导学案-全反射

全反射导学案【目标定位】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.4．知道全反射棱镜的原理．【预习导学】一、全反射1．光疏介质和光密介质(1)折射率的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质．(2)光疏介质与光密介质是的．2．全反射当光从介质射入介质时，同时发生折射和反射，如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来，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，只剩下反射光，这种现象叫做全反射．3．临界角(1)定义：折射角为90°时的叫做临界角．(2)临界角C与折射率n的关系：sinC＝eq\f(1,n).4．发生全反射的条件当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角或临界角，就会发生全反射现象．想一想当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．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．二、全反射棱镜截面为的棱镜为全反射棱镜．它比平面镜的反射率高，失真。三、光导纤维1．光导纤维对光的传导原理：利用了全反射原理．2．光导纤维构造图13－2－1由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生(如图13－2－1所示)．3．光纤通讯的优点是容量，衰减，抗干扰性强等.【预习讲义】一、对全反射的理解1．对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．(3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．(4)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．2．全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C表示，sinC＝eq\f(1,n).(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角．(3)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．【例1】关于全反射，下列叙述中正确的是()A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象解析发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误．选项C正确．答案C针对训练某种介质对空气的折射率是eq\r(2)，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Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)()解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，得C＝45°＜θ1＝60°，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．答案D二、全反射棱镜和光导纤维1．全反射棱镜(1)特点：①当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高．②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小．(2)全反射棱镜改变光路的两种常见情况．如图13－2－2所示．图13－2－22．光导纤维(1)原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．(2)优点：容量大，衰减小，抗干扰性强等．(3)应用：光纤通讯；医学上的内窥镜．【例2】光导纤维的结构如图13－2－3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13－2－3A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射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，可以起保护作用解析光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．答案A三、全反射的定量计算应用全反射解决实际问题的基本方法：(1)确定光是由光疏介质进入光密还是从光密进入光疏介质．(2)若光由光密介质进入光疏介质时，根据sinC＝eq\f(1,n)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(如三角函数、反射定律等)进行判断推理，运算及变换．【例3】(2022·课标Ⅱ)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．解析如图，从图形发光面边缘的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，则由sinC＝eq\f(1