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

4.2 全反射 导学案 【学习目标】 1．知道光密介质和光疏介质的概念 2．理解光的全反射现象，掌握全反射发生的条件 3．理解临界角的物理意义，会根据公式进行计算 4．知道全反射棱镜及其应用，初步了解光导纤维及其应用 【重点难点】 1、理解光的全反射现象。（重点） 2、理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路。（重点） 3、知道临界角的概念；知道临界角是发生全反射的最小入射角。（难点） 4、知道发生全反射的条件。（难点） 【问题导入】 水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？ 【学习任务一】光疏介质和光密介质 (1)定义：折射率 的介质称为光疏介质，折射率 的介质称为光密介质。 (2)对光疏介质和光密介质的理解 ①光疏介质和光密介质是 的。②说明：光疏介质与光密介质不是指它们的密度大小，而是从介质的 定义。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质． 【学习任务二】全反射 1、画出以下光路图 疏 密 密 疏 2.光从光密介质进入光疏介质时，折射角 入射角，光由光疏介质进入光密介质时，折射角 入射角。（填大于或小于） 3、全反射的定义： 当光从 介质射向 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 时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。 4、临界角：刚发生全反射，即折射角等于90°时的 ，用字母 表示。 思考：试由折射定律推导光由某种介质射入真空（空气）时，临界角和折射率的关系？ 5、发生全反射的条件：① ② 【学习任务三】全反射的应用 1．全反射棱镜 (1)全反射棱镜是截面为 的棱镜。(2)全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高。 (3)全反射棱镜改变光路的两种常见情况。 2．光导纤维 (1)光导纤维对光的传导原理：利用了 原理。 (2)光导纤维构造:由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的 ，光传播时在内芯与外套的界面上发生 (如图所示)。 例题1、一束光线从折射率为的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为下面四个光路图中正确的是 A. B. C. D. 例题2、如图所示，一透明介质制成的直角三棱镜，顶角，一束光由真空垂直射向面，经面射出后的光线偏离原来方向。已知光在真空中的传播速度为求： 该介质对光的折射率； 光在介质中的传播速度． 例题3、光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示．为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射．若光速为，则光线通过边长为的光导纤维所用的时间为 A. B. C. D. 巩固练习 1．某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)（ ） 2、(全反射的条件)(多选)如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，若改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则( ) A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象 B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象 C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象 D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象 3、一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝.试求光束在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路． 4．(全反射的应用)如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率n＝，AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60°.求： (1)光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向； (2)第一次的出射点到C的距离． 学科网（北京）股份有限公司 $$