13.2 全反射 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版选修3-4

高二物理选修3-4 第十三章 光 第二节 全反射 教学目标： 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 理解光的全反射。 2.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题。 3.知道光导纤维及其应用。 教学重点：光的全反射 教学难点：临界角判断能否发生全反射 教学过程： 一、导入新课、板书课题 回顾：光发生折射的条件，光路可逆 导入：上节我们学习了光的反射与折射，3.如果由光密介质到光疏介质一直增大入射角，会发生什么情况？ 二、出示目标、明确任务 1.熟记光疏介质、光密介质的概念. 理解光的全反射。 2.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题。清楚光导纤维及其应用。 三、学生自学、独立思考 阅读课本48-52页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点 四、自学指导、紧扣教材 1.阅读课本48-50页全反射部分 ①通过阅读前两段，找到光疏介质和光密介质的定义，根据折射定律判断角度关系。 ②阅读思考与讨论和实验，尝试解决其中的问题 ③阅读34段，找到全反射的定义和临界角。发生全反射的条件 ④阅读思考与讨论和最后三段，找到光从介质射入空气中时，发生全反射的临界角和介质折射率的关系式，判断它们的大小关系，清楚知道一般物质的临界角。并举例生活中的全反射现象。 ⑤阅读例题，体会运用C与n的关系式解决问题。 2.阅读课本50-52页全反射棱镜部分和光导纤维部分 ①通过阅读第一段，找到全反射棱镜的特征。 ②通过阅读2段，找到光导纤维的定义 ③通过阅读3段，找到光导纤维导光的原理 ④通过阅读4段，找到光导纤维的结构 ⑤通过阅读5。6.7.8段，找到光导纤维通信的特点 五、自学展示、精讲点拨 1.①不同介质的折射率不同，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 根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质（例如由空气射入水）时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质（例如由水射入空气）时，折射角大于入射角。 ②当光从水斜射入空气中，入射角继续增大，大于临界角时，便没有折射，只有反射了。 ③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，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做临界角 当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射现象。 ④发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系 介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。水的临界角为48.8°，各种玻璃的临界角为32°～42°，金刚石的临界角为24.4°。全反射是自然界里常见的现象。例如，水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故。 ⑤ 2.①棱镜的截面为等腰直角三角形。当光以图甲或图乙所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%；由于反射面不必涂敷任何反光物质，所以反射时失真小。 ②我们常常听到的“光纤通信”，就是利用了全反射的原理。这里说的光纤，就 是光导纤维的简称。 ③当光在玻璃棒内传播时，如果从玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是光导纤维导光的原理 ④它由内芯和外套两层组成。 ⑤优点是容量大、有衰减小、抗干扰性强 精讲 对全反射的理解： ①全反射是光的折射的特殊现象，全反射现象还可以从能量变化角度加以理解．当光线从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射． ②发生全反射的条件： 光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角． ③全反射遵循的规律： 光由光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律．有关计算仍依据反射定律进行． 应用全反射解决实际问题的基本方法： （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． （2）若光由光密介质进入光疏介质时，则根据确定临界角，看是否发生全反射． （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，运算及变换进行动态分析或定量计算． 应用全反射解释自然现象： （1）对“海市蜃楼”的解释： 由于光在空气中的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”．在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象．这种景象的出现是有原因的．当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升