高中物理第四章光的折射3光的全反射省公开课一等奖新名师优质课获奖课件.pptx

3,光全反射,第四章光折射,1/35,学习,目标,1.,知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角概念,.,2.,了解全反射条件，能计算相关问题和解释相关现象,.,3.,了解光导纤维工作原理和光导纤维在生产、生活中应用,.,2/35,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 扎实基础,3/35,自主预习,4/35,一、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，光在其中传输速度较小介质，即折射率,介质叫,介质；光在其中传输速度较大介质，即折射率较小介质叫,介质,.,(2),光疏介质和光密介质是相正确,.,2.,全反射,(1),定义：光从,介质射到,介质界面时，全部被反射回原介质现象,.,较大,光密,光疏,光密,光疏,5/35,(2),全反射条件,光需从,介质射至,介质界面上,.,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,，称作这种介质临界角,.,临界角,C,与折射率,n,关系：,sin,C,_.,光密,光疏,大于,入射角,6/35,二、全反射应用,光导纤维,1.,光纤工作原理：因为有机玻璃折射率,空气折射率，当光从有机玻璃棒一端射入时，能够沿着有机玻璃棒表面发生屡次,，从另一端射出,.,2.,光导纤维结构：由两种折射率不一样玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃折射率比外层玻璃折射率,.,当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃界面上发生,.,3.,光纤通信优点是容量,、衰减,、抗干扰能力强、传输速率高,.,4.,应用：光纤通信；医学上,.,大于,全反射,大,全反射,大,小,内窥镜,7/35,1.,判断以下说法正误,.,(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介质,.(,),(3),光在光导纤维中传输速度小于光在真空中光速,c,.(,),即学即用,答案,8/35,2.,一束光从某介质进入真空，方向如图,1,所表示，则该介质折射率为,_,；逐步增大入射角，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,45,9/35,重点探究,10/35,一、全反射,导学探究,当光从水中射向与玻璃交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为何？,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，所以不论入射角多大都不可能发生全反射,.,答案,11/35,知识深化,发生全反射条件,(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,.,12/35,解析,由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由,sin,C,得C,45,1,60,，故在两介质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,1,某种介质对空气折射率是,，一束光从该介质射向空气，入射角是,60,，则以下光路图中正确是,(,图中,为空气，,为介质,),答案,解析,13/35,总结提升,全反射遵照规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵照光反射定律，因为不存在折射光线，光折射定律不再适用,.,14/35,二、全反射应用,光导纤维,导学探究,如图,2,所表示是光导纤维结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不一样介质组成,.,组成内芯和外套两种介质，哪个折射率大？为何？,答案,内芯折射率大,.,因为当内芯折射率大于外套折射率时，光在传输时能发生全反射，光线经过屡次全反射后能从一端传到另一端,.,答案,图,2,15/35,例,2,如图,3,所表示，,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折射率,.(,已知光在真空中传输速度为,c,),答案,图,3,解析,16/35,解析,设光导纤维所用材料折射率为,n,，则有,17/35,总结提升,注意挖掘题目中隐含条件，,“,恰好,”“,刚好,”,暗含条件是入射角等于临界角,.,18/35,三、全反射定量计算,处理全反射问题思绪,(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，则依据,sin,C,确定临界角，看是否发生全反射,.,(3),依据题设条件，画出入射角等于临界角,“,临界光路,”.,(4),利用几何关系、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,.,19/35,例,3,一厚度为,h,大平板玻璃水平放置，其下表面贴有二分之一径为,r,圆形发光面,.,在玻璃板上表面放置二分之一径为,R,圆纸片，圆纸片与圆形发光面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光线,(,不考虑反射),，求平板玻璃折射率,.,答案,解析,20/35,解析,如图所表示，从圆形发光面边缘,A,点发出一条光线射到玻璃上表面,A,点恰好发生全反射，,其中,L,R,r,21/35,答案,45,例,4,如图,4,所表示，折射率,n,透明介质横截面由等腰直角三角形,AOC,和圆心为,O,、半径为,R,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,光在真空中传输速度为,c,，求：,答案,解析,图,4,(1),这种透明介质对于真空临界角,C,；,22/35,23/35,答案,看法析图,(2),经过计算，画出光在透明介质中传输光路图；答案,解析,由几何关系知，,30,，,45.,因,C,，光在,AC,界面发生全反射，垂直,AB,射出介质，光路如图所表示,24/35,由几何关系知，光在介质中传输距离,d,R,cos,R,(3),单色光在透明介质中传输时间,(,有光折射时，不考虑反射,).,答案,解析,25/35,达标检测,26/35,1,2,3,4,1.,(,对全反射了解,),(,多项选择,),如图,5,所表示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，抵达玻璃砖圆心位置,.,以下说法正确是,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,恰能发生全反射，那么光线,bO,反射光线比光线,cO,反,射光线亮度大,图,5,27/35,1,2,3,4,解析,在玻璃砖直径界面，光线,aO,入射角最大，光线,cO,入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射可能,.,假如只有一条光线发生了全反射，那一定是,aO,光线，因为它入射角最大，所以选项,A,对；,假若光线,bO,能发生全反射，说明它入射角等于或大于临界角，光线,aO,入射角更大，所以，光线,aO,一定能发生全反射，光线,cO,入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，所以，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,入射角更靠近于临界角，所以，光线,bO,反射光线较光线,cO,反射光线强，即光线,bO,反射光线亮度较大，所以选项,D,对,.,28/35,1,2,3,4,2.,(,全反射应用,光导纤维,),如图,6,所表示是两个城市间光缆中一条光导纤维一段，光缆总长为,L,，它玻璃芯折射率为,n,1,，外层材料折射率为,n,2,.,若光在空气中传输速度近似为,c,，则对于光由它一端射入经屡次全反射后从另一端射出过程，以下判断中正确是,答案,解析,图,6,29/35,1,2,3,4,30/35,1,2,3,4,答案,解析,3.,(,全反射定量计算,),用某种透明材料制成一块柱体形棱镜水平截面图如图,7,所表示，左侧,ABOD,为长方形，右侧,DOF,为以,O,为圆心,圆,.,光线从真空以入射角,1,60,射到棱镜,AB,面，经折射后，光线抵达,BF,面上,O,点并恰好不从,BF,面射出,.,(1),画出光路图；,图,7,答案,看法析图,解析,光路图如图所表示,31/35,1,2,3,4,(2),求该棱镜折射率,n,和光线在棱镜中传输速度大小,v,(,光在真空中传输速度,c,3,10,8,m/s).,答案,解析,32/35,1,2,3,4,由图可知，,2,C,90,解析,设光线在,AB,面折射角为,2,，折射光线与,OD,夹角为,C,，,33/35,1,2,3,4,4.,(,全反射定量计算,),如图,8,所表示，折射率,n,半径为,R,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，过透明球体顶点,Q,有一足够大水平光屏,.,真空中光速为,c,，求：,(1),光从,P,点到,Q,点传输时间,t,；,答案,解析,图,8,34/35,1,2,3,4,光屏上光照面是以,Q,为圆心，以,QM,为半径圆，,(2),若不考虑光在透明球体中反射影响，光屏上光照面积,S,大小,.,答案,解析,答案,3,R,2,光屏上光照面积,S,r,2,3,R,2,35/35,