1、1.理解光疏介质和光密介质，了解理解光疏介质和光密介质，了解“疏疏”与与“密密”是相是相对的对的.2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象.3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图相应的光路图.4.了解全反射棱镜和了解全反射棱镜和光导纤维光导纤维.u学习目标定位学习目标定位知识储备区知识链接知识链接1.入射角入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数常数新知呈现新知呈现一、一、大于大于 越小越小 较大较大 较小较小知识储备区新知呈现新知呈现二二、1.反
2、射反射 90 临界角临界角 2.三、三、全反射全反射 大大 小小 高高 学习探究区一、一、全反射全反射 二、全反射的二、全反射的应用应用 一、全反射 u问题设计问题设计返回返回如教材图所示，让光沿着半圆柱形玻璃砖的半径射到它的平直的如教材图所示，让光沿着半圆柱形玻璃砖的半径射到它的平直的边上边上.在这个边与空气的界面上会发生反射和折射在这个边与空气的界面上会发生反射和折射.逐渐增大入射逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化角，观察反射光线和折射光线的变化.答案答案由实验可以看到，当光沿着半圆柱形的玻璃砖的半径射到由实验可以看到，当光沿着半圆柱形的玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖
3、的直边上折射到空气中，一部分光直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越反射回玻璃砖内，逐渐增大入射角，会看到折射光离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强远，而且越来越弱，反射光却越来越强.当入射角增大到某一角当入射角增大到某一角度，使折射角达到度，使折射角达到90时，折射光完全消失，只剩下反射光时，折射光完全消失，只剩下反射光.u要点提炼要点提炼返回返回一、全反射 1.光疏介质和光密介质光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率任何介质的绝对折射率都都 1，折射率越大，光在其中传播的，折射率越大，光在其中传播的速度就越
4、小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质折射率较小的介质叫光疏介质.2.全反射现象全反射现象(1)临界角临界角：时时的入射角称为全反射临界角，的入射角称为全反射临界角，简称简称临界角临界角，用，用C表示，表示，sin C .大于大于折射角为折射角为90返回返回一、全反射 (2)全反射发生的条件全反射发生的条件光光从从 介质射入介质射入 介质介质.入射角入射角 临界角临界角.(3)全反射遵循的规律全反射遵循的规律折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时
5、，折射光线的强度减弱，射光线的强度减弱，亮度亮度 ，而反射光线的强度增强，而反射光线的强度增强，亮亮度度 .光密光密光疏光疏大于或等于大于或等于减弱减弱增强增强返回返回一、全反射 当入射角增大到某一角度当入射角增大到某一角度(即临界角即临界角)时，折射光线完时，折射光线完全消失全消失(即折射角即折射角为为 )，入射光线的，入射光线的能量能量 反射反射回回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.90全部全部返回返回一、全反射 为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？答案答案水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃水或
6、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，有更多的光入射到人眼中，就好像光是由气泡发而言，有更多的光入射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮出的，因此人眼感觉气泡特别明亮.u延伸思考延伸思考二、全反射的应用 返回返回u问题设计问题设计1.如图如图1所示，自行车后面有尾灯，它所示，自行车后面有尾灯，它虽虽然然本身不发光，但在夜间行驶时，从本身不发光，但在夜间行驶时，从后后面面开来的汽车发出的强光照在尾灯上时开来的汽车发出的强光照在尾灯上时，会会有较强的光被反射回去，使汽车司机有
7、较强的光被反射回去，使汽车司机注注意意到前面有自行车到前面有自行车.那么自行车的尾灯利用了什么原理？那么自行车的尾灯利用了什么原理？答案答案利用了全反射的原理利用了全反射的原理.图图1二、全反射的应用 返回返回2.素有素有“光纤之父光纤之父”之称的华裔科学家高锟博士，因在之称的华裔科学家高锟博士，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面有关光在纤维中的传输以用于光学通讯方面”取得的取得的突破性成就，获得了突破性成就，获得了2009年诺贝尔物理学奖，你知道光年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原理吗？纤通讯的原理吗？答案答案光纤通讯利用了全反射的原理光纤通讯利用了全反射的原理.二、全反射的应用
8、 1.全反射棱镜的特点全反射棱镜的特点(1)当当光光 于于它的一个界面射入后，会在其内部它的一个界面射入后，会在其内部发生发生(如图如图2).全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达全反射棱镜比平面镜的反射率高，几乎可达100%.(2)反射面不必涂任何反光物质，反射失真小反射面不必涂任何反光物质，反射失真小.图图2返回返回u要点提炼要点提炼垂直垂直全反射全反射二、全反射的应用 2.光导纤维的结构与应用光导纤维的结构与应用(1)光导纤维传光原理光导纤维传光原理：原理原理.(2)光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比比外套外套 ，光传播
9、时在内芯和外套上光传播时在内芯和外套上发生发生 .如图如图3所示所示.图图3(3)光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜.返回返回全反射全反射大大全反射全反射返回返回u延伸思考延伸思考二、全反射的应用 返回返回典例精析例例1 如图如图4所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置置.下列说法正确的是下列说法正确的是()图图4一、对全反射的一、对全反射的理解理解 返回返回一、对全反射的一、对全反射的理解
10、理解 典例精析A.假若三条光线中有一条在假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是点发生了全反射，那一定是aO光光线线B.假若光线假若光线bO能发生全反射，那么光线能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射一定能发生全反射C.假若光线假若光线bO能发生全反射，那么光线能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射一定能发生全反射D.假若光线假若光线aO恰能发生全反射，则光线恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线的反射光线比光线cO的反射光线的亮度的反射光线的亮度大大返回返回典例精析解析解析三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆
11、周界面，它们的入射角为零，均不会偏折在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折.在直径界面，在直径界面，光线光线aO的入射角最大，光线的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条如果只有一条光线发生了全反射，那一定是光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，光线，因为它的入射角最大，所以选项所以选项A对对.一、对全反射的一、对全反射的理解理解 返回返回典例精析假若光线假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临
12、界角，光线角，光线aO的入射角更大，所以，光线的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，一定能发生全反射，光线光线cO的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此，因此，cO光线不一定能发生全反射光线不一定能发生全反射.所以选项所以选项B错，错，C对对.假若假若光线光线aO恰能发生全反射，则光线恰能发生全反射，则光线bO和光线和光线cO都不能发生都不能发生全反射，但全反射，但bO光线的入射角更接近于临界角，所以，光线光线的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线的反射光线较光线cO的反射光线强，即光线的反射光线强，即光线b
13、O的反射光线亮的反射光线亮度较大，所以度较大，所以D对，本题答案选对，本题答案选A、C、D.答案答案ACD一、对全反射的一、对全反射的理解理解 返回返回典例精析二、全反射的应用二、全反射的应用 返回返回典例精析解析解析当光线在水面发生全反射时，有当光线在水面发生全反射时，有当当光线从左侧射入时，由折射定律有光线从左侧射入时，由折射定律有联联立以上两式，代入数据可得立以上两式，代入数据可得二、全反射的应用二、全反射的应用 返回返回典例精析例例3 光导纤维的结构如图光导纤维的结构如图6所示，其内芯和外套材料不同，所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播光在内芯中传播.以下关于光导纤维的说法正确的
14、是以下关于光导纤维的说法正确的是()图图6二、全反射的应用二、全反射的应用 返回返回典例精析A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面界面 上上发生全反射发生全反射B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面界面 上上发生全反射发生全反射C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面界面 上上发生折射发生折射D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起起 保护作用保护作用
15、二、全反射的应用二、全反射的应用 返回返回典例精析解析解析光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，它由内芯和外套两层组成，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光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射.答案答案A二、全反射的应用二、全反射的应用 返回返回典例精析例例4 空气空气中两条光线中两条光线a和和b从方框左侧入射从方框左侧入射，分别分别从方框下方和上方射出，其框外光线从方框下方和上方射出，其框外光线如如图图7所示所示.方框内有两个折射率方框内有两个折射率n1.5的的玻璃玻
16、璃全反射全反射棱镜棱镜.下图给出了两棱镜的四种放置下图给出了两棱镜的四种放置方方式式的示意图的示意图.其中能产生图中效果的是其中能产生图中效果的是()二、全反射的应用二、全反射的应用 图图7返回返回典例精析解析解析四个选项产生光路效果如下图：四个选项产生光路效果如下图：由由上图可知上图可知B项正确项正确.答案答案B二、全反射的应用二、全反射的应用 返回返回课堂要点小结 全反射全反射全反射现象全反射现象全反射条件全反射条件由光密介质射入光疏介质由光密介质射入光疏介质入射角大于等于临界角入射角大于等于临界角临界角临界角应用应用全反射棱镜全反射棱镜光导纤维光导纤维sin C 自我检测区12341.(
17、对全反射的理解对全反射的理解)光从介质光从介质a射向介质射向介质b，如果要在，如果要在a、b介质介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是()A.a是光密介质，是光密介质，b是光疏介质是光疏介质B.光在介质光在介质a中的速度必须大于在介质中的速度必须大于在介质b中的速度中的速度C.光的入射角必须大于或等于临界角光的入射角必须大于或等于临界角D.光的入射角必须小于光的入射角必须小于临界角临界角1234AC2.(全反射的应用全反射的应用)关于光导纤维的说法，正确的是关于光导纤维的说法，正确的是()A.光导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大光
18、导纤维是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所所 以以它比普通电线衰减小它比普通电线衰减小C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤光纤是利用全反射原理来实现光的传导的是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的在实际应用中，光导纤维必须呈笔直状态，因为弯曲的光光 纤纤是不能导光是不能导光的的1234解析解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一光导纤维的作用是传导光，它是直径为
19、几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，且内百微米之间的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，且内芯的折射率比外套的大芯的折射率比外套的大.载有声音、图像及各种数字信号的载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点.在实际应用中，光在实际应用中，光纤是可以弯曲的纤是可以弯曲的.所以答案是所以答案是C.答案答案C12343.(全反射的理解全反射的理解)(2014福建福建13)如图所示，一束光由空气射向如图所示，一束光由空气射向半圆柱
20、体玻璃砖，半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是述其光路的是()12341234解析解析光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，正确，选项选项C错误错误.当当光从空气入射玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折光从空气入射玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折
21、射角，选项射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误错误.答案答案A4.(全反射的理解全反射的理解)如如图图8所示，所示，ABCD是是平面平面平行的平行的透明玻璃砖，透明玻璃砖，AB面和面和CD面平行，面平行，它它们们分别是玻璃和空气的界面，设为界面分别是玻璃和空气的界面，设为界面和和界面界面，光线从界面，光线从界面射入玻璃砖，射入玻璃砖，再从界再从界面面射出，回到空气中，如果改变光到达界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，时的入射角，则则()1234图图8A.只要入射角足够大，光线在界面只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象上就可能发生全反射现象B.只要入射角足够
22、大，光线在界面只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象上就可能发生全反射现象C.不管入射角多大，光线在界面不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大，光线在界面不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象上都不可能发生全反射现象解析解析在界面在界面：光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密：光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不会发生全反射现象，选项介质，不管入射角多大，都不会发生全反射现象，选项C正确；正确；1234在界面在界面：光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，：光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面但是，由于界面和界面和界面平行，光由界面平行，光由界面进入玻璃后再到进入玻璃后再到达界面达界面，在界面，在界面上的入射角等于在界面上的入射角等于在界面上的折射角，因上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D也正确也正确.答案答案 CD1234
