1、学案 3 光的全反射 学习目标定位 1.理解光疏介质和光密介质，了解“疏 ”与“密”是相对的.2.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 相应的光路图.4.了解全反射棱镜和光导纤维 光在两种介质的分界面发生反射时，反射角等于入射角，当发生折射时， (填“入射角” 、 “反射角” 、 “折射角”之间的关系 ) 一、光疏介质和光密介质 任何介质的折射率都 1，折射率越大，光在其中传播的速度就 ，两种介质相比 较，折射率 的介质叫做光密介质，折射率 的介质叫做光疏介质 二、全反 射 1当光从光密介质射到光疏介质的界面时，同时发生折射和 。当入射
2、角增大到某 一角度，使折射角达到 时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射， 这时的入射角叫做 2当光从介质射入空气(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 . 1n 三、光导纤维 光纤通信利用了光的 原理，它的优点是容量 ，能量衰减 ，抗干扰能力强， 传输速率 等 一、全反射 问题设计 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角，观察反射光线和折射光线的变化 要点提炼 1光疏介质和光密介质 任何介质的绝对折射率都 1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相
3、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 2全反射现象 (1)临界角： 时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用 C 表示，sin C . 1n (2)全反射发生的条件 光从 介质射入 介质 入射角 临界角 (3)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，折射光线的强度减弱，亮度 ，而反射光线的强度增强，亮度 当入射角增大到某一角度(即临界角) 时，折射光线完全消失 (即折射角为 )，入射光 线的能量 反射回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律 延伸思考 为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？ 二、全反射的应用 问题设计 1如图 1 所示，自
4、行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后 面开来 的汽车发出的强光照在尾灯上时，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自 行车那么自行车的尾灯利用了什么原理？ 图 1 2素有“ 光纤之父 ”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”取得的突破性成就，获得了 2009 年诺贝尔物理学奖，你知道光纤通讯的原 理吗？ 要点提炼 1全反射棱镜的特点 (1)当光 于它的一个界面射入后，会在其内部发生 (如图 2)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 图 2 2光导纤维的结构与应用 (1)光导
5、纤维传光原理： 原理 (2)光导纤维的构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套 ，光传播时在内芯 和外套上发生 如图 3 所示 图 3 (3)光导纤维的应用：光纤通讯、医学上的内窥镜 延伸思考 制作自行车尾灯时，除了要求截面做成等腰直角三角形外，对材料的折射率有要求吗？ 一、对全反射的理解 例 1 如图 4 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置下列说法正确的是( ) 图 4 A假若三条光线中有一条在 O 点发生了全反射，那一定是 aO 光线 B假若光线 bO 能发生全反射，那么光线 cO 一定能发生全反射 C假若光线 b
6、O 能发生全反射 ，那么光线 aO 一定能发生全反射 D假若光线 aO 恰能发生全反射，则光线 bO 的反射光线比光线 cO 的反射光线的亮度大 二、全反射的应用 例 2 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图 5 为过轴线的截面图，调 整入射角 ，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反 射，已知水的折射率为 ，求 sin 43 的值 图 5 例 3 光导纤维的 结构如图 6 所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播以下关于 光导纤维的说法正确的是( ) 图 6 A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 B内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上
7、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界面上发生折射 D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 例 4 空气中两条光线 a 和 b 从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线 如图 7 所示方框内有两个折射率 n1.5 的玻璃全反射棱镜下图给出了两棱镜的四种放 置方式的示意图其中能产生图中效果的是( ) 图 7 Error!全 反 射 1(对全反射的理解)光从介质 a 射向介质 b，如果要在 a、b 介质的分界面上发生全反射， 那么必须满足的条件是( ) Aa 是光密介质，b 是光疏介质 B光在介质 a 中的速度必须大于在介质 b 中的速度
8、C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临界角 2(全反射的应用)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 B光导纤维是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特 别好，所以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，光纤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，因为弯曲的光纤是不能导光的 3(全反射的理解)(2014福建13)如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖， O 点为该 玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ) 4(全反射的理解)如图 8 所示，ABCD 是平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，设为界面和界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界 面射出，回到空气中，如果改变光到 达界面时的入射角，则( ) 图 8 A只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象 B只要入射角足够大，光线在界面 上就可能发生全反射现象 C不管入射角多大，光线在界面 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 上都不可能发生全反射现象
