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1、3光的全反射第四章光的折射学习目标1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用.内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、全反射现象及条件一、全反射现象及条件1.光密介质和光疏介质(1)对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即折射率 的介质叫 介质；光在其中传播速度较大的介质，即折射率较小的介质叫 介质.(2)光疏介质和光密介质是相对的.2.全反射(1)定义：光从 介质射到 介质的界面时，全部被反射回原介质的现象.较大
2、光密光疏光密光疏(2)全反射的条件光需从 介质射至 介质的界面上.入射角必须等于或 临界角.(3)临界角定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90时的 ，称作这种介质的临界角.临界角C与折射率n的关系：sin C_.光密光疏大于入射角二、全反射的应用二、全反射的应用光导纤维光导纤维1.光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率 空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次 ，从另一端射出.2.光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率 .当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生 .3.光纤通信的优点是容
3、量 、衰减 、抗干扰能力强、传输速率高.4.应用：光纤通信；医学上的 .大于全反射大全反射大小内窥镜1.判断下列说法的正误.(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象.()(2)光密介质是指密度大的介质.()(3)光在光导纤维中的传播速度小于光在真空中的光速c.()即学即用即学即用答案2.一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则该介质的折射率为_；逐渐增大入射角，光线将_(填“能”或“不能”)发生全反射；若使光发生全反射，应使光从_射入_，且入射角大于等于_.答案图1能介质真空45重点探究一、全反射导学探究导学探究当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？
4、为什么？答案答案不正确.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质.而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射.答案知识深化知识深化发生全反射的条件发生全反射的条件(1)光从光密介质射至光疏介质.(2)入射角大于或等于临界角.以上两个条件缺一不可.解析解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C 得C45160，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.例例1某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)答案解析总结提升总结提升全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介
5、质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用.二、全反射的应用光导纤维导学探究导学探究 如图2所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成.构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？答案答案内芯的折射率大.因为当内芯的折射率大于外套的折射率时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传到另一端.答案图2例例2如图3所示，AB为光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率.(已知光在真空中的传播速度为c
6、)答案图3解析解析解析设光导纤维所用材料的折射率为n，则有总结提升总结提升注意挖掘题目中隐含条件，“恰好”“刚好”暗含的条件是入射角等于临界角.三、全反射的定量计算解决全反射问题的思路解决全反射问题的思路(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.(2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据sin C 确定临界角，看是否发生全反射.(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”.(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算.例例3一厚度为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
7、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.答案解析解析解析如图所示，从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线射到玻璃上表面A点恰好发生全反射，其中LRr答案答案45 例例4如图4所示，折射率n 的透明介质的横截面由等腰直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆弧BC组成，一束单色光从M点以45入射角由真空射入透明介质中，已知M点与AB之间距离为 光在真空中的传播速度为c，求：答案解析图4(1)这种透明介质对于真空的临界角C；答案答案见解析图(2)通过计算，画出光在透明介质中传播的光路图；答案解析由几
8、何关系知，30，45.因C，光在AC界面发生全反射，垂直AB射出介质，光路如图所示由几何关系知，光在介质中传播的距离dRcos R(3)单色光在透明介质中的传播时间(有光折射时，不考虑反射).答案解析达标检测12341.(对全反射的理解对全反射的理解)(多选)如图5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，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是答案解析A.假若三条光线中只有一条在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bO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
9、恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反 射光线的亮度大图51234解析解析在玻璃砖直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO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.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A对；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角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，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，因此，光线cO不一定能发生全反射，所以选项B错，C对；假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO和光线cO都不能发生全反射，但光线bO的入射角更接近于
10、临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即光线bO的反射光线亮度较大，所以选项D对. 12342.(全反射的应用全反射的应用光导纤维光导纤维)如图6所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是 答案解析图612341234答案解析3.(全反射的定量计算全反射的定量计算)用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图如图7所示，左侧ABOD为长方形，右侧DOF为以O为圆心的 圆.光线从真空以入射角160射到棱镜A
11、B面，经折射后，光线到达BF面上的O点并恰好不从BF面射出.(1)画出光路图；图7答案答案见解析图 解析解析光路图如图所示 1234(2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c3108 m/s).答案解析1234由图可知，2C90解析解析设光线在AB面的折射角为2，折射光线与OD的夹角为C，12344.(全反射的定量计算全反射的定量计算)如图8所示，折射率n 半径为R的透明球体固定在水平地面上，O为球心，其底部P点有一点光源，过透明球体的顶点Q有一足够大的水平光屏.真空中光速为c，求：(1)光从P点到Q点的传播时间t；答案解析图81234光屏上光照面是以Q为圆心，以QM为半径的圆，(2)若不考虑光在透明球体中的反射影响，光屏上光照面积S的大小.答案解析答案答案3R2光屏上光照面积Sr23R2
物理 第四章 光的折射 3 光的全反射 教科版选修3-4
