第四章 第3节 光的全反射&第4节 光导纤维及其应用（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（鲁科版2019）

第3节　光的全反射 第4节　光导纤维及其应用 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。 2．能理解光的折射定律的内涵，了解光的全反射现象等；能解释身边光的折射与全反射现象，说明光纤技术在生产生活中的应用；具有与光的折射和全反射相关的运动与相互作用观念和能量观念。 能利用光路图、几何关系解决光的全反射问题。 探究全反射发生的条件。 通过光纤技术的应用，能体会物理技术应用对人类生活与社会发展的影响；有学习物理、服务社会的志趣；能为科学家在光纤方面的伟大成果而感到自豪。 [对应学生用书P78] 知识点一 全反射及其产生条件 1.全反射：光从某种介质入射到空气中时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射光完全消失，全部光都被反射回介质内的现象。 2．临界角：刚好发生全反射(即折射角变为90°)时的入射角。临界角C满足sin C＝。 3．光疏介质和光密介质❶：对两种不同的介质，折射率较小的介质叫作光疏介质，折射率较大的介质叫作光密介质。 4．发生全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角。 1．水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质。(　　×　　) 2．光从水中射入空气中时，一定能发生全反射。(　　×　　) 3．光密介质，是指介质的折射率大，但密度不一定大。(　　√　　) 知识点二 全反射现象 1.生活现象 (1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了全反射。 (2)太阳射到沙地里，接近地面的热空气比上层空气的折射率小。从远处物体射向地面的光，进入折射率较小的热空气层时被折射。当入射角大于临界角时发生全反射，人们逆着反射光看去，就会看到远处物体的倒影。 2．全反射棱镜 (1)形状：截面为等腰直角三角形。 (2)光学特性 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°❷。 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°❸。 1．早晨露珠晶莹透亮，是因为光在露珠中发生了全反射。(　　√　　) 2．全反射棱镜的临界角可以大于45°。(　　×　　) 3．全反射棱镜应用于“潜望镜”，以便从水底观察水面上的情况。(　　√　　) 知识点三 光导纤维及其应用 1.构造：把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝，再包上折射率比它小的材料，就制成了光导纤维❹，简称光纤。 2．原理：利用了光的全反射。 3．光纤通信：光纤通信中，先将传送的信息转换为光信号，通过光纤将光信号传输到接收端，接收端再将光信号还原为原信息。光纤网是信息社会的重要基石，“光纤到户”是信息社会的重要标志。 1．光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成。(　　×　　) 2．光纤通信的主要优点是容量大。(　　√　　) 批注❶：光疏介质和光密介质 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 光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小 折射特点 光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角； 光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 批注❷： 批注❸： 批注❹：结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。光导纤维中外套的折射率小于内芯的折射率。 [对应学生用书P80] 探究点一　对全反射现象的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 使用激光演示仪，仔细观察全反射现象的演示实验，探究分析以下几个问题： (1)光由玻璃射入空气，仔细观察实验现象，当入射角增大时，反射光线和折射光线的位置和强度如何变化？ 提示：光由玻璃射入空气，由图可以看出，当入射角增大时，反射光线和折射光线与法线的夹角越来越大，反射光越来越强，折射光越来越弱。当折射角增大到90°时，若再增大入射角，折射光线会消失，只剩反射光线，反射光线的强度也不再发生变化(发生全反射)。 (2)光由空气射入玻璃，仔细观察实验现象，当入射角增大时，是否能够发生全反射现象？为什么？ 提示：光由空气射入玻璃，由图可以看出，当入射角增大时，不能发生全反射现象，这是因为光只有从折射率较大的介质射入折射率较小的介质时，才能发生全反射现象。 (3)临界角是怎样计算的？ 提示：刚发生全反射时，入射角即为临界角C，折射角为90°，由折射率定义得n＝＝，所以sin C＝。 ►探究归纳 1．全反射规律 (1)全反射的条件：光由光密介质射向光疏介质；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。 2．不同色光的临界角：不