第四章 第2节 全反射（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第2节　全反射 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道光疏介质、光密介质、临界角的概念，认识光的全反射现象。 知道发生全反射现象的条件，并能够对相应物理问题进行定性分析与定量运算。 通过实验进行探究，得出发生全反射的条件，知道临界角的概念及物理意义。 了解光导纤维的工作原理及光纤技术对社会经济生活的重大影响。 [对应学生用书P100] 一、全反射 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 较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质，光疏介质与光密介质是相对的。 2．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，这时的入射角叫作临界角。 3.全反射的发生条件 (1)光线从光密介质射入光疏介质； (2)入射角大于或等于临界角。 4．临界角C与折射率n的关系：sin C＝。 二、全反射棱镜 1．形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。 2．光学特征 (1)当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了90°。 (2)当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°。 三、光导纤维 1．原理：利用了光的全反射。 2．构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 3．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。 4．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等优点。 1.(物理与生活)光导纤维作为光的传导工具，由内芯和外套组成，内芯的折射率大于外套的折射率，利用了光的全反射，请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质。(　　√　　) (2)光导纤维的内芯是光密介质，这是因为内芯密度大于外套密度。(　　×　　) (3)光在光纤中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射。(　　√　　) (4)沿着任意方向射入光纤的光都能发生全反射。(　　×　　) 2．(教材拓展P90)“问题” “水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮”，如图所示。 这是因为水或玻璃中的气泡相对于水或玻璃是光疏介质，当光经过水或玻璃照射气泡时，大于或等于临界角的入射光会发生全反射，这样反射到人眼中的光会更亮，因此人眼感觉气泡特别明亮。 [对应学生用书P101] 探究点一___全反射 夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮，水中的气泡看上去也特别明亮。 [问题设计] 气泡或者露珠为什么会格外明亮？ 提示：当光照射露珠或照射水中的气泡时，一部分光会发生全反射，会有更多的光反射到人的眼睛，人就会感觉特别明亮。 1．对光疏介质和光密介质的理解 光疏介质 光密介质 定义 折射率相对较小的介质 折射率相对较大的介质 传播速度 由n＝得v光密＜v光疏 折射特点 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角； (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 相对性 光疏介质、光密介质是相对的，某介质相对于甲介质是光疏介质，而相对于乙介质可能是光密介质。例如：酒精(n1＝1.36)相对于水晶(n2＝1.55)是光疏介质，而相对于水(n3＝1.33)是光密介质 注意：“光疏”与“光密”是根据介质的光学特性区分的，与其密度大小无必然关系。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．对全反射现象的理解 (1)全反射的条件(两个条件同时具备，缺一不可) ①光由光密介质射向光疏介质； ②入射角大于或等于临界角。 (2)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。 (3)从能量角度看：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。同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。 (4)不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的色光临界角越小，越易发生全反射，说明在同一种介质中频率越高的色光折射率越大。 【例1】 关于全反射，下列叙述正确的是(　　) A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱 B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象 C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象 D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象 C　解析：全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，B、D错误，C正