4.2全反射 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

山东省聊城第三中学高二物理 编写： 审核： 使用时间：2023年11月29日 《第2节 全发射》学案 课标解读 课标要求 素养要求 1.知道光的全反射现象及其产生的条件。 2.初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。 1.物理观念：知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。 2.科学思维：理解全反射的条件,能计算有关问题和解释相关现象。 3.科学态度与责任：了解全反射棱镜和光导纤维的工作原理以及在生产生活中的应用。 ★★课前预习★★ 研课本填空（一） 光疏介质和光密介质 1．光疏介质和光密介质 (1)光疏介质： 较小的介质称为光疏介质。 (2)光密介质： 较大的介质称为光密介质。 2．全反射 (1)全反射和临界角：当光从 介质射入 介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越 ，而且越来越弱，反射光却越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角 °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。 (2)全反射的条件 ①光从 介质射入 介质； ②入射角大于或等于临界角。 (3)折射率n与临界角C的关系 ①定性关系：介质的折射率越 ，发生全反射的临界角越 ，越容易发生全反射。 ②定量关系：光从介质射入空气(真空)时，sin C＝。 研课本填空（二） 全反射棱镜 1．形状：截面为等腰直角三角形。 2．对光路的控制 研课本填空（三） 光导纤维 1．导光的原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角 临界角，光会发生 ，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。 2．组成： 和外套。 3．主要优点： 容量大、 小、抗干扰性及保密性强等。 ★★课堂探究★★ ★ 探究一 全反射的理解 ★ 1.全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件： （1） 。 （2） 。 2.临界角与折射率的关系 （1）定量关系：光由介质射入空气（或真空）时， 。 （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。 3.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 ，同时折射光强度 ，即折射光能量 ，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。 4. 因为介质的折射率与光的颜色有关，所以临界角不仅与 有关，还与光的 有关。 ★典例1★：一细束光线在 点左侧与 相距 处垂直于 从下方入射，求此光线从玻璃砖中射出的点的位置。 ★探究二 全反射的应用★ 1.全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜。它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向。光通过全反射棱镜时的几种方式： 入射方式 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 全反射面 、 光线方向改变角度 （发生侧移） ⒉光导纤维：用光密介质（相对外套）制成的用来传导光信号的纤维状的装置。 （1）光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理。 实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由 和 组成。 如图所示，内芯的折射率比外套的大，光传播时在 与 的界面上发生全反射，使反射光的能量最强，实现远距离传送。 （2）光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信。 ★典例2★例 如图所示， 为有机玻璃棒， 、 之间距离为 ，使一光脉冲信号从有机玻璃棒中间入射，射入后在有机玻璃棒与空气的界面上恰好发生全反射，由 点传输到 点所用时间为 ，求有机玻璃棒的折射率 。（已知光在真空中的传播速度为 ） ★典例3★.如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边 点正上方 的高度处，浮标 离 点 远，鱼饵灯 在浮标正前方 处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率 ，求： （1）鱼饵灯离水面的深度； （2）