高中物理 第13章 第2节全反射课件 新人教版选修3-4

高中物理 第13章 第2节全反射课件 新人教版选修3-4

第二节　全反射 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第 二 节 　 全 反 射 课标定位 学习目标：1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临 界角的概念． 2．能判断是否发生全反射，能计算有关问题并能解 释全反射现象． 重点难点：1.解释全反射现象，发生全反射时临界角 的计算． 2．能判断是否发生全反射，并能进行相关计算． 课前自主学案 一、全反射 1．光疏介质和光密介质 两种介质相比较，折射率小的介质叫______介质, 折射率大的介质叫______介质． 说明：光密介质和光疏介质是相对的． 光疏 光密 光密 入射90° 光疏 (3)发生全反射的条件 ①光线从______介质射入______介质． ②入射角______________临界角． 二、全反射棱镜 横截面是_________________的棱镜叫全反射棱镜， 全反射棱镜是一种特殊的棱镜，在光学仪器中用来 改变光的方向． 光密 光疏 大于或等于 等腰直角三角形 三、光导纤维 1．光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几 微米到一百微米之间，光导纤维对光有传导作用， 是利用了光的_______原理，光传播时在内芯和外 套的界面上发生_______． 2．光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干 扰性强． 全反射 全反射 核心要点突破 一、对全反射的理解 1．从能量角度看，光在两种介质分界面上发生反射 和折射时，若不计介质的吸收，入射光能量会分配 成反射和折射两部分，其中反射光能量随着入射角 的增大而增强，折射光能量则随着入射角的增大而 减弱．当发生全反射时，折射光能量等于零，入射 光能量完全转化为反射光的能量．因此，当入射角 越小时折射光越强，而反射光越弱．这正是我们看 水底处物体时感到垂直下视时看得最清楚，而斜视 时感到有些模糊的原因． 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．(2011年南昌高二检测)全反射是自然界里常见的 现象，下列与全反射相关的说法正确的是(　　) A．光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全 反射 B．如果条件允许，光从光疏介质射向光密介质时 也可能发生全反射 C．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光 的能量几乎等于入射光的能量 D．只有在入射角等于临界角时才能发生全反射 答案：AC 二、全反射特例分析 1．“海市蜃楼” 由于空中大气的折射和全反射，会在空中出现 “海市蜃楼”．在海面平静的日子，站在海滨， 有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道 棋布、山峦重叠等景象． (1)气候条件：当大气比较平静且海面与上层空气 温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小， 对光的折射率也随之减小．因海面上的空气湿度 比空中低，空气的下层比上层折射率大．我们可 以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层， 如图13－2－1所示． 图13－2－1 (2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中 时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的 入射角越来越大，当光线的入射角大到等于临 界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高 空的空气层通过空气的折射逐渐返回折射率较 大的下一层． (3)虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为 光是从反向延长线方向发射而来的，所以地面附近 的观察者就可以观察到虚像．且虚像成像在远处的 半空中，这就是海市蜃楼的影像．如图13－2－2所 示． 图13－2－2 2．“沙漠蜃景” (1)气候条件：夏天在沙漠里也会看到蜃景，太阳照 到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度 小，折射率也小． (2)光路分析：从远处物体射向地面的光线，进入折 射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也 可能发生全反射． (3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看 到远处物体的倒影(图13－2－3)，仿佛是从水面 反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种影像所 迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望 而不可及． 图13－2－3 特别提醒：(1)“沙漠蜃景”和“海市蜃楼”虽 然都是由空中大气对光线的折射和全反射形成 的，但因空气折射率大小分布有所不同，使得 光线偏折情况有所不同．(2)“沙漠蜃景”是倒 立的虚像，而“海市蜃楼”是正立的虚像． 即时应用(即时突破，小试牛刀) 2．下列现象中是由于全反射造成的是(　　) A．露珠在阳光下格外明亮 B．直棒插入水中时，呈现弯折现象 C．海市蜃楼 D．在炎热夏天的柏油马路上，远处的路面显 得格外明亮 解析：选ACD.露珠不是球形的，光线射入后在 另一面发生了全反射，A对．直棒斜插入水中 时，呈现弯折现象属于光的折射，所以选项A、 B错误．海市蜃楼属于全反射现象，所以选项C 正确．D项中的情况与沙漠蜃景类似，故D正 确． 课堂互动讲练 折射、全反射的判断 如图13－2－4所示，一束光由空气射到透明 介质的A点，入射角为i，则(　　) 图13－2－4 A．当i 足够大时，在A点将发生全反射 B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生 全反射 C．无论i多大，在A点都不会发生全反射 D．无论i多大，光从球内向外射出时，都不会 发生全反射 【精讲精析】　光从光密介质射向光疏介质时才可 能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质球时， 肯定不能发生全反射；光从介质球向外射出的入射 角i′是随着i的增大而增大的，且i′的增大只是逐渐接 近临界角，不可能大于临界角. 原因如下：在图13－ 2－5中，对于球上任意一点，球面法线一定过 图13－2－5 【答案】　CD 【题后反思】　不少同学误认为，只要入射角足够 大，就能发生全反射．由于受折射定律的限制，折 射角r总是小于临界角C，即在D处不会发生全反射． 变式训练1　如图13－2－6所示，ABCD是两面平行 的透明玻璃砖，AB面和CD面平行，它们分别是玻璃 和空气的界面，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，如 果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则(　　) 图13－2－6 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 解析：选CD.在界面Ⅰ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 不能发生全反射现象，则选项C正确． 在界面Ⅱ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Ⅰ和界面Ⅱ平行，光 由界面Ⅰ进入玻璃后再达到界面Ⅱ，在界面Ⅱ上 的入射角等于在界面Ⅰ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D也正确． 有关临界问题的求解 在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面， 有一个半径为r的圆形发光面，为了从玻璃板的上 方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴 一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？ 图13－2－7 【方法总结】　(1)有关范围(视场)的问题要善于寻 找边界光线，直接利用边界光线分析即可，完全没 有必要研究普通光线． (2)在确定了边界光线后，要准确利用光的反射或 折射定律进行判断或计算． 涉及全反射的光路问题 【答案】　见自主解答 【方法总结】　求解这一类问题时必须画出正 确的光路图，并且特别注意光从光密介质向光 疏介质入射时，会不会存在全反射现象，以免 出错．