6.2 光的全反射现象的应用 教案 -2022-2023学年高二下学期（中职）物理高教版（2021）通用类

中等专业学校2022-2023-2教案 编号： 备课组别 物理组 课程名称 物理通用类 所在 年级 一年级 主备 教师 授课教师 授课系部 授课班级 授课 日期 课题 光的全反射现象的应用 教学 目标 建构全反射棱镜、光纤等概念，形成全反射棱镜可让光通过全反射改变方向 后射出、光纤可让光通过全反射在内部传播等物理观念，并能应用其解释潜 望镜、望远镜、光纤等光学仪器的成像原理等。 重点 让学生建构全反射棱镜模型，了解光纤的工作原理。 难点 了解全反射棱镜在生产生活中的应用，了解光纤的工作原理。 教法 启发式讲授、演示实验、组织合作学习与探究学习 教学设备 多媒体一体机 教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充 教 学 内 容 一、新课导入 创设情境： 在夜间公园、广场、夜市等场所经常可以看到一 种儿童玩具称为“满天星”，如图所示，它由一个发光系统和几百根塑料丝组成。启动开关后，它一面发出不同色彩的光，一面不停地旋转，就像满天星斗一样，令人浮想联翩。 提问： 这种玩具是如何传导光的？ 二、新课教学 能够发生全反射的棱镜叫全反射棱镜。最常见的全反射棱镜是横截面为等腰直角三角形的三棱镜。 激 发 学 生 学 习 动力，明 确 学 习 目标 教 学 内 容 等腰直角三角形 ABC表示一个棱镜的横截面，它的两个直角边 AB 和 BC分别表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到 AB 面上，就会沿原方向射入棱镜，射到 AC面上。由于入射角（45°）大于光从玻璃射入空气的临界角（32°～42°），因此，光会在 AC 面上发生全反射，沿着垂直于 BC 的方向从棱镜射出，如图所示。如果光垂直地射到 AC 面上，射入棱镜后，会先后在BC 面和 AB 面上发生两次全反射，最后沿着与入射时相反的方向从 AC 面上射出。 由于经过全反射棱镜反射的光几乎没有能量损失，因此，在光学仪器（如潜望镜、照相机、望远镜等）中，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向。如图所示是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图。 望远镜为了获得较大的放大倍数，镜筒要很长，但使用全反射棱镜，就能够缩短镜筒的长度，如图所示。 1.光纤 1966 年 7 月，华裔科学家高锟首先提出光纤可以用于通信传输的设想，后来因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖，被誉为“光纤之父”。光纤是光导纤维的简称，其传递信息利用的就是光的全反射原理。 演示实验：观察光在玻璃棒中的传播 用激光灯照射弯折成各种形状的玻璃棒（图）一端，在一张白色纸片上挖一个圆孔，使其恰好能套在玻璃棒上。将纸片沿着玻璃棒移动，观察激光在玻璃棒的不同位置的泄漏情况。 进行演示实验，组织学生合作学习。提问：激光最容易从 玻璃棒的哪个位置泄漏出来？如何防止？ 回答：从曲率大的位置。玻璃棒不能有曲率较大的弯折或减小其直径。 2.光纤的结构和传光原理 应用最广的光纤是用纯度极高的石英拉制成直径约 让 学 生 建 构 全 反 射 棱 镜模型， 了 解 其 工 作 原 理。 让 学 生 了 解 全 反 射 棱 镜 的 实 际应用。 帮 学 生 了 解 光 纤 的 发 明 和 工 作原理。 通 过 模 拟实验， 让 学 生 增 加 有 关 光 纤 传 光 特 点 的 感 性认识。 教 学 内 容 教 学 内 容 10 μm 的纤芯，纤芯的外侧包裹着折射率更小的包层。在纤芯中传播的光会在纤芯和包层的界面上发生全反射，使得光在光纤中沿纤芯传播，如图所示。 3.回应“情境与问题”中的问题 儿童玩具“满天星”的传光原理就跟光纤一样，不同色彩的光从数百根塑料丝的一端射入，在塑料丝的内壁发生多次全反射，沿着锯齿形路线穿过塑料丝，从另一端射出，形成数百个明亮的发光点。 4.光纤的优点 载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传输到千里之外的另一端，实现光纤通信。光纤通信具有容量大、损耗低、抗电磁干扰性能强、保密性强等优点。一根光纤的传输能力理论值为 1 000亿路电话，而一根光缆可以包括几十根甚至上千根光纤，如图所示，其通信 容量之大就更加惊人了。 5.【行为与责任】 学生自行阅读【行为与责任】，增强保卫国防的责任感。 6.光纤的医疗应用 医学上用光纤制成内窥镜，如图所示，用来检查人体胃、肠、气管、肺等器官的内部。实际的内窥镜装有两组光纤：一组用来把光传送到人体内，用于照亮人体组织器官；另一组用来把光传送出来，可供医生用眼直接观察，或把光信号通过摄像机转变为图像信号，放大呈现到显示器上，便于医生观察、抓拍图像和录像等。