2017-2018学年高中物理（沪科版,选修3-4）课件+教师用书+练习:第4章 4.6 全反射与光导纤维+4.7 激光 （3份打包）

4.6　全反射与光导纤维 4.7　激光 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 2.理解光的全反射，进行有关计算.(重点，难点) 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题.(重点，难点) 4.知道光导纤维及其应用. 5.了解激光的主要特征和应用. 研 究 光 的 全 反 射 现 象 1.光疏介质和光密介质 (1)概念：两种介质比较，折射率小的介质叫做光疏介质，折射率大的介质叫做光密介质. (2)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. 2.全反射现象 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象. (2)临界角：刚好发生全反射(即折射角等于90°)时的入射角.用字母C表示. (3)临界角与折射率的关系：光由介质射入空气(真空)时，sin C＝. 1.密度大的介质就是光密介质.(×) 2.两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质.(√) 3.光密介质和光疏介质具有绝对性.(×) 1.只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？ 【提示】　不能.光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质. 2.为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？ 【提示】　水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮. 1.对光疏介质和光密介质的理解 光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义.例如：水晶(n＝1.55)对玻璃(n＝1.5)是光密介质，而对金刚石(n＝2.42)来说，就是光疏介质.同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，不是绝对的. 光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小.例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质. 由v＝可知：光在光密介质中传播速度比在光疏介质中要小. 光在两种介质中传播时，由折射定律可知： n1sin θ1＝n2sin θ2，n1v1＝n2v2， 由此可知：当光从光密介质传播到光疏介质时，折射角大于入射角；当光从光疏介质传播到光密介质时，折射角小于入射角.光在光疏介质中传播的速度大于光在光密介质中传播的速度. 2.对全反射的理解 (1)全反射是光的折射的特殊现象，全反射现象还可以从能量变化角度加以理解.当光从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射. (2)全反射遵循的规律：光从光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行. 1.下列选项所示光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)(　　) 【解析】　 【答案】　BDE 2.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是(　　) A.从玻璃射入水晶 B.从水射入二硫化碳 C.从玻璃射入水中 D.从水晶射入水 E.从玻璃射入二硫化碳 【解析】　发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故A、C、D正确. 【答案】　ACD 3.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图4­6­1所示，该材料的折射率是多少？ 图4­6­1 【解析】　如题图所示，根据折射定律： n＝ ① 由题意可知sin C＝ ② 而C＝90°－r ③ 由②③得cos r＝ ④ 而cos r＝ 代入④得 ⑤＝ 联立①和⑤解得n＝. 【答案】　 全反射定律的应用技巧 1.首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可. 2.分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键. 3.当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性. 4.认真规范作出光路图，是正确求解这类题目的重要保证. 全 反 射 现 象 的 应 用 1.全反射棱镜 顶角是直角的等腰三棱镜叫做全反射棱镜，沿棱镜的任何一面垂直射入棱镜的光都将发生全反射. 2.光导纤维 (1)构造和原理 光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径从几微米到几十微米之间，由内芯和外层透明介质两层组成.内芯的折射率比外套的折射率大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射. (2)应用：光导纤维可应用于医学上的内窥镜和光纤通信. 1.光从密度大的