第四章 第3节 光的全反射与光纤技术-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案课件PPT（粤教版2019）

光及其应用 第四章 第三节　 光的全反射与光纤技术 1．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解发生全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用. 课前自主学习 光密介质 光疏介质 大于 增大 90° 反射 90° 等于或大于 光密 光疏 强 全反射 大于 全反射 光缆 内窥镜 大 小 1．判一判 (1)密度大的介质就是光密介质．(　　) (2)入射角大于临界角就会发生全反射现象．(　　) (3)光导纤维的纤芯是光密介质，包层是光疏介质．(　　) (4)光在光纤中传播时，在纤芯与包层的界面上发生全反射．(　　) × × √ √ 2．想一想 (1)只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？ 提示：不能．光密介质、光疏介质是对确定的两种介质的折射率相比较而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，也就无法确定它是光疏介质还是光密介质． (2)为什么水或玻璃中的气泡看起来特别明亮？ 提示：水或玻璃中的气泡相对水或玻璃是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉水或玻璃中的气泡特别明亮． 提示 (3)微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂，光纤为什么要由两层介质构成？ 提示：光纤的工作原理是全反射，要由两种介质配合才能产生全反射现象． 提示 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 课堂任务 　 全反射 提示 活动2：图甲中，随着入射角i的增大，根据上述关系，猜测最终会出现什么现象？ 活动4：图乙中，随着入射角i的增大，根据上述关系，猜测最终会出现什么现象？ 提示 1．光疏介质和光密介质 对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较小的称为光疏介质，折射率较大的称为光密介质．光疏介质与光密介质是相对的． 注：光疏介质和光密介质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 (1)全反射及临界角的概念 ①全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，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，这种现象叫作全反射．如图所示． ②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母ic表示． (2)全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件： ①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角等于或大于临界角． (3)临界角与折射率的关系 ②定性关系：光从光密介质射入光疏介质，光密介质的折射率越大，发生全反射的临界角就越小，越容易发生全反射． (4)从能量角度理解全反射 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，同时折射光强度减弱，即折射光能量减小，反射光强度增强，即反射光能量增大；当入射角达到临界角时，折射光强度减小到零，反射光的能量等于入射光的能量． 例1　(多选)如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中．如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则(　　) A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象 B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象 C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象 D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象 答案 (1)在界面Ⅰ上光是由光疏介质进入光密介质，还是由光密介质进入光疏介质？能发生全反射吗？ 提示：在界面Ⅰ上光由光疏介质(空气)进入光密介质(玻璃)，不能发生全反射． (2)在界面Ⅱ上的入射角能大于临界角吗？ 提示：不能．界面Ⅱ上的入射角总等于界面Ⅰ上的折射角，总小于临界角． 提示 [规范解答]　在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，A错误，C正确；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，故入射角总是小于临界角，因此也不可能发生全反射现象，B错误，D正确． 规范解答 解决全反射问题的思路 (1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质． (3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”． (4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及进行动态分析或定量计算． 答案　189 m2 答案 解析 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 课堂任务 　全反射的应用 活动1：全反射