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1、课题：光的全反射 临界角教学目标一、知识目标：1、了解光的全反射现象及全反射的应用； 2、理解临界角的意义及发生 全反射的条件。二、能力目标：会根据发生全反射的条件判断光在两种介质界面能否发生全反射，并会 计算临界角。现象三、素质目标：通过学习全反射现象的应用，培养学生把理论知识和生产技术相结合的 能力。教学重点 临界角的意义，临界角的计算。难点分析 光在两种介质界面能否发生全反射的判断及全反射的光路图。分析学生 全反射是学生以前没有接触过的知识。弄不清根据两种介质折射率大小的比较，判断发 生全反射的方向。教学设计思路因学生以前没有接触过全反射知识，所以要复习光疏、光密介质的意义，并根据公式n
2、1sina =n2sinY说明光线由光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，引入课题。再通过 演示实验分析发生全反射的条件，总结出全反射规律。教学资源实验仪器：激光器、光具盘。参考资料：蜃景的成因和规律(1)(2)夏天，在气压恒定的海面上，空气密度随高度增加而减小，对光的折射率也随之减小 从而形成具有折射率梯度的空气层。当光线通过此空气层时，将发生偏转。如图所示，设一 束从远处景物A发出的光线a以入射角a由折射率为n处射入空气层。由折射定律有：nsina=n1sin/1n1sinY1=n2sinY2n 联立(1)、(2)式可得：nsina二n sinv 依此类推：nsina=n sinysi
3、n y = sin a 2 2 i i i ni 可见，当 n、 a 一定时，从下层空气进图 1 蜃景的成因入上层空气的入射角不断增大，当入射角 增大到等于由某两层（n.层和n层）空 i i+1n气的折射率决定的临界角时，siny = ”， ini 就会发生全反射。人在 C 处逆着 C 光线看，可看到经全 反射形成的倒立虚像；在B处逆着b光线 看，也可看到经折射形成的正立虚像。总之。若人在较高处，看到的蜃景是 由折射形成的正立虚像；若人在较低处， 看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立 虚像。课时安排教学过程导入新课：复习提问：什么是光疏介质？什么是光密介质？答：1、光疏介质:两种介质中折射率较
4、小的介质叫做光疏介质。2、光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。 速大角大为光疏，速小角小为光密。师:1、光疏介质、光密介质是相对而言的。只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光 密介质。没有绝对的光密介质。例如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n =1.33n =1.5 n =2.42。对水而言，玻璃是光密介质；但对金刚石而言，玻璃则是光疏介质。2、光疏介质与光密介质的界定一般是以折射率为依据的,与介质的其它属性(如密度等) 无关。例如：水和酒精，n =1.33Vn . =1.36，酒精相对于水而言是光密介质，但p p、。根据折射定律公式：n：sina =n2sinf,我们可以得出光
5、在折射率大的介质中，光线与法线 的夹角小，在折射率小的介质中，光线与法线的夹角大。当光由折射率大的光密介质射入折 射率小的光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折 射角就会增大到90。如果入射角再增大，会出现什么现象呢？请看实验。新课教学：演示实验：让光线沿着半圆形玻璃砖的半径射向半圆面上，在半圆面上的入射角为零， 光线沿直线射向圆心，在半圆玻璃砖和空气的平面界面上发生反射、折射。转动光具盘，让入射角逐渐增大，我们看到折射角也随着增大，而且折射角总是大于入 射角。我们还发现：当入射角逐渐增大时，反射光线也逐渐增强，折射光线逐渐减弱。当入 射角增大到某一角度时，折
6、射角接近90，折射光线几乎沿界面前进，而且很微弱。反射光线 凡乎和入射光线一样明亮，如果再增大入射角，就看不到折射光线了，只能看到玻璃中的折 射光线。即光线全部被反射到玻璃中。入射光线在介质分界面上被全部反射的现象，叫做全反射。折射角等于90时的入射角 称为临界角。一、光的全反射1、光的全反射：入射光线在介质分界面上被全部反射的现象，叫做光的全反射2、临界角；折射角等于90时的入射角称为临界角。由以上讨论可见，发生全反射必须具备两个条件3、发生全反射的条件：(1) 光从光密介质射入光疏介质；(2) 入射角大于临界角。怎样求出临界角呢？二、临界角计算公式根据临界角的定义，可以求出光从折射率为竹的
7、光密介质进入折射率为n2的光疏介质时的临界角。设入射角为a0时，折射角为90，如图所示，由折射定律可得sinan4 =2-sin90 n所以1sin a由上式可见，光疏介质的折射率n2越小，光密介质的折射率n1越大，发生全反射的临界角越 小，即越容易发生全反射。由上式计算出a0的正弦值后，查三角函数表得a0值，或从计算器 上查得a0值。当光从折射率为n的某种介质射入真空（空气）时，临界角计算公式为7 Tsm a =0 n表1-2几种物质对真空（空气）的临界角物质（固体）临界角物质（液体）临界角金刚石24.4。甘油42.9。二硫化碳38.1。酒精47.3。玻璃30。-42。水48.6。全反射在技
8、术上应用很广，例如用全反射棱镜可制造潜望镜；利用光导纤维传光、传像 等.下面我们对光导纤维的构造原理和应用作简略的介绍。三、光导纤维 光导纤维的直径比头发丝还细，它由芯线和包层组成，芯线比包层材料的折射率大得多。一般通信光纤的直径约5pm10pm，芯线的折射率约为1.8，包层材料的折射率约为1.4。1、光导纤维的结构：由芯线和包层组成，芯线比包层材料的折射率大得多。当光在芯线中传播时，在芯线和包 层界面上发生全反射，使光在弯曲的光 导纤维内经多次全反射而传到另一端， 如图所示。2、光导纤维的作用：利用全反射 使光沿着弯曲的路经传播。如果把许多有序排列的光导纤维 聚集成束，就可以用来传递图像（图
9、1-9）。 工业和医学上用光导纤维束制成的内窥镜 可以对机械或人体内部进行检查和诊断。目前光导纤维在国防、通信和自动控 制等许多领域里得到日益广泛的应用。国 内各大城市及西南、西北等边远地区都已 敷设了光纤通信线路。3、光导纤维的应用：光纤通信、传递图像内窥镜、光纤输电。光纤输电 近年来，人们已开始研究用光纤传送电能的问题。这是因为用光纤传输电能 相对于传统的用金属导线输电，不仅能大大降低电网的造价，还具有安全可靠、节约有色金 属和延长电网使用周期等独特的优点。目前，美国拉里安公司在用光纤输电方面取得突破性成就，原因在于他们对光纤输电中两 个难点的突破：（1）在光纤输电的发送端，该公司用激光二
10、极管使电能转化为光能的问题得到 解决；（2）在接收端，解决了光能还原为电能的问题。当然，用光纤输电的课题目前仅仅是开始，在科技迅速发展的今天，相信光纤输电将会在 不远的将来投入工业使用。例题 已知玻璃的折射率为1.52，水的折射率为1.33，问光线从哪个方向射入，可在玻璃 和水的交界面上发生全反射？它的临界角是多大？解 已知： n =1.52 ， n =1.33gw因玻璃对水来说是光密介质，所以当光从玻璃射到水里时才可能发生全反射。n从式sin a = -可得0n1n 1.33sin a 二 w 二 二 0.8750 n 1.52g临界角a=6i3小结：本节学习了光的全反射现象。同学们应明确什么是光的全反射现象，发生全反射现象的 条件。要会计算临界角。作业：P121-2-3、1-2-4板书设计参考 PPt 文件课后分析
