高考物理一轮复习学案：全反射.pdf

“四 阶 段 六 步 导 学”自 主 学 案 4.2 全 反 射 学 习 目 标 1、理 解 光 的 全 反 射；2、掌 握 临 界 角 的 概 念、表 达 式 和 发 生 全 反 射 的 条 件：3、了 解 全 反 射 现 象 的 应 用。【重 点】临 界 角 的 概 念 及 表 达 式、全 反 射 的 条 件、全 反 射 的 应 用；【难 点】全 反 射 的 条 件、全 反 射 的 应 用。【课 前 自 主 学 习】一、知 识 前 置 1、当 光 由 _ 射 入 时，当 入 射 角 增 大 到 一 定 程 度 时，光 线 将 全 部 反 射 回 光 密 介 质 中，这 种 现 象 叫 光 的 全 反 射。2、发 生 全 反 射 的 两 个 条 件 是：（1）。）。3、我 们 常 说 的“光 纤 通 信”是 利 用 了 光 的 原 理。4、传 统 的 导 线 传 输 技 术 存 在 衰 减 大、容 量 小、抗 干 扰 能 力 弱 等 缺 点，而 光 纤 通 信 的 主 要 优 点 就 是、衰 减 小 能 力 强。二【易 错 辨 析】1、水 一 定 是 光 密 介 质。（）2、两 种 介 质 相 比，光 在 光 密 介 质 中 的 速 度 一 定 较 小.（）3、两 种 介 质 相 比，光 密 介 质 的 密 度 一 定 较 大。（）4、光 线 从 一 种 介 质 进 入 另 一 种 介 质 时，在 光 密 介 质 中 与 法 线 夹 角 较 小。（）5、两 种 介 质 相 比，光 疏 介 质 的 折 射 率 一 定 较 小。（）【课 堂 探 究、交 流】二、新 知 学 习 1.想 一 想：水 中 的 气 泡 看 上 去 特 别 明 亮，这 是 为 什 么 呢？2.光 疏 介 质 和 光 密 介 质 光 疏 介 质:两 种 介 质 中 折 射 率 的 介 质 叫 做 光 疏 介 质.光 密 介 质:两 种 介 质 中 折 射 率 的 介 质 叫 做 光 密 介 质.玻 璃 相 对 于 水 是 介 质 玻 璃 相 对 于 金 刚 石 是 介 质 观 察 全 反 射 现 象 如 图 让 光 沿 着 半 圆 形 玻 璃 砖 的 半 径 射 到 它 的 平 直 的 边 上，在 这 个 边 与 空 气 的 界 面 上 会 发 生 反 射 和 折 射。逐 渐 增 大 入 射 角，观 察 反 射 光 线 和 折 射 光 线 的 变 化。观 察 全 反 射 现 象 实 验 现 象 随 着 入 射 角 的 逐 渐 增 大 的 过 程 中 折 射 角 逐 渐;折 射 光 线 亮 度 逐 渐;反 射 角 逐 渐;反 射 光 线 亮 度 逐 渐;当 入 射 角 增 大 到 某 一 角 度 时，折 射 光 线 消 失，O全 反 射 的 定 义 全 反 射：,光 线 全 部 被 反 射 回 原 光 密 介 质 的 现 象。临 界 角：当 光 从 光 密 介 质 射 入 光 疏 介 质 时，折 射 角 等 于 90。角 时 的 入 射 角 叫 做 临 界 角。用 C 表 示。3.发 生 全 反 射 的 条 件（1）光 从 光 密 介 质 射 入 光 疏 介 质；（2）入 射 角 等 于 或 大 于 临 界 角；临 界 角 C 的 大 小 由 折 射 率 可 得：临 界 角 的 正 弦 值：_思 考 与 讨 论：由 于 不 同 介 质 的 折 射 率 不 同，在 光 从 介 质 射 入 空 气（真 空）时，发 生 全 反 射 的 临 界 角 是 不 一 样 的。怎 样 计 算 光 从 折 射 率 为 n 的 某 种 介 质 射 入 空 气（真 空）发 生 全 反 射 时 的 临 界 角 C?计 算 时 可 以 先 考 虑 图 的 情 形：光 以 接 近 90。的 入 射 角 从 空 气 射 入 介 质，求 出 这 时 的 折 射 角。根 据 光 路 可 逆 的 道 理，也 就 知 道 光 从 介 质 射 入 空 气 时 发 生 全 反 射 的 临 界 角 了 4.全 反 射 棱 镜 玻 璃 棱 镜 的 截 面 为,当 光 从 图 中 所 示 的 方 向 射 入 玻 璃 时，由 于 光 的 方 向 与 玻 璃 面 垂 直，但 在 玻 璃 内 部，光 射 向 玻 璃 与 空 气 的 界 面 时，,发 生 全 反 射。与 平 面 镜 相 比，它 的 反 射 率 高，。这 种 棱 镜 在 光 学 仪 器 中 可 用 来 改 变 光 的 方 向。5.光 导 纤 维【知 识 补 充】1 9 6 6年，3 3 岁 的 华 裔 科 学 家 高 银 提 出：光 通 过 直 径 仅 几 微 米 的 玻 璃 纤 维 就 可 以 用 来 传 输 大 量 信 息。高 银 因 此 获 得 2 0 0 9年 诺 贝 尔 物 理 学 奖。根 据 这 一 理 论 制 造 的 光 导 纤 维（optical fiber）已 经 普 遍 应 用 到 通 信 领 域。这 其 中 就 用 到 了 全 反 射 原 理。高 银(1933-2018)1966年，3 3 岁 的 华 裔 科 学 家 提 出：光 通 过 直 径 仅 几 微 米 的 玻 璃 纤 维 就 可 以 用 来 传 输 大 量 信 息。因 此 获 得 2 0 0 9年 诺 贝 尔 物 理 学 奖。根 据 这 一 理 论 制 造 的 光 导 纤 维(optical f ib e r)已 经 普 遍 应 用 到 通 信 领 域。这 其 中 就 用 到 了 原 理。想 一 想：观 察 光 在 弯 曲 的 有 机 玻 璃 棒 中 传 播 的 路 径 如 图 激 光 笔 发 出 的 光 射 入 一 根 弯 曲 的 有 机 玻 璃 棒 的 一 端，观 察 光 传 播 的 路 径 有 什 么 特 点。当 光 在 有 机 玻 璃 棒 内 传 播 时，如 果 从 有 机 玻 璃 射 向 空 气 的 入 射 角 大 于 临 界 角，于 是 光 在 有 机 玻 璃 棒 内 沿 着 锯 齿 形 路 线 传 播。这 就 是 的 原 理。实 用 光 导 纤 维 的 直 径 只 有 几 微 米 到 一 百 微 米。因 为 很 细，一 定 程 度 上 可 以 弯 折。它 由 内 芯 和 外 套 两 层 组 成，内 芯 的 折 射 率 比 外 套 的 大，_内 芯 外 套 如 果 把 光 导 纤 维 聚 集 成 束，使 纤 维 在 两 端 排 列 的 相 对 位 置 一 样，图 像 就 可 以 从 一 端 传 到 另 一 端（图 1）。医 学 上 用 这 种 光 纤 制 成 内 窥 镜（图 2）用 来 检 查 人 体 胃、肠、气 管 等 脏 器 的 内 部。实 际 的 内 窥 镜 装 有 两 组 光 纤,一 组 把 光 传 送 到 人 体 内 部 进 行 照 明，另 一 组 把 体 内 的 图 像 传 出 供 医 生 观 察。光 导 纤 维 光 导 纤 维 的 用 途 很 大，医 学 上 将 其 制 成,用 来 检 查 人 体 内 脏 的 内 部。实 际 的 内 窥 镜 装 有 两 组 光 纤，一 组，另 一 组。光 导 纤 维 的 用 途 很 大，通 过 它 可 以 实 现。光 纤 通 信 的 主 要 优 点 是、一 路 光 纤 的 传 输 能 力 理 论 值 为，。虽 然 光 纤 通 信 的 发 展 历 史 只 有 2 0多 年 的，但 是 发 展 的 速 度 是 惊 人 的。随 堂 练 习 例 1.（多 选）已 知 水、水 晶、玻 璃 和 二 硫 化 碳 的 折 射 率 分 别 为 1.33、1.55、1.60和 1.63,如 果 光 按 以 下 几 种 方 式 传 播，可 能 发 生 全 反 射 的 是（）A.从 玻 璃 射 入 水 晶 B.从 水 射 入 二 硫 化 碳 C.从 玻 璃 射 入 水 中 D.从 水 晶 射 入 水 E.从 玻 璃 射 入 二 硫 化 碳 例 2.（多 选）关 于 全 反 射，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.光 只 有 从 光 密 介 质 射 向 光 疏 介 质 时 才 可 能 发 生 全 反 射 现 象 B.光 只 有 从 光 疏 介 质 射 向 光 密 介 质 时 才 可 能 发 生 全 反 射 现 象 C.光 只 有 从 折 射 率 大 的 介 质 射 向 折 射 率 小 的 介 质 时 才 可 能 发 生 全 反 射 现 象D.光 只 有 从 折 射 率 小 的 介 质 射 向 折 射 率 大 的 介 质 时 才 可 能 发 生 全 反 射 现 象 例 3.（多 选）如 图 所 示,ABCD是 两 面 平 行 的 透 明 玻 璃 碗,A B面 和 C D面 是 玻 璃 和 空 气 的 界 面,分 别 设 为 界 面 I 和 界 面 H。光 线 从 界 面 I 射 入 玻 璃 砖，再 从 界 面 H射 出 回 到 空 气 中。如 果 改 变 光 到 达 界 面 I 时 的 入 射 角，则（）A.只 要 入 射 角 足 够 大，光 线 在 界 面 I 上 可 能 发 生 全 反 射 现 象 B.只 要 入 射 角 足 够 大，光 线 在 界 面 H上 可 能 发 生 全 反 射 现 象 C.不 管 入 射 角 多 大，光 线 在 界 面 I 上 都 不 可 能 发 生 全 反 射 现 象 D.不 管 入 射 角 多 大，光 线 在 界 面 I 上 都 不 可 能 发 生 全 反 射 现 象【课 堂 巩 固 训 练】自 我 检 测 1.关 于 全 反 射 及 其 应 用 的 认 识，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.光 纤 通 信 利 用 了 光 的 折 射 B.全 反 射 是 反 射 光 线 与 折 射 光 线 重 合 的 一 种 现 象 C.光 线 从 光 密 介 质 射 向 光 疏 介 质 时，一 定 会 发 生 全 反 射 D.光 线 从 光 疏 介 质 射 向 光 密 介 质 时，不 可 能 发 生 全 反 射 2.（单 选）如 图 所 示，将 一 个 半 圆 形 玻 璃 砖 置 于 空 气 中，当 一 束 单 色 光 入 射 到 玻 璃 砖 的 圆 心。时，下 列 情 况 不 可 能 发 生 的 是（）A B C D3.（单 选）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 下 列 说 法 正 确 的 是（）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 4.（单 选）夏 天，海 面 上 的 下 层 空 气 的 温 度 比 上 层 空 气 的 温 度 低.可 以 设 想 海 面 上 的 空 气 是 由 折 射 率 不 同 的 许 多 水 平 气 层 组 成 的.景 物 反 射 的 光 线 由 于 不 断 被 折 射，越 来 越 偏 离 原 来 的 方 向，人 们 逆 着 光 线 看 去 就 出 现 了 蜃 景.如 图 所 示，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.蜃 景 是 景 物 由 于 海 平 面 对 光 的 反 射 所 成 的 像 B.海 面 上 上 层 空 气 的 折 射 率 比 下 层 空 气 的 折 射 率 大 C.A 是 蜃 景，B 是 景 物 D.B 是 蜃 景，A 是 景 物 课 堂 小 结:作 业 布 置：1.课 本 P 89练 习 与 应 用 2,同 步 练 习 册 P81