:n1sin θ1=n2sin θ2。(1)試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明從光纖一端入射的光信號(hào)是否會(huì)通過(guò)包層“泄漏”出去。(2)若導(dǎo)彈飛行過(guò)程中,將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào),利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號(hào)返回導(dǎo)彈,求信號(hào)往返需要的最長(zhǎng)時(shí)間。答案:(1)見(jiàn)解析　(2)1.6×10-4 s【變式訓(xùn)練3】光導(dǎo)纖維是利用光的全反射來(lái)傳輸光信號(hào)的。如圖所示,一光導(dǎo)纖維內(nèi)芯折射率為n1,外層折射率為n2,一束光信號(hào)與界面夾角α由內(nèi)芯射向外層,要在界面發(fā)生全反射,必須滿(mǎn)足的條件是(　　)A.n1>n2,α小于某一值B.n1n2,α大于某一值D.n1

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