4.3 光的全反射与光纤技术 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的全反射及光纤技术应用，课堂导入通过露珠、水中气泡等生活现象引发疑问，以光的折射定律为知识支架，逐步展开光密光疏介质辨析、全反射条件及临界角公式的学习。 其亮点在于结合实验观察与生活实例，通过表格对比介质特性培养科学思维，以光导纤维、内窥镜等应用案例深化物理观念，例题与练习设计助力知识巩固，帮助学生建立物理与实际的联系，也为教师提供丰富教学素材。

第四章 光及其应用 粤教版 选择性必修一 第三节 光的全反射与光纤技术 1 新课导入 水中和玻璃中的气泡，还有叶子上的露珠看起来特别明亮，这是为什么呢？ 水中的气泡看上去特别明亮 晶莹剔透的露珠 当光在传播过程中从一种介质进入另一种不同介质时，光会发生反射(反射回来传播)和折射(继续向前传播)现象 反射角i 入射角i 折射角r 介质1 介质2 光的折射定律： 知识回顾 (光从真空射入介质) 一、光密介质和光疏介质 光密介质：折射率较大的介质。 光疏介质：折射率较小的介质。 光疏介质和光密介质是相对的！ 物质 折射率 水 1.33 酒精 1.36 玻璃 1.50 密度 1 g/cm3 0.97 g/cm3 2.5 g/cm3 酒精是光密介质 酒精是光疏介质 4 思考1：增大入射角，折射角如何变化？ 空气 玻璃 O 折射率n2 折射率n1 思考2：光从光密进光疏时，折射角增大到90°后入射角继续增大，会出现什么现象？ 光由光疏介质射入光密介质 折射角小于入射角 光由光密介质射入光疏介质 折射角大于入射角 5 (1)折射角逐渐 ； 折射光线亮度逐渐 ； (2)反射角逐渐 ； 反射光线亮度逐渐 ； (3)当入射角增大到某一角度时，折射光线 ，所有光线全部反射。 观察实验现象后回答，光由光密介质射入光疏介质时， 随着入射角的逐渐增大的过程中： 增大 减弱 增大 增强 消失 6 光的全反射现象： 当光从光密介质射入光疏介质，入射角增大到某一角度,使折射角达到900时,折射光完全消失,只剩下反射光的现象 临界角：刚好发生全反射(折射角等于900)时的入射角 二、光的全反射现象 7 1.光的全反射现象： 2.发生全反射的条件： 3.折射率与临界角的关系（光由介质射入真空中） 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 n 越大，临界角越小， 越容易发生全反射 当光从光密介质射入光疏介质，入射角增大到某一角度,使折射角达到900时,折射光完全消失,只剩下反射光的现象 临界角：刚好发生全反射(折射角等于900)时的入射角 二、光的全反射现象 8 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。 从水射到空气时(密进疏) 发生全反射 4.生活中的全反射现象 二、光的全反射现象 9 三、光的全反射应用实例 （一）光导纤维 现象：光沿着弯曲的玻璃棒转弯 【观察与思考】 演示：激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。 原因：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。 10 光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到几百微米之间，由内芯与外套两层组成．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 三、光的全反射应用实例 （一）光导纤维 11 把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，图像就可以从一端传到另一端了。 载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以传到千里以外的另一端，实现光纤通信。 三、光的全反射应用实例 （一）光导纤维 12 光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部 内窥镜的结构 光导纤维在医学上的应用 三、光的全反射应用实例 （一）光导纤维 13 水流导光：光在水的内表面发生多次全反射 三、光的全反射应用实例 （二）水流导光 14 课本P105 2. 折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出，如图所示，求： (1)光在A面上入射角的最大值． (2)若光在纤维中恰能发生全反射，由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？ 课本P105 第2题 【典例】如图所示，一根长为l＝5.0 m的光导纤维用折射率n＝的材料制成． 一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出来，若光速c＝3×108 m/s，求： (1)该激光在光导纤维中的速度v是多大； (2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少．(结果均保留两位有效数字) [答案]　(1)2.1×108 m/s　(2)2.7×10-8 s [解析]　(1)由n＝可得v＝×108 m/s≈2.1×108 m/s． (2)已知入射角θ1＝45°，由n＝可得θ2＝30° 由sin C＝得C＝45° 则光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射．同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端面．由此作光路图如图所示． 光线在光导纤维中通过的总路程 s＝＋…＝ 因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间t＝ 解得t＝×10-8 s≈2.7×10-8 s． 18 3. 如图所示，光线从空气垂直射入棱镜界面的BC上，棱镜的折射率 ，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为______ 课本P105 课本P105 第3题 （三）全反射棱镜 当光线由AB面垂直入射时： 横截面是等腰直角三角形的棱镜 当光线由AC面垂直入射时： 变化900 A B C C B A 在AC面发生全反射，垂直于BC面射出． 在AB、 BC面发生两次全反射，垂直于AC面射出 变化1800 优点： （1）反射率高，几乎可达100%； （2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。 三、光的全反射应用实例 21 在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向。望远镜为了提高倍数，镜筒要很长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度。 （三）全反射棱镜 三、光的全反射应用实例 一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，但是银面容易脱落．因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100% 22 课堂小结 【练习】一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率． [解析]　根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)，设为θ，且sin θ＝． 根据几何关系得sin θ＝ 而L＝R－r 联立以上各式，解得n＝． [答案]　 23-24第一学期湛江期末 26年高三湛江一模 28 $