03 第4章 全反射的理解与应用（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（人教版）

该高中物理课件聚焦“全反射的理解与应用”，围绕定义、临界角、条件及全反射棱镜、光导纤维等应用展开。从疑难点“光疏与光密介质的相对性”切入，通过要点回顾搭建概念基础，再结合实例形成从理论到应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过表格对比介质特性、典例分析（如小孩游泳问题推导临界角与折射率）、必记结论（视深公式推导）等，深化物理观念中的相互作用观念。结构化教学方法助力学生提升逻辑推理能力，教师可直接利用典例和总结高效教学。

第四章 光 第1讲　描述运动的基本概念 03 全反射的理解与应用 疑难点 第1讲　描述运动的基本概念 1.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。如果入射角逐渐增大,折射光离法线 会越来越远,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。通常用C表示。 2.临界角:光从某种介质射入空气(真空)时,发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C= 。 3.发生全反射的条件 (1)光从光密介质射入光疏介质;(2)入射角大于或等于临界角。 第1讲　描述运动的基本概念 1.全反射的理解 (1)光疏介质和光密介质的比较 光疏介质 光密介质 折射率 小 大 光在其中的传播速度 大 小 相对性 若n甲>n乙,则甲是光密介质,乙是光疏介质; 若n甲<n丙,则甲是光疏介质,丙是光密介质 折射特点 光从光疏介质斜射入光密介质时,折射角小于入射角; 光从光密介质斜射入光疏介质时,折射角大于入射角 第1讲　描述运动的基本概念 (2)全反射的临界角 ①临界角:光从光密介质射入光疏介质,折射角为90°时的入射角。 ②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,频率越高的色光的临界角越小,越 易发生全反射。 (3)全反射现象中的能量分配关系 ①折射角随入射角的增大而增大,折射角增大的同时,折射光线的强度减弱,即折射光线的能量减小,亮 度减弱,而反射光线的强度增强,能量增大,亮度增强。 ②当入射角增大到某一角度(即临界角)时,折射光能量减小到零,入射光的能量全部反射回去,这就是全 反射现象。 第1讲　描述运动的基本概念 2.全反射的应用 (1)全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的玻璃棱镜是全反射棱镜。它在光学仪器中常用来代替平面镜,改变光的传播 方向。 (2)光导纤维 光导纤维由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在内芯和外套的界 面上经多次全反射,从另一端射出,如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 勘破疑难 光疏介质和光密介质是相对而言的:     第1讲　描述运动的基本概念 名师总结 全反射棱镜改变光路传播方向的三种方式:       第1讲　描述运动的基本概念 典例1　如图所示,一小孩在河水清澈的河面上沿直线以0.5 m/s的速度游泳,已知这条河的深度为  m, 不考虑水面波动对视线的影响。t=0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块,t=6 s时他恰好看不到小 石块①了,下列说法正确的是 (　     ) A.t=6 s后②,小孩会再次看到河底的石块 B.河水的折射率n=  C.河水的折射率n=  D.t=0时,小孩看到的石块深度③为  m C 第1讲　描述运动的基本概念 信息解读       第1讲　描述运动的基本概念 解析    t=6 s时小孩恰好看不到小石块,说明石块“发出”的光线的入射角等于临界角C,恰好发生全反 射,t=6 s后石块“发出”的光线的入射角大于临界角,仍发生全反射,所以小孩不会看到河底的石块,故 A错误;0~6 s内小孩通过的位移为x=vt=0.5×6 m=3 m,由几何关系可得sin C= = ,且sin C= ,则 河水的折射率n= ,故B错误,C正确;t=0时小孩看到的石块深度为h视= =  m,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　我国的光纤通信起步较早,现已成为技术先进的几个国家之一。如图甲是光纤的示意图,图乙 是光纤简化示意图(内芯简化为长直玻璃丝,外套简化为真空)①,玻璃丝长为AC=L,折射率为n,AB、CD 代表端面,光从AB端面以某一入射角θ进入玻璃丝,在玻璃丝内部F点处恰好发生全反射②,光线在F点处 的入射角为β,已知光在真空中传播的速度为c,下列选项正确的是 (　     ) A.内芯相对于外套是光疏介质 B.sin β=  C.光在玻璃丝中传播的速度为  D.光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为 L D 第1讲　描述运动的基本概念 解析　内芯相对于外套是光密介质,A错误;由题目描述可知β为临界角,满足sin β= ,B错误;设光在玻璃 丝中传播速度为v,由n= = ,解得v=c sin β,C错误;由题述可知,光进入玻璃丝内部后,在F点恰好发生 全反射,光在玻璃丝中传播的路程为s= ,传播的时间为t= ,解得t= L,D正确。   第1讲　描述运动的基本概念 点拨 根据几何关系和全反射临界角公式sin C= 求解河水的折射率; 根据视深和实深H的关系h视= 求解看到的石块深度。 第1讲　描述运动的基本概念 必记结论 人正对界面观察介质中的物体,看到的深度(视深)h跟实际深度H的关系为h= 。   如图所示,一可视为质点的物体S位于折射率为n的介质中H深处,由于一般都是沿着界面的法线方向去 观察,且瞳孔线度很小, 因此i和r都很小,则sin i≈tan i= ,sin r≈tan r= ,由折射定律知n= = ,所以视深h= 。 第1讲　描述运动的基本概念 信息解读 ①运用了全反射原理。 ②光从光密介质射向光疏介质,入射角恰好等于临界角。 画图 第1讲　描述运动的基本概念 $