粵教版 (2019)選擇性必修 第一冊第三節(jié) 光的全反射與光纖技術精品ppt課件

這是一份粵教版 (2019)選擇性必修 第一冊第三節(jié) 光的全反射與光纖技術精品ppt課件，共23頁。PPT課件主要包含了學習目標，光的全反射現(xiàn)象，全反射的應用，本課小結，當堂檢測，BCD等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1. 認識全反射現(xiàn)象；2. 知道全反射的條件，掌握臨界角的概念；3. 在觀察全反射相關實驗的過程中，培養(yǎng)學生的科學推理和論證能力，發(fā)展學生的科學思維，培養(yǎng)學生的科學探究意識；4. 將全反射的知識與光纖技術相聯(lián)系，使學生認識到科學對社會的推動作用，培養(yǎng)學生的社會責任感。
光從空氣斜射入水、玻璃等折射率較大的介質時，折射角總是小于入射角。由于光路可逆，當光從水、玻璃等介質射入空氣時，折射角則會大于入射角。當入射角增大到某一角度時，折射角將達到90，此時如果繼續(xù)增大入射角，將會出現(xiàn)什么情況呢？
演示實驗：如圖，讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，在這個邊與空氣的界面上會發(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。
1、光疏介質和光密介質：對于折射率不同的兩種介質，我們把折射率較小的稱為光疏介質，折射率較大的稱為光密介質。
2.對光疏介質和光密介質的理解(1)光疏介質和光密介質的比較:
(2)相對性:光疏介質、光密介質是相對的。任何兩種透明介質都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判斷誰是光疏介質或光密介質。(3)光疏和光密是從介質的光學特性來說的,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。
5、發(fā)生全反射的條件：（1）光線從光密介質射入光疏介質；（2）入射角等于或大于臨界角。
3、全反射：當光從光密介質射入光疏介質時，同時發(fā)生折射和反射。如果入射角逐漸增大，折射光離法線會越來越遠，而且越來越弱，反射光卻越來越強。當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫作全反射。
不同色光的臨界角：不同顏色的光由同一介質射向空氣或真空時,頻率越高的光的臨界角越小,越易發(fā)生全反射。
7.從能量角度來理解全反射當光從光密介質射入光疏介質時,隨著入射角增大,折射角也增大。同時折射光線強度減弱,即折射光線能量減小,反射光線強度增強,能量增加,當入射角達到臨界角時,折射光線強度減弱到零,反射光的能量等于入射光的能量。
6.全反射遵循的規(guī)律發(fā)生全反射時,光全部返回原介質,入射光與反射光遵循光的反射定律,由于不存在折射光線,光的折射定律不再適用。
8.解釋全反射現(xiàn)象(1)水或玻璃中的氣泡看起來特別亮,是由于光射到氣泡上發(fā)生了全反射。(2)熏黑的鐵球放入水中,看起來會變得锃亮,是由于光射到球和水面之間的空氣層發(fā)生了全反射。(3)在沙漠里,接近地面的熱空氣的折射率比上層空氣的折射率小,從遠處物體射向地面的光線的入射角大于臨界角時,發(fā)生全反射,人們就會看到遠處物體的倒景即蜃景。(4)炎熱的夏天,在公路上向遠處看去,有時路面顯得格外明亮光滑,就像被水淋過一樣,這也是一種蜃景。
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。自行車的尾燈利用了什么原理?
要點提示 利用了全反射的原理。
【觀察與思考】將塑料瓶下側開一個小孔，瓶中灌入清水，水就從小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔（激光可由激光筆產(chǎn)生），觀察光的傳播路徑。 當水柱隨著瓶中的水位下降而變形時，又可以看到什么現(xiàn)象？
二、光導纖維的工作原理
1、光導纖維：簡稱光纖，它能把光（信號）從光纖的一端遠距離傳輸?shù)搅硪欢恕?br/>2.光導纖維的構造及傳播原理光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲,直徑只有1~100 μm。如圖所示,它是由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率,光由一端進入,在兩層的界面上經(jīng)過多次全反射,從另一端射出。光導纖維可以遠距離傳輸光,光信號又可以轉換成電信號,進而變?yōu)槁曇?、圖像以及各種數(shù)字信號。如果把許多(上萬根)光導纖維合成一束,并使兩端的纖維按嚴格相同的次序排列,就可以傳輸圖像。
3.光纖技術的實際應用
把許多光纖組合制成光纜。學上用這種光纖制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體胃、 腸、氣管等臟器的內(nèi)部。
光纖通信：容量大、衰減小、抗干擾性強。
例2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,它的結構如圖所示,其內(nèi)芯和外套材料不同,光在內(nèi)芯中傳播。下列關于光導纖維的說法中正確的是(　　)
A.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B.內(nèi)芯的折射率比外套的小,光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C.波長越短的光在光纖中傳播的速度越大D.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大
例3如圖所示,AB為一直光導纖維,AB之間距離為s,使一光脈沖信號從光導纖維中間入射,射入后在光導纖維內(nèi)芯與外套的界面上恰好發(fā)生全反射,由A點傳輸?shù)紹點所用時間為t,求光導纖維所用材料的折射率n。
1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面幾種方式傳播,可能發(fā)生全反射的是(　　)A.從水晶射入玻璃B.從水射入二硫化碳C.從玻璃射入水中D.從水射入水晶
解析 折射率相對較小的介質是光疏介質,折射率相對較大的介質是光密介質,發(fā)生全反射的條件之一是光由光密介質射向光疏介質,由此可知選項C正確。
2.關于光纖的下列說法正確的是(　　)A.光纖是由高級金屬制成的,所以它比普通電線容量大B.光纖是非常細的特制玻璃絲,但導電性能特別好,所以它比普通電線衰減小C.光纖是非常細的特制玻璃絲,由內(nèi)芯和外套兩層組成,光纖是利用全反射原理來實現(xiàn)光的傳導的D.在實際應用中,光纖必須呈筆直狀態(tài),因為彎曲的光纖是不能傳導光的
解析 由題意知,光由光密介質射向光疏介質,由sin C= ,得C=45°