《辽宁省大连市高中物理 第十三章 光 13.7 全反射课件 新人教版选修34》由会员分享，可在线阅读，更多相关《辽宁省大连市高中物理 第十三章 光 13.7 全反射课件 新人教版选修34（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、导入新课导入新课美丽的光纤装饰美丽的光纤装饰美美丽丽的的光光纤纤装装饰饰美丽的光纤装饰美丽的光纤装饰美丽的光纤装饰美丽的光纤装饰晶莹剔透的露珠晶莹剔透的露珠在光的反射和折射现象中，光路都是在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的可逆的。 折射定律折射定律 1.折射光线位于入射光线与法线所决定的平折射光线位于入射光线与法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧. 2.数学表达式数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即成正比，即提问：折射定律的内容是什么？提问：折射定律的内容是什么？第七节第七节 全反射全反射教学目
2、标教学目标1. 知识与能力知识与能力 理解光的全反射现象；理解光的全反射现象； 掌握临界角的概念和发生全反射的条掌握临界角的概念和发生全反射的条件；件； 了解全反射现象的应用了解全反射现象的应用 。2.过程与方法过程与方法 通过观察演示实验，理解光的全反射通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透过现象分析本质的方法、能力过现象分析本质的方法、能力 3.情感态度与价值观情感态度与价值观 渗透
3、学生爱科学的教育，培养学生学渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释物理现象很多，能否用科学的理论来解释它，更科学的应用生活中常见的仪器、物它，更科学的应用生活中常见的仪器、物品品 掌握临界角的概念和发生全反射的条件掌握临界角的概念和发生全反射的条件. .教学重难点教学重难点教学重点教学重点全反射的应用，对全反射现象的解释全反射的应用，对全反射现象的解释教学难点教学难点本节导航本节导航一一 .光疏介质和光密介质光疏介质和光密介质二二 .全反射全反射三三 .全反射的应用全反射的应用一一 .光疏介质
4、光疏介质和光密介质和光密介质1.定义定义: （1）光疏介质）光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫两种介质中折射率较小的介质叫做做光疏光疏介质介质. （2）光密介质）光密介质:两种介质中折射率较大的介质两种介质中折射率较大的介质叫做叫做光密光密介质介质.对光疏介质对光疏介质n n较小较小同一频率的光在其中传播的同一频率的光在其中传播的 V V 较大较大对光密介质对光密介质n n较大较大同一频率的光在其中传播的同一频率的光在其中传播的 V V 较小较小如何理解光疏介质和光密介质？如何理解光疏介质和光密介质？我是这样理解的：我是这样理解的：光疏介质和光密介质只是相对而言的光疏介质和光密介质只是相对
5、而言的. .比如我和下面比如我和下面一位比身高一位比身高 1.光疏介质光密介质是相对而言的光疏介质光密介质是相对而言的.只有对给只有对给定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质.没有没有绝对的光密介质绝对的光密介质. 2.光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依据的据的,与介质的其它属性与介质的其它属性(如密度等如密度等)无关无关. n n水水1.33 1.33 n n玻璃玻璃1.5-1.91.5-1.9 n n金刚石金刚石2.42 2.42 水和酒精：水和酒精： n水水1.33 n酒精酒精1.36 酒精相对于水而言是光密介质
6、，但酒精相对于水而言是光密介质，但水水酒精酒精 光从光疏介质射入光密介质时，光从光疏介质射入光密介质时，入射角入射角_折射角折射角光从光密介质射入光疏介质时，光从光密介质射入光疏介质时，入射角入射角_折射角折射角 思考思考光进入不同介质时的角度大小关系：光进入不同介质时的角度大小关系：二二 .全反射全反射1 12 2N NNNA AO OB B光疏介质光密介质光密介质B B1 12 2N NNNA AO O光密介质光密介质光疏介质光疏介质 逐渐增大入射角，当入射角增大到某逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角度，折射角接近一角度，折射角接近9090时，继续增大入射角，时，继续增大入射角，这时会发
7、生什么情况？这时会发生什么情况？123123123123123123123123123123123123=900 结论结论：随着入射角的增大，反射随着入射角的增大，反射角、折射角都随之增大，同时反射光的角、折射角都随之增大，同时反射光的强度增强，折射光的强度减弱强度增强，折射光的强度减弱.当入射角当入射角达到某一角度时折射角为达到某一角度时折射角为900，此时，此时，在界面上只有反射光线，没有折射光线，在界面上只有反射光线，没有折射光线，发生了全反射，此时的入射角叫做临界发生了全反射，此时的入射角叫做临界角，用角，用C表示表示.1. 全反射现象全反射现象 当光从当光从光密光密介质进入介质进入光
8、疏光疏介质时，介质时，折射折射角大于入射角角大于入射角.当入射角增大到某一角度时，当入射角增大到某一角度时，折射角等于折射角等于900，此时，此时，折射光完全消失折射光完全消失入射入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射反射.2. 临界角临界角 光从光密介质射向光疏介质时，折射角等光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于于900时的入射角用字母时的入射角用字母 C 表示表示.临界角是指光由临界角是指光由光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时的最小入射角，是发生全反射的临界状态的最小入射角，是发生全反射的临界状态
9、. 当光由当光由光密介质射入光疏介质光密介质射入光疏介质时：时：若入射角若入射角 i C，则不发生全反射，既有反射，则不发生全反射，既有反射又有折射形象又有折射形象.若入射角若入射角 i C，则发生全反射形象，则发生全反射形象3.临界角的计算临界角的计算A.当光由某种介质射入真空或空气时当光由某种介质射入真空或空气时:B.任意两种介质任意两种介质:n密密、n疏疏故临界角故临界角C =C = arcsin(= arcsin( ) ) 其中其中, n, n密密、n n疏疏分别为光密介质和光疏介质分别为光密介质和光疏介质的绝对折射率的绝对折射率. . n密对疏密对疏= 例：某介质的折射率为，一束光从
10、介质例：某介质的折射率为，一束光从介质射向空气，入射角为射向空气，入射角为6060，图中光路图正确的，图中光路图正确的是（是（ ）D （1）光从）光从光密光密介质射向介质射向光疏光疏介质介质 （2）入射角）入射角大于或等于大于或等于临界角临界角,即即 i C以上两个条件必须同时满足，缺一不可以上两个条件必须同时满足，缺一不可 4.发生全反射的条件发生全反射的条件三三 .全反射的应用全反射的应用1. 露珠露珠2.宝石宝石3.海市蜃楼海市蜃楼 中新网中新网2004年年3月月16日电日电 ，15日上午日上午11时时30分左右分左右(北京时间北京时间10时时30分分)，日本根室市职员谷，日本根室市职员
11、谷口博之在北海道根室市口博之在北海道根室市海域的根室海峡上空，海域的根室海峡上空，观测到了观测到了船悬于半空的船悬于半空的海市蜃楼奇观海市蜃楼奇观，并将其，并将其拍摄下来。拍摄下来。 中央电视台记者中央电视台记者2001年年9月月12日沿着青日沿着青藏公路经过海拔藏公路经过海拔2675米的万长盐桥时，突米的万长盐桥时，突然看到远处的戈壁上，然看到远处的戈壁上，有沙丘飘浮在天空中，有沙丘飘浮在天空中，在阳光和浮云的作用在阳光和浮云的作用下，沙丘不断变幻着下，沙丘不断变幻着颜色，沙丘的周围是颜色，沙丘的周围是“波光粼粼的湖水波光粼粼的湖水”，水面映出清晰的倒，水面映出清晰的倒影。影。 夏天，在气压
12、恒定的海面上，空气夏天，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，从而形成一具有折射率梯度的空气之减小，从而形成一具有折射率梯度的空气层层. .当光线通过此空气层时，将发生偏转当光线通过此空气层时，将发生偏转. . 若人在较高处，看到的蜃景是由折射若人在较高处，看到的蜃景是由折射形成的正立虚像；形成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃若人在较低处，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虚像景是由折射和全反射形成的倒立虚像. . 海边、沙漠蜃景的成因海边、沙漠蜃景的成因4545454545454.全反射棱镜全反射棱镜5.光导纤维光导纤
13、维光纤通讯光纤通讯 一种利用光的全反射原理制成的能传导一种利用光的全反射原理制成的能传导光的玻璃丝，由内芯和外套组成，光的玻璃丝，由内芯和外套组成，直径只有直径只有几微米到几微米到100微米左右，内芯的折射率大于微米左右，内芯的折射率大于外套的折射率外套的折射率. 当光线射到光导纤维的端面上时，光线当光线射到光导纤维的端面上时，光线就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面就折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发生发生多次全反射多次全反射后，从光导纤维的另一端面射后，从光导纤维的另一端面射出，而不从外套散逸出，而不从外套散逸, ,故光能损耗极小故光能损耗极小. . 光导纤维在医学上的应用光导纤
14、维在医学上的应用光导纤维在医学上的应用光导纤维在医学上的应用 : : : :内窥镜内窥镜内窥镜内窥镜光纤通信光纤通信光纤通信光纤通信 1880年，美国电话发明家贝尔就已经研究年，美国电话发明家贝尔就已经研究并成功地发送与接收了光电话并成功地发送与接收了光电话 1881年，贝尔宣读了一篇题为年，贝尔宣读了一篇题为关于利用光关于利用光线进行声音的产生与复制线进行声音的产生与复制的论文，报导了他的的论文，报导了他的光电话装置光电话装置 1930年至年至1932年间，日本在东京的日本电报年间，日本在东京的日本电报公司与每日新闻社之间实现了公司与每日新闻社之间实现了3.6公里的光通信，公里的光通信，但在
15、大雾大雨天气里效果很差但在大雾大雨天气里效果很差. 1927年，英国的贝尔德首闪利用光全反射现象制年，英国的贝尔德首闪利用光全反射现象制成石英纤维可解析图像成石英纤维可解析图像 相关资料相关资料 1951年，荷兰和英国进行柔软纤维镜的研制年，荷兰和英国进行柔软纤维镜的研制 1970年美国康宁公司用高纯石英首次研制成功耗年美国康宁公司用高纯石英首次研制成功耗损率为每公里损率为每公里20分贝的套层光纤，使通信不纤研究跃分贝的套层光纤，使通信不纤研究跃进了一大步一根光纤可以传输进了一大步一根光纤可以传输150万路电话和万路电话和2万套万套电视电视. 1953年，荷兰人范赫尔把一种折射率为年，荷兰人范
16、赫尔把一种折射率为1.47的塑料涂在玻璃纤维上，形成比玻璃纤维芯折的塑料涂在玻璃纤维上，形成比玻璃纤维芯折射率低的套层，得到了光学绝缘的单根纤维射率低的套层，得到了光学绝缘的单根纤维 80年代末，在不到年代末，在不到10年时间内光缆就越过大西年时间内光缆就越过大西洋，联结了欧洲和美洲洋，联结了欧洲和美洲. 1993年光缆跨过太平洋，把美国、加拿大和日本年光缆跨过太平洋，把美国、加拿大和日本联结起来联结起来. 一、光疏介质与光密介质一、光疏介质与光密介质1.定义定义折射率较小的介质叫做折射率较小的介质叫做光疏光疏介质介质. .折射率较大的介质叫做折射率较大的介质叫做光密光密介质介质. .2.理解
17、理解相对性相对性.以折射率为依据的，与介质的其它属以折射率为依据的，与介质的其它属性无关性无关. . 课堂小结课堂小结二、全反射二、全反射1.全反射现象全反射现象 当光从当光从光密光密介质进入介质进入光疏光疏介质时，介质时，折射折射角大于入射角角大于入射角. .当入射角增大到某一角度时，折当入射角增大到某一角度时，折射角等于射角等于90900 0，此时，此时，折射光完全消失折射光完全消失入射光全入射光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射部返回原来的介质中，这种现象叫做全反射. .2.临界角临界角发生全反射形象时的最小入射角发生全反射形象时的最小入射角. .3.临界角的计算临界角的计算4.发
18、生全反射的条件发生全反射的条件: （1）光从光密介质射向光疏介质）光从光密介质射向光疏介质 （2）入射角大于或等于临界角）入射角大于或等于临界角,即即 i C 三、全反射的应用三、全反射的应用 会解释光导纤维、自行车的尾灯、会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等海边、沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等 1 . 一透明塑料棒的折射率为一透明塑料棒的折射率为 n ,光线由棒的一端光线由棒的一端面射入，当入射角面射入，当入射角 i 在一定范围内变化时，光将在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出全部从另一端面射出.当入射角为当入射角为 i 时，光在棒时，光在棒的内侧面恰好发生全
19、反射的内侧面恰好发生全反射.求求i的范围的范围.课堂练习课堂练习由图可知，光在左端面折射时的折射角由图可知，光在左端面折射时的折射角 由折射定律得由折射定律得：故有故有：所以只要所以只要 光将全部从右端面射出光将全部从右端面射出. r=2.图示为一直角棱镜的横截面图示为一直角棱镜的横截面 一平行细光束从一平行细光束从o点沿垂直于点沿垂直于bc面的方向射人棱面的方向射人棱镜镜已知棱镜材料的折射率已知棱镜材料的折射率 ，若不考虑原入，若不考虑原入射光射光在在bc面上的反射光，则有光线面上的反射光，则有光线( )A.从面从面ab 射出射出B.从面从面ac射出射出C.从面从面bc射出，且与射出，且与bc面斜交面斜交D.从面从面bc射出，且与射出，且与bc面垂直面垂直 B C
