高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射集体备课课件ppt

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1．知道什么是光疏介质，什么是光密介质。2．理解光的全反射现象。3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决相关的问题。4．知道全反射棱镜和光导纤维的原理及应用。
1.光疏介质和光密介质对于折射率不同的两种介质，我们把折射率_________的称为光疏介质，折射率_________的称为光密介质。2．全反射现象(1)当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到__________时，折射光完全消失，只剩下__________，这种现象叫作全反射，这时对应的____________叫作临界角。
(2)发生全反射的条件①光由_________介质射入_________介质。②入射角_________或_________临界角。(3)临界角与折射率的关系①定量关系：光由某种介质射入空气(或真空)时，sin C＝_______。②定性关系：介质的折射率越大，发生全反射的临界角_________，越容易发生全反射。
『判一判』(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质。( )(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射。( )(3)光从玻璃射入空气中时能发生全反射。( )(4)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射。( )(5)只要入射角足够大，就能发生全反射。( )
『选一选』(多选)透明的水面上有一圆形荷叶，叶梗直立在水中，紧靠叶梗有一条小鱼，在岸上的人恰能看到小鱼，则( )A．当小鱼潜深点时，人就看不见它B．当小鱼潜深点时，人照样能看见它C．当小鱼上浮点时，人就看不见它D．当小鱼上浮点时，人照样看见它
解析：小鱼下潜一点后，它的入射角变小，光线能折射出水面，人能看到鱼，同理，鱼上浮一点，入射角大于临界角，发生全反射，所以，B、C正确，A、D错误。
1.全反射棱镜(1)构造：截面为________________________的玻璃棱镜叫全反射棱镜。(2)光学特性①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生____________，光射出棱镜时，传播方向改变了_________。②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次____________，使光的传播方向改变了__________。
(3)主要优点①光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生_________，与平面镜相比，它的反射率_________。②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时____________。
2．光导纤维(1)原理：利用了光的____________。(2)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm左右，如图所示。它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率______外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次________，从另一端射出。(3)主要优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、_______________等。
『选一选』空气中两束光a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光路如图所示，方框内有两个折射率为n＝1.5的全反射棱镜。下列选项中给出了两个棱镜的四种放置方式的示意图，其中能满足题意的是( )
解析：四种放置方式的光路如图所示。故B正确。
『想一想』如图所示，自行车后面的尾灯利用了什么原理？解析：汽车灯光从后侧射向自行车尾灯，光在尾灯内部(图中右侧)表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机更容易发现前面有自行车，避免事故的发生。
要点提炼1.对光疏介质和光密介质的理解(1)相对性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，而对金刚石来说(n＝2.427)，就是光疏介质。同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的。
(2)与介质密度无关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。(3)光疏介质和光密介质的比较
2.全反射(1)全反射现象光由光密介质进入光疏介质时，当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光全部消失，只剩下反射光的现象。这个角度称为临界角，用C表示。
(3)产生全反射现象的条件①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上。②入射角等于或大于临界角。(4)全反射现象中的能量分配关系①折射角随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，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线增强，能量增大，亮度增加。②当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减到零，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象。
(5)不同色光的临界角不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。
要点提炼1.全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜。它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向。光通过全反射棱镜时的几种方式：
2.光导纤维(1)光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置。(2)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理。实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成。如图所示，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，使反射光的能量最强，实现远距离传送。
(3)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信。
典例剖析2．如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n。光从它的一个端面射入，经全反射后从另一个端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的光速为c)　　
(多选)光纤是现代通信普遍使用的信息传递媒介，现有一根圆柱形光纤，光信号从光纤一端的中心进入，并且沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端。下列说法正确的有( )
“海市蜃楼”与“沙漠蜃景”的产生一、“海市蜃楼”的产生1．现象：在风平浪静的日子，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。
2．气候条件：当大气层比较平静时，海面上空气的温度比空中低，空气的密度随温度的降低而增大，使空气的下层折射率比上层大(如图所示)。
3．光路分析：远处的景物发出的光射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较大的下一层。在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光形成的虚像，这就是“海市蜃楼”的景象。如图所示。
二、“沙漠蜃景”的产生1．现象：夏季沙漠中，有时会看到“沙漠蜃景”，即看到远处物体的倒影(如图所示)，仿佛是从水面反射出来的一样。在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象。
3．结论：因为接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。从远处(物体)射向地面的光，进入折射率小的热空气层时被折射，经过多次折射，入射角逐渐增大，可能发生全反射，此时人们逆着反射光看去，就会看到远处物体倒立的虚像。
对下列自然现象描述正确的是( )A．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。同样，在沙漠中也能观察到同样的现象B．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影。同样，在海面上也能观察到同样的现象C．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影D．在海面上，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影。在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中
解析：夏天海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折射率也大，远处景物发出的光射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以至于发生全反射，人们逆着光看去，就会看到远处景物悬在空中。夏天沙漠里接近沙面的空气温度高，因而密度比上层的小，折射率也小，远处景物射向地面的光进入折射率小的下层热空气层时被折射，入射角不断增大，也能发生全反射，人们逆着反射的光看去，就会看到远处景物的倒影。故选C。
一、全反射1．一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是( )
2.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
解析：作俯视图(如图)，光源在不同位置时，射向缸壁的光的入射角各不相同，最大入射角大于等于临界角，会发生全反射，但并不是所有的光都发生全反射。
3.一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如图所示。图中O为圆心，MN为竖直方向的直径。有一细光束自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光刚好消失。则此玻璃的折射率为( )
二、全反射的应用4．光导纤维由内芯和外套两层组成，如图甲所示。在某次通信中，选取了一段长为L的光缆，如图乙所示，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中，下列判断正确的是( )