高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 光的全反射教课课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 光的全反射教课课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了折射光，入射角，大于等于，全反射，等腰直角，直角边，光信号，原信息等内容，欢迎下载使用。

1．理解全反射现象和临界角的概念，了解全反射棱镜。2．能利用光路图、几何关系解决光的全反射问题。3．探究全反射发生的条件。4．掌握光导纤维的工作原理，感受棱镜、光导纤维在生活中的应用。
知识点一　全反射及其产生条件1．全反射光从玻璃射入空气中时，折射角____入射角，当入射角增大到一定程度时，______完全消失，全部光都被反射回玻璃内，这种现象称为全反射现象。2．临界角刚好发生全反射(即折射角等于90°)时的______。用字母C表示。临界角和折射率的关系是________。
必备知识·自主预习储备
3．光疏介质和光密介质两种介质比较，折射率____的介质叫作光疏介质，折射率____的介质叫作光密介质。4．全反射的条件(1)光从光密介质射入____介质。(2)入射角________临界角。
提醒　折射率越大，临界角越小。
体验1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)光从空气射入水中时可能发生全反射现象。(　　)(2)光密介质，是指介质的折射率大，密度不一定大。(　　)(3)只要是光从光密介质射向光疏介质，就一定发生全反射。(　　)
知识点二　全反射现象1．解释全反射现象(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了______。(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率__，从远处物体射向地面的光线的入射角____临界角时，发生全反射，人们就会看到远处物体的倒影。
2．全反射棱镜(1)形状：截面为________三角形的棱镜。(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______上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了_____。
思考　在全反射现象中，折射光线是突然消失的吗？
提示：随着入射角的增大，折射光线逐渐变弱直至消失，并不是突然消失的。
体验2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在沙漠里看到的蜃景是一种全反射现象。(　　)(2)早晨露珠晶莹透亮，是光线在露珠中发生了全反射。(　　)(3)全反射棱镜的临界角可以大于45°。(　　)
知识点三　光导纤维及其应用1．构造把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝，再包上折射率比它__的材料，就制成了光导纤维，简称光纤。2．原理利用了______。
3．光纤通信光纤通信中，先将传送的信息转换为______，通过光纤将光信号传输到接收端，接收端再将光信号还原为______。光纤网是信息社会的重要基石，“光纤到户”是信息社会的重要标志。
提醒　光导纤维中外套的折射率小于内芯的折射率。
体验3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成。(　　)(2)光纤通信时，输入的光信号在界面处的入射角必须大于等于临界角。(　　)(3)光纤通信的主要优点是容量大。(　　)
光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象。
关键能力·情境探究达成
(1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？(2)全反射发生的条件是什么？
提示：(1)下面的介质折射率大。(2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角。
考点1　全反射1．对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质的比较
(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。
2．全反射现象(1)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，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。(2)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。(3)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。
规律方法　全反射定律的应用技巧(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可。(2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键。(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性。(4)认真规范作出光路图，是正确求解这类题目的重要保证。
[跟进训练]1．如图所示为半圆形透明介质的横截面，其半径为R。一束光从半圆形透明介质的左边缘以入射角60°射入透明介质，光束在半圆形透明介质的弧形面发生两次反射后刚好从半圆形透明介质的另一边缘射出。已知光在真空中传播的速度为c。求：(1)半圆形透明介质的折射率；(2)光线在半圆形透明介质中传播的时间；(3)半圆形透明介质的全反射临界角。
考点2　光导纤维1．构造及传播原理(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm，如图所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率。(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像。
[思路点拨]　(1)由光导纤维的折射率可计算临界角。(2)光在光导纤维侧面上发生全反射现象，计算出光的总路程，根据光速可求出传播时间。
[答案]　(1)2.1×108 m/s　(2)2.7×10-8 s
规律方法　光导纤维问题的解题关键第一步　抓关键点
第二步　找突破口“从一个端面射入，从另一个端面射出”，根据这句话画出入射、折射及全反射的光路图，根据全反射的知识求解问题。
1．(多选)下列事例，哪些应用了光的全反射现象(　　)A．海市蜃楼B．用三棱镜观察太阳光谱C．某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°D．水中的鱼看起来比实际的要浅
学习效果·随堂评估自测
AC　[海市蜃楼和光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°是利用了光的全反射现象，故A、C项正确；用三棱镜观察太阳光谱和水中的鱼看起来比实际的要浅，都是光的折射现象，故B、D项错误。]
2．(多选)下列说法正确的是(　　)A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．光疏介质和光密介质是相对于折射率来确定的，与密度无关
BD　[光在各种介质中的传播速度和介质相对真空的折射率都是不同的。两种介质相比较光在其中传播速度大而折射率小的介质叫光疏介质；光在其中传播速度小而折射率大的介质叫光密介质。光疏介质和光密介质与密度无关，A、C错误，B、D正确。]
3．下列光路图中，当改变入射角θ，其出射光线可能消失的是(　　)
A．甲乙　　　　B．甲丁　　　　C．乙丙　　　　D．乙丁
B　[当光从光密介质射入光疏介质，入射角达到临界角时，折射光完全消失，只剩下反射光，即发射全反射现象。题图甲中，对应折射角大于入射角θ，即光从光密介质射向光疏介质，所以增大入射角θ，可以发生全反射，出射光线消失；题图乙中，对应折射角小于入射角θ，即光从光疏介质射向光密介质，所以不会发生全反射，出射光线不会消失；题图丙中，因为光线从光疏介质射入光密介质，并且上下表面平行，所以无论如何增大入射角θ，都不会发射全反射；题图丁中，当入射光绕入射点顺时针转动时，折射光线也将顺时针转动，即右边界面的入射角不断增大，有可能达到全反射的临界角，出射光线消失，所以题图甲、丁的情况其出射光线可能消失，故选B。]
4．(新情境题，以“生活中的钻戒”为背景，考查全反射的应用)钻戒上的钻石，从正上方看到它光彩夺目。设该钻石对可见光的折射率n≈2，其截面较合适的图形是(　　)
A． 　　　 B．　　　 C．　　　 D．