人教版高中物理选修3-4 全反射教案
高中物理选修3-4全反射教案
13.2 全反射【教学过程】（一）引入新课让学生甲到黑板前完成图1与图2两幅光路图（完整光路图）图1 图2（估计学生甲画图时会遗漏反射光线）师：光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？生：有一部分被反射回去。
（学生甲补画上反射光线）师：很好。
甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角…生：小于入射角。
师：光从水中进入空气时，折射角…生：大于入射角。
师：对。
那么如果两种介质是酒精和水呢？请乙同学到前面来完成光路图。
图3 图4学生乙顺利完成两图。
（二）进行新课1．光密介质和光疏介质（1）给出光密介质和光疏介质概念。
（2）让学生指出图1中的光密介质和光疏介质，再指出图2中的光密介质和光疏介质。
图 6图7让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的。
（3）（投影片出示填空题）光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角。
（本题让学生共同回答）2．全反射（设置悬念，诱发疑问）师：在图2和图3中，折射角都是大于入射角的。
设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？（这时可以让学生自发议论几分钟）生甲：对着图2说，可能折射到水中吧？。
师：可能会出现图5这种情况吗？（其余学生有的点头，有的犹疑）生乙：应该没有了吧？生丙：最好做实验看看。
师：好，那就让我们来做实验看看。
（1）出示实验器材，介绍实验。
师：半圆形玻璃砖可以绕其中心O 在竖直面内转动如图6所示，入射光方向不变始终正对O 点入射。
（2）请学生画出图7中光线到达界面Ⅰ时的反射和折射光路。
学生丙画出了图8中的光路图。
图8［教师点拨］入射点A 处曲面的法线是怎样的？想一想法线的性质是什么？生：和界面垂直。
师：如果界面是曲面呢？应和该处曲面的切面垂直，再启发学生想想圆上每一点的切线和该点半径的关系，学生悟出A 处的法线就是OA . 进而画出正确的光路图如图9。
高中物理 第十三章 光(第2课时)全反射教师用书 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理教案
第2课时全反射研究学考·把握考情]知识内容全反射考试要求加试b 教学要求1.区分光疏介质和光密介质2．了解光的全反射现象，知道全反射现象产生的条件3．知道光导纤维和全反射棱镜，了解它们的应用4．会计算全反射临界角知识点一全反射基础梳理]1．光疏介质和光密介质(1)折射率较小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相对的。
2．全反射当光从光密介质射向光疏介质时，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，反射光却越来越强。
当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°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°时的入射角叫做临界角。
(2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝1n。
4．发生全反射的条件当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射现象。
要点精讲]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。
(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。
(3)光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，并不指它的密度大小。
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，sin C ＝1n。
(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。
[例题 ] 某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，那么以下光路图中正确的选项是(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sin C ＝1n ＝12，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，应选项D 正确。
2019-2020年高中物理 主要是全反射的教案设计 新人教版选修3-4
2019-2020年高中物理主要是全反射的教案设计新人教版选修3-4教育改革是时代的要求，是社会发展的需要。
新的中学物理课程标准对物理课程的改革提出了要求。
中学物理课程基本理念是：（1）以学生发展为本，全面提高学生的基本科学素养。
（2）强调科学探究过程，培养创新精神和实践能力。
（3）重视科学──技术──社会的紧密联系，倡导科学精神和人文精神的完美结合。
（4）增加教育的选择性，让所有的学生都受到必需的、有区别的物理教育。
（5）实现学习、训练和评价方式的多元化，增强学生自主学习的能力。
“以学生发展为本”，“强调科学探究过程”的课程理念，体现在课堂上就是学生由原来的“接受式”为主的学习转变为“探究式”为主的学习。
教学既要重视基本知识和基本技能，又要重视知识、技能的形成过程，发展学生的能力。
科学探究的基本过程是：提出问题、设计方案、搜集证据、分析证据、形成结论或假设、验证结论、交流报告、反思等。
一堂课仅40分钟，要完成整个探究过程几乎是不可能的。
这就要求在不同的课堂中，对探究能力目标要有所侧重，在整个教学过程中使学生获得全面的科学探究能力。
同样的学生，不同的教学内容要培养的探究能力目标是不同的；不同的学生、相同的教学内容培养的探究能力目标也会不同。
因此，要探究什么？怎样探究才能“让所有的学生都受到必需的、有区别的物理教育。
”这就需要教师的指导。
教师的指导作用主要有两方面：一是为学生能顺利开展探究性学习创设一定的问题情景，提供相关的资料、信息环境，二是在实施过程中关注教学目标的落实，引导探究、指出误区、把握探究方向，以及排除学生无法自己解决的困难，但不包办代替等。
在探究过程中，最有价值探究的地方是教师发挥指导作用的地方，在此处要让学生的思维得到充分的展开。
这个“最有价值的地方”存在何处？它存在于学生回答问题不完整、不科学之处；存在于学生用不同方式解决同一问题时；存在于学生对课堂内某一事件产生疑惑或露出兴奋的表情时……，这些地方是最容易激发学生的自主性和能动性，真正体现探究性学习的价值处，也是教师知道策略运用是否到位的检验场所。
人教版选修(3-4)13.7《全反射》word学案
【教学目标】1. 知道光的色散现象。
2•理解薄膜干涉中的色散现象，并了解薄膜干涉的应用。
3. 理解折射时的色散现象产生的原因。
4. 知道同一介质对不同色光的折射率不同。
重点：光的颜色色散 难点：光的颜色色散 【自主预习】 1、 光的颜色色散：(1) _________________________________________________________ 在双缝干涉实验中，由条纹间距 ？x 与光波的波长关系为 ___________________________________ ，可推知不同颜色 的光，其波长 ________ ，光的颜色由光的 _________ 决定，当光发生折射时，光速发生变化， 而颜色不变。
(2) _______________________________________________ 色散现象是指：含有多种颜色的光被分解为 ______________________________________________ 的现象。
(3) _________________________________________________ 光谱：含有多种颜色的光被分解后各种色光按其 ___________________________________________ 的大小有序排列。
红光与紫 光相比， _______ 频率大， _______ 绝对折射率大，在同种介质中 ________ 速度大。
2、 薄膜干涉中色散：以肥皂液膜获得的干涉现象为例：(1) ___________________________________ 相干光源是来自前后两个表面的 _ ，从而发生干涉现象。
(2) 明暗条纹产生的位置特点：来自前后两个面的反射光所经过的路程差不同，在某些 位置，这两列波叠加后相互加强，出现了 ___________ ，反之则出现暗条纹。
(3) 科学漫步：利用光的干涉检查平整度(自主阅读)3、 衍射时的色散：白光衍射时可观察到 _______ 条纹，是因为白光中包含了 _________ 的光， 衍射时不同色光的 ________ 不同，于是各种色光就区分开了，这就是衍射时的色散。
2024年高中物理全反射优质教案
2024年高中物理全反射优质教案高中物理全反射优质教案 1一、教材分析《全反射》是高中物理选修3—4的必修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。
本节就从光的折射入手，探讨了光发生全反射的条件，以及相关应用。
全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。
二、教学目标1、知识目标：（1）理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。
（2）培养学生观察、分析、解决问题的能力。
2、能力目标：（1）用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。
（2）启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。
3、情感、态度和价值观目标：（1）培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。
（2）感悟物理学研究中理论与实践的辨证关系。
三、教学重点难点重点：临界角的概念及全反射条件难点：全反射现象的应用四、学情分析学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性、和表面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。
五、教学方法1、教学方法采用直观、感性的'实验和视频，将演示实验与多媒体的模拟分析有机的结合起来。
课堂上，尽可能多的留给学生参与教学的思维空间。
恰当的设疑，引导学生猜想，再通过演示和多媒体分析，最后得出结论。
学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“设疑————猜想————实验————分析————结论”的研究方法2、学案导学：见后面的学案3、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1、学生的学习准备：结合学案预习本节内容。
人教版选修3-4 132 全反射 教案 word版含答案
课时13.2全反射1.知道光疏介质、光密介质,认识光的全反射现象。
2.知道产生全反射的条件,能解释全反射现象,会计算临界角。
3.知道全反射棱镜及其应用,初步了解光导纤维的工作原理。
重点难点:临界角的概念,全反射的原理及其应用。
教学建议:全反射现象在生活中常会遇到,本节从光的折射入手,探讨了光发生全反射的条件以及相关应用。
要理解“光密”和“光疏”的概念,不但要了解“密”与“疏”是相对而言的,还要让学生知道不能将光密与光疏跟介质密度的大小混同起来。
要正确理解临界角的概念,要知道折射角随入射角的增大而增大,而且反射光不断增强,折射光不断减弱。
全反射棱镜和光导纤维是全反射的应用,这部分内容有利于开阔学生视野,加深对全反射的认识。
导入新课:光亮的铁球,在阳光下很刺眼,将光亮铁球夹在试管夹上,放在点燃蜡烛的内焰上进行熏黑,再将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中,奇怪的现象发生了,放在水中的铁球变得比在阳光下更亮。
1.全反射(1)光密介质和光疏介质两种介质相比,折射率较大的叫①光密介质,折射率较小的叫②光疏介质。
(2)全反射当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生③折射和④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,反射光却越来越强。
当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,⑤折射光完全消失,只剩下⑥反射光,这种现象叫作全反射。
这时的入射角叫作⑦临界角。
(3)发生全反射的必要条件a.光由⑧光密介质射入⑨光疏介质;b.入射角⑩等于或大于临界角。
2.全反射棱镜截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜,当光线垂直任意一个表面射入时,在棱镜内部都能发生全反射,所以这样的棱镜叫全反射棱镜。
全反射棱镜的反射率大于(填“大于”或“小于”)平面镜的反射率。
3.光导纤维(1)光导纤维的工作原理:光在玻璃纤维内发生全反射,光沿锯齿路线传播。
(2)光导纤维传输信息的优点:容量大、衰减小、抗干扰性强。
1.光在光疏介质中传播速度大还是在光密介质中传播速度大?解答:光疏介质。
人教课标版选修3-4物理第十三章第二节《全反射》名师教案1
课题名称：全反射学习主题：全反射的现象和条件一、整体设计思路（教学设计的思路与学习价值分析）按照物理概念的形成过程，以实验现象研究为主线进行教学:直观感受→引导学生探索、质疑→经过分析形成假设→学生探究性实验验证猜想→通过概括形成概念→深化知识加以应用。
通过学生间的讨论、动手、合作及归纳，使学生对全反射的概念和条件的理解更加准确、丰富和全面。
最后通过全反射的应用，实现知识延伸，开拓学生的视野，浸润科学推理论证的科学思维，培养提出问题、解释、交流和合作的科学探究能力，渗透科学态度和社会责任的核心素养。
二、核心素养和教学目标（指向学生素养发展的目标设计）1. 通过体验和实验，激发学习物理的兴趣，养成良好的科学态度；2. 通过理论探究和实验探究，认识光的全反射现象，理解全反射的条件和临界角的概念，培养科学推理、科学论证的科学思维，培养观察、分析、解决问题的能力；3. 通过30°和60°的量化过程，巩固折射定律，渗透量变引起质变的辩证思想，建立不同问题间的联系与差异。
4. 通过解决逻辑困惑的过程，渗透质疑创新的科学思维，提出问题、收集证据、交流评估的科学探究精神，润透学科本质和科学态度。
5. 通过解释生活中的现象，理解临界角的概念并能定量应用；初步了解光纤的工作原理，开阔视野，紧密联系现代科技和社会问题，渗透社会责任。
三、学习内容分析（教学内容及内容结构分析，重点难点分析）“全反射”是人教版高中物理新课标教材《选修3-4》第十三章《光》第2节的内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。
本节从光的折射入手，在直线传播、反射、折射知识的基础上，进一步理解和应用折射定律和折射率，探讨了光发生全反射的条件以及相应的应用。
全反射现象研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为下一节“几种光具对光路的控制作用实验”的学习作了铺垫。
全反射现象及发生全反射的条件是本章的重点，也是本节的重点。
《全反射》教学设计-附学案
《全反射》教学设计教学分析1、“全反射”一节在教材中的地位和作用“全反射”是人教版高中物理新课标教材·选修3-4第十三章“光”第七节的内容。
“全反射”现象在生活中常会遇到，本节从光的折射入手，在直线传播、反射、折射知识的基础上，进一步理解和应用折射定律和折射率，探讨了光发生全反射的条件以及相应的应用。
全反射及发生全反射的条件是本章的重点。
本节内容与生产和科技应用联系紧密，体现了课堂知识与生产、科技的紧密联系。
所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。
2、教学对象分析我班是学校的重点班级，大部分学生基础相对较好，素质相对其他班级较高、理解能力较强，在教师的引导下敢于探索。
但部分学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观、片面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。
教学目标1、知识与技能目标1)、知道光疏介质和光密介质2)、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件，并能用来解释生活中的全反射现象3)、知道全反射棱镜及应用，初步了解光导纤维的工作原理，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响。
2、过程与方法1）通过实验演示、讨论、分析过程，使学生能用准确的语言归纳全反射现象，培养学生创新精神和实践能力。
2）启发学生积极思维，培养学生的归纳和语言表达能力。
3、情感态度与价值观1）激发学生学习物理的兴趣，养成良好的科学态度。
2）让学生在物理学习中感悟理论与实践联系的辨证关系。
3）培养学生观察、分析、解决问题的能力三、教学重点教学重点：全反射条件、临界角的概念及其应用四、教学难点1、临界角概念2、临界条件时的光路图及应用五、教学媒体，方法教学方法采用直观、感性的演示实验和多媒体视频辅助教学，将演示实验与多媒体的模拟分析有机结合起来。
课堂上，恰当的设疑，引导学生猜想，再通过演示和多媒体分析，最后得出结论。
人教高中物理选修3-4 光的全反射 优质-教学设计
《光的全反射》设计思路：“全反射”是学生在学习光的反射和光的折射定律的基础上研究的一种重要的光现象。
它在日常生活和科学研究方面都有广泛的应用，本节课以实验为主线，通过带有魔术色彩的互动游戏“消失的人民币”引入课题，大大提高了学生参与课堂的参与度；再通过学生分组做实验研究玻璃的全发射，让学生观察、分析，揭示全反射的现象及产生的条件，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面，明确临界角的计算，光密和光疏介质的区分；然后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野，并解释生活中的自然现象，让学生客观正确的认知未知世界。
学情分析：1.学生学习了光的反射定律，知道光遇到不同介质时要发生反射；2.学习了光的折射定律，折射率；3.知道光由一种介质进入另一种介质时，一般会发生反射和折射。
教学目标：1.知识与技能（1）知道什么是全反射现象、光疏介质和光密介质及相对性；（2）掌握临界角的概念和发生全反射的条件；（3）了解全反射现象的应用；（4）通过实验培养学生的观察能力，归纳出发生全反射的条件，培养学生的观察、归纳能力。
2.过程与方法（1）通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程；（2）通过分组实验，学会科学的实验方法——实验探究法。
3.情感、态度与价值观（1）从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣；（2）通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；（3）通过全反射现象应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物习惯。
重点和难点：1.重点：探究全反射现象；理解临界角的概念和全反射条件。
2.难点：全反射在实际中的的运用。
教学方法：情景教学法，实验探究法，演示法，观察法，比较法，归纳法。
教学用具：烧杯、矿泉水、人民币、圆底烧瓶、铁架台、半圆形玻璃砖、激光笔、光的折射全反射实验仪、半圆形塑料薄壁水槽、大水槽、多媒体设备教学模式：情境激趣、导入主题；师生互动、主体探究；归纳应用，解释现象教学环节教学内容教学方式设计意图情境激趣、导入主题互动游戏：消失的人民币教师出示一透明的玻璃杯，拿一张百元大钞，将人民币置于杯底，倒入矿泉水，让学生观察现象，并猜测钱是否存在杯底？提出问题：为什么在侧面看不见人民币呢？教师：真是水蒙蔽了我们的眼睛啊！为什么会有这些现象呢？到底是什么原理呢？带着这两个疑惑我们开始今天的探究之旅。
全反射教学设计高二下学期物理人教版选修34
高二物理选修34第十三章光第二节全反射教学目标：1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 理解光的全反射。
2.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题。
3.知道光导纤维及其应用。
教学重点：光的全反射教学难点：临界角判断能否发生全反射教学过程：一、导入新课、板书课题回顾：光发生折射的条件，光路可逆导入：上节我们学习了光的反射与折射，3.如果由光密介质到光疏介质一直增大入射角，会发生什么情况？二、出示目标、明确任务1.熟记光疏介质、光密介质的概念. 理解光的全反射。
2.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题。
清楚光导纤维及其应用。
三、学生自学、独立思考阅读课本4852页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点四、自学指导、紧扣教材1.阅读课本4850页全反射部分①通过阅读前两段，找到光疏介质和光密介质的定义，根据折射定律判断角度关系。
②阅读思考与讨论和实验，尝试解决其中的问题③阅读34段，找到全反射的定义和临界角。
发生全反射的条件④阅读思考与讨论和最后三段，找到光从介质射入空气中时，发生全反射的临界角和介质折射率的关系式，判断它们的大小关系，清楚知道一般物质的临界角。
并举例生活中的全反射现象。
⑤阅读例题，体会运用C与n的关系式解决问题。
2.阅读课本5052页全反射棱镜部分和光导纤维部分①通过阅读第一段，找到全反射棱镜的特征。
②通过阅读2段，找到光导纤维的定义③通过阅读3段，找到光导纤维导光的原理④通过阅读4段，找到光导纤维的结构⑤通过阅读5。
6.7.8段，找到光导纤维通信的特点五、自学展示、精讲点拨1.①不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。
光疏介质与光密介质是相对的根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质（例如由空气射入水）时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质（例如由水射入空气）时，折射角大于入射角。
②当光从水斜射入空气中，入射角继续增大，大于临界角时，便没有折射，只有反射了。
高中物理选修3-4教学设计7：13.2 全反射教案
13.2全反射1、教学目标一、知识与技能：（1）掌握全反射的定义，能够判断全反射的发生条件（2）理解临界角的概念，能够运用公式计算临界角二、过程与方法：（1）通过实验操作，能够明确知道全反射现象的发生过程（2）掌握利用全反射概念做光路图的要求和方法（3）能够利用全反射知识解释一些实验现象三、情感态度与价值观：（1）通过实验，培养学习物理的兴趣（2）通过对科学家事迹的介绍，感知科学家为科学献身的伟大精神2、教学重点1、全反射现象、临界角的计算2、全反射的应用教学难点全反射的应用，对全反射现象的解释教学过程：1）课堂导入演示Ⅰ：将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象．2）重点讲解1．全反射现象．光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象．那么满足什么条件就可以产生全反射现象呢？2．发生全反射现象的条件．(1)光密介质和光疏介质．对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质，叫光密介质，而光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射入光密介质时(例如由空气射入水)，折射角小于入射角；光线由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)，折射角大于入射角．既然光线由光密介质射入光疏介质时，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，会出现什么情况呢？演示Ⅱ：将半圆柱透镜的半圆一侧靠近激光光源一侧，使直平面垂直光源与半圆柱透镜中心的连线，点燃烟雾发生器中的烟雾源置于激光演示仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关．一束激光垂直于半圆柱透镜的直平面入射，让学生观察．我们研究光从半圆柱透镜射出的光线的偏折情况，此时入射角0°，折射角亦为零度，即沿直线透出，当入射角增大一些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察出反射角等于入射角，折射角大于入射角，随着入射角的逐渐增大，反射光线就越来越强，而折射光线越来越弱，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反射．(2)临界角C．折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用符号C表示．光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临界角C就是折射角等于90°时的入射角，根据折射定律可得：(3)发生全反射的条件．①光从光密介质进入光疏介质；②入射角等于或大于临界角．3．对全反射现象的解释．(1)引入新课的演示实验Ⅰ．被蜡烛熏黑的光亮铁球外表面附着一层未燃烧完全的碳蜡混和物，对水来说是不浸润的，当该球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象，而正对小球看过去会出现一些较暗的区域，这是入射角小于临界角的区域，明白了这个道理再来看这个实验，学生会有另一番感受．(2)让学生观察自行车尾灯．用灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利用全反射现象制成的仪器．在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清楚了．可先让学生观察自行车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象．引导学生注意生活中的物理现象，用科学知识来解释它，从而更好的利用它们为人类服务．(3)用激光演示仪的激光光源演示光导纤维传播光的现象，或用弯曲的细玻璃棒进行演示，配合作图来解释现象：从细玻璃棒一端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的另一端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样．实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几μm到100μm左右，而且是由内心和外套两层组成的，光线在内心外套的界面上发生全反射，如果把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像．(4)让学生阅读大气中的光现象——蒙气差，海市蜃楼，沙漠里的蜃景．3）问题探究探究问题1：光导纤维是如何传导光波的呢？探究过程:实验原理：利用光的折射规律探究光导纤维的传导实验器材：激光笔，盛水容器，水，丙烯树脂棒实验过程：1.分别让激光束从斜上方和斜下方射入水中，观察现象.激光在水与空气的界面上发生折射和反射.2.让已进入水中的激光束沿斜向射到水与空气的界面上.激光在界面上发生折射和反射，逐渐增大入射角，折射光线离法线越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强.当入射角增大到某一角度，折射光完全消失，只剩下反射光.3.让激光在丙烯树脂棒中传播并进行观察.让棒的一端面向光源，玻璃棒的下端就有明亮的光传出来.从玻璃棒的上端射进棒内的光线在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的下端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样.探究结论:光导纤维是利用光的全反射来传导光的，光纤是一种高纯度的石英玻璃，由纤芯和包层组成，光从一端射入时，在里面会发生全反射，从而使光从一端传送到另一端.探究问题2：研究在水面下方观察水面上方景物时看到的现象.探究过程：方法：利用光的折射知识、全反射知识、光的色散知识来解释.（1）如图1所示，水面外的景物射向水面的光线，凡是入射角0°＜i ＜90°时，都能折射入水中，被人看到.根据折射定律，在i=90°的临界条件下，有：n=r i sin sin ,sinr=n i sin =n1=sini 0. 因为水的临界角i 0=48.8°，所以倒立圆锥的顶角为：θ=2i 0=2r=97.6°.（2）水底发出的光线，通过水面反射成虚像，也可以在水底观察到.但是由于“洞”内有很强的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光（尤其是全反射光）造成的水底景象.如图2所示.图1图2图3（3）光线从空气进入水中要发生色散现象.红光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大.因为眼睛感觉光线是沿着直线传播的，所以在水中看到的彩色“洞”边呈彩色，且是内紫外红的.如图3所示.探究结论:在水下时，观察到的天空都集中在一个顶角为97.6°的倒立圆锥底面的“底洞”里；“洞”外是水底的景象；“洞”边呈彩色，且彩色的顺序为内紫外红.4）难点剖析知识点一全反射现象例1如图所示，ABCD 是两面平行的透明玻璃砖，AB 面和CD 面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面Ⅰ和界面Ⅱ，光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ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Ⅱ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Ⅱ上都不可能发生全反射现象[答案]CD[解析]在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不发生全反射现象，则选项C正确；在界面Ⅱ光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D也正确，选项C、D正确.误区警示有的同学认为在界面Ⅱ，光由光密介质进入光疏介质，只要入射角足够大，就可能发生全反射现象.这是错误的，错误的原因在于孤立地讨论光在界面Ⅱ能否发生全反射现象，而没有认识到光是由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，到达界面Ⅱ时光的入射角等于在界面Ⅰ的折射角，它的大小是受到折射定律限制的，因此在界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角.例2如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是（）A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射[答案]BCD[解析]垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上，其中通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零；由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射.方法归纳有关全反射现象的问题，关键是理解发生全反射的条件，其次是注意法线，并作出光路图，再根据入射角与临界角的关系来判断.知识点二折射与全反射例3已知介质对某单色光的临界角为C，则（）1A.该介质对单色光的折射率等于sinCB.此单色光在该介质中的传播速度等于c·sinC（c是光在真空中的传播速度）C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sinC倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的C sin 1倍 [答案]ABC [解析]由临界角的计算式sinC=n 1，得n=C sin 1，选项A 正确；将n=v c 代入sinC=n 1得sinC=c v ，故v=csinC ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，v=λf ，故sinC=c v =0λλ,λ=λ0sinC ，选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误.方法归纳准确地理解临界角及光在介质中传播的速度与介质折射率的关系，熟练地运用sinC=n 1和n=vc 进行分析推理是解题的关键. 例4一个半圆柱形玻璃体的截面如图所示，其中O 为圆心，aOb 为平面，acb 为半圆柱面，玻璃的折射率n=2.一束平行光与aOb 面成45°角照到平面上，将有部分光线经过两次折射后由半圆柱面acb 射出，试画能有光线射出的那部分区域，并证明这个区域是整个acb 弧的一半.[答案]见[解析][解析]能射出的那部分光线区域如图所示.证明：根据折射定律n=sini/sinr 知sinr=sini/n=sin45°/2=21，可见r=30°，由全反射临界角sinC=n 1=21知C=45°，由图知①号典型光线有 ∠aOd=180°-［C+(90°-r)］=180°-［45°+(90°-30°)］=75°对②号典型光线有∠bOe=180°-［C+(90°+r)］=180°-［45°+(90°+30°)］=15°可见射出区域为∠dOe 所对应的圆弧.因∠dOe=180°-∠aOd-∠bOe=180°-75°-15°=90°.故这个区域是整个acb 弧的一半.方法归纳折射类问题的分析方法一般是先作光路图，借助图形找出几何关系，尤其要注意在可能出现全反射情形下的折射问题，要点是求出临界角.例5半径为R 的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O 为圆心，已知玻璃的折射率为2，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°，一束光以与MN 平面成45°角的方向射向半圆柱形玻璃，求能从MN 射出的光束的宽度为多少？[答案]22R [解析]如图所示，进入玻璃中的光线①垂直半球面，沿半径方向直达球心位置O ，且入射角等于临界角，恰好在O 点发生全反射.光线①左侧的光线（如：光线②）经球面折射后，射在MN 上发生全反射，不能射出.光线①右侧的光线经半球面折射后，射到MN 面上的入射角均小于临界角，能从MN 面上射出.最右边射向半球的光线③与球面相切，入射角i=90°，由折射定律知：sinr=ni sin =22，则r=45°.故光线③将垂直MN 射出.所以在MN 面上射出的光束宽度应是OE=Rsinr=22R.巧解提示先画出光路图，再进行分析，分析时要注意全反射的条件，并要注意应用几条特殊的光线来分析问题.知识点三全反射现象的应用——光导纤维例6 如图所示，一根长为L 的直光导纤维，它的折射率为n.光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？（设光在真空中的光速为c ）[答案]cL n 2 [解析]由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象.要使光线在导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小，光导纤维的临界角为 C=arcsin n1 光在光导纤维中传播的路程为d=CL sin =nL. 光在光导纤维中传播的速度为v=n c . 所需最长时间为t max =vd =nc nL =c L n 2. 方法归纳光导纤维是全反射现象的应用，其构造由内芯和外套组成，内芯的折射率大于外套，与此题相似的一类求极值的问题，极值存在的条件均与全反射临界角有关.5）训练提升1．光从介质a 射向介质b ，如果要在a 、b 介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是( )A ．a 是光密介质，b 是光疏介质B ．光在介质a 中的速度必须大于在介质b 中的速度C ．光的入射角必须大于或等于临界角D ．光的入射角必须小于临界角[答案] AC2．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[答案] C[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。
2全反射-人教版选修3-4教案
全反射-人教版选修3-4教案一、教学目标1.了解什么是光的全反射；2.掌握全反射的条件和特点；3.了解全反射在生活中的应用；4.培养学生的观察能力和实验操作能力。
二、教学重点1.全反射的概念和条件；2.了解全反射在生活中的应用。
三、教学难点1.如何进行实验观察；2.如何理解全反射的特点。
四、教学过程1. 导入（5分钟）•运用LED灯和玻璃杯进行实验。
•观察导师如何将突起的光线反射到玻璃杯里，引出全反射的概念。
2. 理论讲解（10分钟）•定义全反射的概念；•解释全反射发生的条件，在此过程中介绍什么是临界角；•讲解全反射在光导纤维中的应用；•引导学生理解机械波的反射和折射。
3. 实验操作和观察（30分钟）•将水倒入玻璃器皿中；•在水面上放置一个钱币，在不同角度观察钱币的状态，记录下结果；•调整入射水的角度，当入射角等于临界角时，观察钱币状态，并记录下结果。
4. 总结归纳（10分钟）•请同学汇报实验结果；•对比不同角度下钱币的状态，引出全反射发生的条件和特点；•给出全反射在生活、科技中的应用，如光导纤维、摄影、望远镜等。
5. 练习课（10分钟）•设计一些练习题目，帮助同学巩固掌握全反射的概念和条件。
五、教学方法•实验教学法：通过实验，引导同学观察物理现象，并且独立发现全反射的规律性。
•演示教学法：通过实验演示，让学生更形象地感受全反射的特点。
六、教学媒体•LED灯；•玻璃杯；•玻璃器皿；•钱币。
七、教学总结全反射是物理学中的基础知识，在光学、通信、光电子学等领域都有应用。
通过这节课的讲解，同学们不仅了解了全反射的概念和条件，掌握了实验的操作过程，并且理解了全反射在生活、科技中的应用。
2024-2025学年高中物理第十三章光7全反射教案3新人教版选修3-4
5.辅助材料：教材、教案、PPT课件、练习题、实验报告模板等，为学生提供丰富的学习资料和实践机会。
教学流程
（一）课前准备（预计用时：5分钟）
学生预习：
发放预习材料，引导学生提前了解全反射的概念、发生条件及应用等内容，标记出有疑问或不懂的地方。
解答：首先，我们需要计算入射角。根据折射定律，入射角i可以通过以下公式计算：
i = arcsin(n2/n1)
其中，n1是空气的折射率，n2是水的折射率。由于空气的折射率接近1，水的折射率约为1.33，所以入射角i约为：
i = arcsin(1.33/1) ≈ 48.7°
接着，根据反射定律，反射角r与入射角i相同，所以反射角r也为48.7°。
课堂
1.提问评价：在课堂上，我通过提问的方式了解学生的学习情况。例如，我提出关于全反射的概念、发生条件、应用等问题，让学生回答。通过他们的回答，我可以了解他们对全反射知识点的掌握程度。对于回答正确的学生，我给予肯定和鼓励；对于回答错误的学生，我及时给予指导和纠正，帮助他们理解和掌握全反射的知识。
2.观察评价：在课堂上，我通过观察学生的反应和学习态度来了解他们的学习情况。例如，我注意观察学生是否积极参与课堂讨论和实验，是否认真听讲和做笔记。通过观察，我可以了解他们对全反射的兴趣和参与度，以及他们的学习态度和努力程度。对于表现出积极学习态度和参与度的学生，我给予肯定和鼓励；对于表现出不积极的学生，我及时给予指导和激励，帮助他们提高学习兴趣和参与度。
肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。
布置作业：
根据本节课学习的全反射内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。
13.2 全反射 教案(人教版选修3-4)
13.2全反射(教师用书独具)●课标要求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．●课标解读1 .知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性．2 .理解全反射现象，掌握临界角的概念和全反射的条件．3 .利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题．4 .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．●教学地位光的全反射是光的反射和折射的交汇点，与日常生活及现代科学技术的发展紧密相关，同时也是高考的热点内容．(教师用书独具)●新课导入建议光亮的铁球在阳光下很刺眼，将铁球在点燃蜡烛上全部熏黑，然后把它浸没在盛有清水的烧杯中，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．把球取出，熏黑的铁球依然如故，如何来解释这种现象呢？通过这节课的学习，你将明白其中的奥妙．●教学流程设计课前预习安排1.看教材2.学生合作讨论完成【课前自主导学】步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效果步骤3：师生互动完成“探究1”教师讲解例题，并总结解题规律步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤6：完成“探究3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1(1)密度大的介质就是光密介质．(×)(2)两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质．(√)(3)光密介质和光疏介质具有绝对性．(×)1(1)全反射及临界角的概念①全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象．②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示．(2)全反射的条件要发生全反射，必须同时具备两个条件：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．(3)临界角与折射率的关系光由介质射入空气(或真空)时，sin_C＝1n(公式)．(4)全反射的应用①全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射改变光的方向．②光导纤维：由折射率较大的内芯和折射率较小的外套组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射．2 .思考判断(1)光从密度大的介质射入密度小的介质时一定能发生全反射．(×)(2)光纤通信的主要优点是容量大．(√)3 .探究交流为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？【提示】水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮．1 .如何理解光疏介质和光密介质？2 .怎样从折射光线、反射光线的能量变化理解全反射？3 .发生全反射的条件是什么？怎样理解临界角？1 .光疏介质和光密介质的理解(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角．(2)光疏介质和光密介质的比较(3)比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质．2 .全反射现象(1)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．(2)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．(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．(4)临界角①定义：刚好发生全反射(即折射角为90°)时的入射角为全反射的临界角，用C表示．②表达式：光由折射率为n的介质射向真空或空气时，若刚好发生全反射，则折射角恰好等于90°，n＝sin 90°sin C，即sin C＝1n.③不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射．1 .光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，只对一种介质，无法确定它是光疏介质还是光密介质．2 .分析光的全反射时，关键是根据临界条件画出恰好发生全反射的光路图，再利用几何知识分析边角关系．图13－2－1如图13－2－1所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径．来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，另一光线BN 恰好在N 点发生全反射．已知∠ABM ＝30°，求(1)玻璃的折射率．(2)球心O 到BN 的距离．【审题指导】 (1)由几何关系确定入射到M 点的光线的入射角和折射角，求出折射率．(2)由全反射知识结合几何关系求出O 到BN 的距离．【解析】 (1)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知，i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得n ＝sin r sin i ①代入数据得n ＝3②(2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角Csin C ＝1n ③设球心到BN 的距离为d ，由几何知识可知d ＝R sin C ④联立②③④式得d ＝33R ⑤【答案】 (1)3 (2)33R1 .光的反射和全反射均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．2 .光线射向两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射，折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了．1 .某种介质对空气的折射率是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，光由光密介质射向了光疏介质，由sin C ＝1n ＝12得C ＝45°＜θ1＝60°，故此时光在两介质的界面处会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故D 选项正确．【答案】 D1 .全反射棱镜是如何控制光路的？2 .光导纤维的工作原理是什么？3 .“海市蜃楼”和“沙漠蜃景”的成因是什么？1 .全反射棱镜用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜，其临界角约为42°，当光线垂直于直角边或垂直于斜边射入棱镜后，在下一个界面处的入射角为45°，由于大于临界角，光在该处发生全反射，若光垂直于直角边射入棱镜后，在斜边处发生一次全反射，从另一直角边射出，光的传播方向改变90°；若光垂直于斜边射入棱镜，在两个直角边处各发生一次全反射，光的传播方向改变180°.2 .光导纤维(1)构造及传播原理图13－2－2光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1 μm ～100 μm 左右，如图13－2－2所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维严格按相同的次序排列，就可以传播图像．(2)光导纤维的折射率图13－2－3设光导纤维的折射率为n ，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图13－2－3所示，则有：sin C ＝1n ，n ＝sin θ1sin θ2，C ＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n 2－1.由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝2，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比2大些．3 .对“海市蜃楼”的解释图13－2－4(1)气候条件：当大气比较平静且海面与上层空气温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小．因海面上的空气温度比空中低，空气的下层比上层折射率大．我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图13－2－4所示．(2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较大的下一层．(3)虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为光是从反向延长线方向发射而来的，所以地面附近的观察者就可以观察到虚像，且虚像成像在远处的半空中，这就是海市蜃楼的景象．如图13－2－5所示．图13－2－54 .对“沙漠蜃景”的解释(1)气候条件：夏天在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．(2)光路分析：从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．(3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影(图13－2－6)，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及．图13－2－6分析光的全反射、临界角问题要注意：1 .画出恰好发生全反射的光路图．2 .找出临界角，利用几何知识分析线、角关系，进行求解．(2013·大连八中检测)如图13－2－7所示，一根长为L 的直光导纤维，它的折射率为n .光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设真空中的光速为c)图13－2－7【审题指导】 (1)光导纤维是全反射现象的应用．(2)要分析所需最长时间的条件是什么．【解析】 由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全发射．要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小．光导纤维的临界角为C ＝arcsin 1n .光在光导纤维中传播的路程为d ＝L sin C ＝nL .光在光导纤维中传播的速度为v ＝c n .所需最长时间为t max ＝d v ＝nL c n＝n 2L c .【答案】 n 2L c与全反射有关的定性分析和定量计算全反射产生的条件是光从光密介质入射到光疏介质，且入射角大于或等于临界角．涉及的问题如：全反射是否发生、什么范围的入射光才能从介质中射出、折射光覆盖的范围分析、临界角的计算等，都需正确作出光路图，熟练应用几何知识进行分析和计算．2 .空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图13－2－8所示．方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下列给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图13－2－8效果的是()图13－2－8【解析】四个选项产生光路效果如图：则可知B项正确．【答案】 B在厚度为d 、折射率为n 的大玻璃板下表面，有一个半径为r 的圆形发光面，为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？【规范解答】 根据题意，作出光路如图所示，图中S 点为圆形发光面边缘上一点，由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA 确定，当入射角大于临界角C 时，光线就不能射出玻璃板了．图中Δr ＝d tan C ＝d sin C cos C ，而sin C ＝1n ，则cos C ＝n 2－1n ，所以Δr ＝d n 2－1. 故应贴圆纸片的最小半径R ＝r ＋Δr ＝r ＋d n 2－1. 【答案】 r ＋d n 2－1全反射问题的处理技巧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 .若光由光密介质进入光疏介质，则根据sin C ＝1n 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、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．1. 下列说法正确的是()A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小【解析】因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝c/n可知，同一束光在光密介质中的速度较小．【答案】BD2. (2013·南京一中检测)一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图13－2－9所示．设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b，a、b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b，则()图13－2－9A．n a>n b B．n a<n b C．v a>v b D．v a<v b【解析】由图可知，a光偏折程度大，则a光折射率大，由v＝cn知，a光速度小，故A、D正确．【答案】AD3 .如图13－2－10所示，一束平行光从真空垂直射向一块半圆形的玻璃砖的底面，下列说法正确的是()图13－2－10A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C．通过圆心的光线将沿直线穿过，不发生偏折D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面处产生全反射【解析】垂直射向界面的光线不发生偏折，因而光束沿直线射向半圆面，其中通过圆心的光线不偏折，由中心向外的光线，在从半圆进入真空时入射角逐渐增大，当入射角大于等于临界角时发生全反射．故正确答案为B、C、D.【答案】BCD4. 光线在玻璃和空气的界面上发生全反射的条件是()A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C．光从空气射到分界面上，入射角足够小D．光从空气射到分界面上，入射角足够大【解析】发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，入射角等于或大于临界角，故只有B项正确．【答案】 B5. 光在某种介质中传播的速度为1.5×108m/s，那么光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为多大？【解析】 由n ＝c v 可得：n ＝3.0×1081.5×108＝2. 再由 sin C ＝1n 可得：sin C ＝12，故C ＝30°.【答案】 30°。
高中物理选修3-4光全套教案（人教版）
⾼中物理选修3-4光全套教案（⼈教版）13、1光的折射⼀、三维⽬标知识与技能1、了解介质的折射率与光速的关系2、掌握光的折射定律3、掌握介质的折射率的概念过程与⽅法通过观察演⽰实验，使学⽣了解到光在两种介质界⾯上发⽣的现象(反射和折射)，观察反射光线、折射光线随⼊射⾓的变化⽽变化，培养学⽣的观察、概括能⼒，通过相关物理量变化规律的学习，培养学⽣分析、推理能⼒情感态度与价值观渗透物理研究和学习的科学态度的教育．实验的客观性与⼈的观察的主观性的⽭盾应如何解决，⼈的直接观察与⽤仪器探测是有差别的，我们应⽤科学的态度看待⽤仪器探测的结果⼆、教学重点光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定三、教学难点光的折射定律和折射率的应⽤．通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的⽅法四、教学过程（⼀）引⼊我们在初中已学过光的折射规律：折射光线跟⼊射光线和法线在同⼀平⾯内；折射光线和⼊射光线分居在法线的两侧；当光从空⽓斜射⼊⽔或玻璃中时，折射⾓⼩于⼊射⾓；当光从⽔或玻璃斜射⼊空⽓中时，折射⾓⼤于⼊射⾓．初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象，⽽我们今天要定量地进⾏研究（⼆）新课教学演⽰：将光的激光演⽰仪接通电源，暂不打开开关，将烟雾发⽣器点燃置⼊光的折射演⽰器中，将半圆柱透明玻璃放⼊对应的位置．打开开关，将激光管点燃，让⼀束激光照在半圆柱透明玻璃的平⾯上，让光线垂直于平⾯过圆⼼⼊射(沿法线⼊射)，观察折射情况：a．⾓度，b．明暗程度与⼊射光线进⾏对⽐．然后改变⼊射⾓进⾏记录，再次观察能量改变的情况．最后进⾏概括、归纳、⼩结1、在两种介质的分界⾯上⼊射光线、反射光线、折射光线的能量分配我们可以得出结论：随⼊射⾓的增⼤，反射光线的能量⽐例逐渐增加，⽽折射光线的能量⽐例逐渐减⼩2、经历了近1500年才得到完善的定律(1)历史发展：公元2世纪古希腊天⽂学家托勒密通过实验得到：A．折射光线跟⼊射光线和法线在同⼀平⾯内；B．折射光线和⼊射光线分居在法线的两侧；C．折射⾓正⽐于⼊射⾓．德国物理学家开普勒也做了研究(2)折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅⽿找到了⼊射⾓和折射⾓之间的关系将⼀组测量数据抄写在⿊板上让学⽣进⾏计算(⽤计算器)，光线从空⽓射⼊某种玻璃⼊射⾓i(°) 折射⾓r(°) i/r sini/sinr10 6.7 1.50 1.4920 13.3 1.50 1.4930 19.6 1.53 1.4940 25.2 1.59 1.5150 30.7 1.63 1.5060 35.1 1.67 1.5170 38.6 1.81 1.5080 40.6 1.97 1.51通过分析表中数据可以得出结论：⼊射⾓的正弦跟折射⾓的正弦成正⽐．如果⽤n来表⽰这个⽐例常数，就有这就是光的折射定律，也叫斯涅⽿定律演⽰：如果使光线逆着原来的折射光线到界⾯上，折射光线就逆着原来的⼊射光线射出，这就是说，在折射现象中光路也是可逆的．(在反射现象中，光路是可逆的)3．折射率n光从⼀种介质射⼊另⼀种介质时，虽然⼊射⾓的正弦跟折射⾓的正弦之⽐为⼀常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系，是⼀个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率i是光线在真空中与法线之间的夹⾓．r是光线在介质中与法线之间的夹⾓．光从真空射⼊某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率．相对折射率在⾼中不作要求．⼜因为空⽓的绝对折射率为1.00028，在近似计算中认为空⽓和真空相同，故有时光从空⽓射⼊某种介质时的折射率当作绝对折射率进⾏计算(2)折射率的定义式为量度式．折射率⽆单位，任何介质的折射率不能⼩于14．介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之⽐例1 光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°⼊射⾓，由该介质射⼊空⽓时，折射⾓为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得⼜根据介质折射率的定义式得r为在空⽓中光线、法线间的夹⾓即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹⾓30°．由(1)、(2)两式解得：所以r=45°．练习：这种玻璃中传播的速度之⽐是多少？9∶8(2)光线由空⽓射⼊某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直，已知⼊射⾓是53°，则这种介质可能是什么？⽔(3)⼀束宽度为10 cm的平⾏光束，以60°的⼊射⾓从空⽓射⼊折射17.3cm五、板书设计13、1光的折射1、在两种介质的分界⾯上⼊射光线、反射光线、折射光线的能量分配随⼊射⾓的增⼤，反射光线的能量⽐例逐渐增加，⽽折射光线的能量⽐例逐渐减⼩2、折射率n(2)折射率的定义式为量度式．折射率⽆单位，任何介质的折射率不能⼩于13、介质的折射率与光速的关系六、课后作业优化⽅案七、教学辅助⼿接线板、⽕柴、烟雾发⽣器及烟雾源、半圆柱透明玻璃⼋、课后反思本节课学⽣不好理解的地⽅在折射率的应⽤，需要⽼师耐⼼讲解，学⽣根据例题慢慢体会13、2全反射⼀、三维⽬标知识与技能1、理解光的全反射现象2、掌握临界⾓的概念和发⽣全反射的条件3、了解全反射现象的应⽤过程与⽅法通过观察演⽰实验，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，培养学⽣透过现象分析本质的⽅法、能⼒情感态度与价值观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、物品⼆、教学重点掌握临界⾓的概念和发⽣全反射的条件，折射⾓等于90°时的⼊射⾓叫做临界⾓，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界⾯上时，如果⼊射⾓等于或⼤于临界⾓就发⽣全反射现象三、教学难点全反射的应⽤，对全反射现象的解释．光导纤维、⾃⾏车的尾灯是利⽤了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠⾥的蜃景也是由于全反射的原因⽽呈现的⾃然现象光传播到两种介质的界⾯上时，通常要同时发⽣反射和折射现象，若满⾜了某种条件，光线不再发⽣折射现象，⽽全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象那么满⾜什么条件就可以产⽣全反射现象呢？2、发⽣全反射现象的条件(1)光密介质和光疏介质对于两种介质来说，光在其中传播速度较⼩的介质，即绝对折射率较⼤的介质，叫光密介质，⽽光在其中传播速度较⼤的介质，即绝对折射率较⼩的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的．例如：⽔、空⽓和玻璃三种物质相⽐较，⽔对空⽓来说是光密介质，⽽⽔对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射⼊光密介质时(例如由空⽓射⼊⽔)，折射⾓⼩于⼊射⾓；光线由光密介质射⼊光疏介质(例如由⽔射⼊空⽓)，折射⾓⼤于⼊射⾓既然光线由光密介质射⼊光疏介质时，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，会出现什么情况呢？演⽰Ⅱ将半圆柱透镜的半圆⼀侧靠近激光光源⼀侧，使直平⾯垂直光源与半圆柱透镜中⼼的连线，点燃烟雾发⽣器中的烟雾源置于激光演⽰仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关．⼀束激光垂直于半圆柱透镜的直平⾯⼊射，让学⽣观察．我们研究光从半圆柱透镜射出的光线的偏折情况，此时⼊射⾓0°，折射⾓亦为零度，即沿直线透出，当⼊射⾓增⼤⼀些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察出反射⾓等于⼊射⾓，折射⾓⼤于⼊射⾓，随着⼊射⾓的逐渐增⼤，反射光线就越来越强，⽽折射光线越来越弱，当⼊射⾓增⼤到某⼀⾓度，使折射⾓达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反射(2)临界⾓C 折射⾓等于90°时的⼊射⾓叫做临界⾓，⽤符号C表⽰．光从折射率为n的某种介质射到空⽓(或真空)时的临界⾓C 就是折射⾓等于90°时的⼊射⾓，根据折射定律可得：(3)发⽣全反射的条件①光从光密介质进⼊光疏介质②⼊射⾓等于或⼤于临界⾓3、对全反射现象的解释(1)引⼊新课的演⽰实验Ⅰ被蜡烛熏⿊的光亮铁球外表⾯附着⼀层未燃烧完全的演⽰Ⅰ将光亮铁球出⽰给学⽣看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏⿊，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进⾏熏制，⼀定要全部熏⿊，再让学⽣观察．然后将熏⿊的铁球浸没在盛有清⽔的烧杯中，现象发⽣了，放在⽔中的铁球变得⽐在阳光下更亮．好奇的学⽣误认为是⽔泡掉了铁球上⿊⾊物，当⽼师把试管夹从⽔中取出时，发现熏⿊的铁球依然如故，再将其再放⼊⽔中时，出现的现象和前述⼀样，学⽣⼤惑不解，让学⽣带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象碳蜡混和物，对⽔来说是不浸润的，当该球从空⽓进⼊⽔中时，在其外表⾯上会形成⼀层很薄的空⽓膜，当有光线透过⽔照射到⽔和空⽓界⾯上时，会发⽣全反射现象，⽽正对⼩球看过去会出现⼀些较暗的区域，这是⼊射⾓⼩于临界⾓的区域，明⽩了这个道理再来看这个实验，学⽣会有另⼀番感受(2)让学⽣观察⾃⾏车尾灯．⽤灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利⽤全反射现象制成的仪器．在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清楚了．可先让学⽣观察⾃⾏车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象．引导学⽣注意⽣活中的物理现象，⽤科学知识来解释它，从⽽更好的利⽤它们为⼈类服务(3)⽤激光演⽰仪的激光光源演⽰光导纤维传播光的现象，或⽤弯曲的细玻璃棒进⾏演⽰，配合作图来解释现象：从细玻璃棒⼀端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发⽣全反射，沿着锯齿形路线由棒的另⼀端传了出来，玻璃棒就像⼀个能传光的管⼦⼀样实际⽤的光导纤维是⾮常细的特制玻璃丝，直径只有⼏µm到100µm左右，⽽且是由内⼼和外套两层组成的，光线在内⼼外套的界⾯上发⽣全反射，如果把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像(4)让学⽣阅读⼤⽓中的光现象——蒙⽓差，海市蜃楼，沙漠⾥的蜃景⼀、全反射现象：光传播到两种介质的界⾯上时，光线不再发⽣折射现象，⽽全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象⼆、临界⾓C三、发⽣全反射现象的条件(1)光密介质和光疏介质(2)⼊射⾓等于或⼤于临界⾓六、课后作业优化⽅案七、教学辅助⼿全反射现象演⽰仪⼋、课后反思本节课实验效果不明显，下次应该⽤激光枪，使效果明显，学⽣易于理解13.3光的⼲涉⼀、三维⽬标知识与技能1、认识光的⼲涉现象及产⽣光⼲涉的条件2、理解光的⼲涉条纹形成原理，认识⼲涉条纹的特征过程与⽅法1、通过观察实验，培养学⽣对物理现象的观察、表述、概括能⼒2、通过观察实验培养学⽣观察、表述物理现象，概括其规律特征的能⼒，学⽣亲⾃做实验培养学⽣动⼿的实践能⼒⼆、教学重点波的⼲涉条件三、教学难点1、⼲涉的形成过程2、加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”四、教学过程1、从红光到紫光频率是如何变化的？频率由谁决定？（1）从红光到紫光的频率关系为：υ紫>………> υ红（2）频率由光源决定与传播介质⽆关。
新人教版高中物理选修3-4全反射教案
全反射教学要求:1、全反射现象及其发生条件;2、临界角的计算；3、全反射的应用。
重点和难点:全反射现象及其发生条件。
理科综合可考虑全反射的应用。
教学用具:水槽、光源等。
教学过程:一、光疏媒质与光密媒质1、定义:1)、光疏媒质:两种媒质中折射率较小的媒质叫做光疏媒质.2)、光密媒质:两种媒质中折射率较大的媒质叫做光密媒质.因C n =,对光疏媒质,n 较小,V 较大. 对光密媒质,n 较大,V 较小.故也可以说,对于两种媒质,光在其中传播速度较大的是光疏媒质,光在其中传播速度较小的是光密媒质.反过来说,同一种光在光疏媒质中传播速度较大,在光密媒质中传播速度较小. 即： V C n = 对光疏介质 n 较小 同一频率的光在其中传播的V 较大； 对光密介质 n 较大 同一频率的光在其中传播的V 较小。
2、理解:1)、光疏媒质光密媒质是相对而言的.只有对给定的两种媒质才能谈光疏媒质与光密媒质.没有绝对的光密媒质.如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n 水＝1.33 n 玻璃＝1.5~1.9 n 金刚石＝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)、光疏媒质与光密媒质的界定是以折射率为依据的,与媒质的其它属性(如密度等)无关.例如：水和酒精，n 水＝1.33＜n 酒精＝1.36，酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒。
二、全反射:1、全反射：当光从光密媒质进入光疏媒质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时,折射角等于900,此时,折射光完全消失入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射.2、临界角:1)、定义:光从光密媒质射向光疏媒质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字母C 表示.临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,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.当光由光密媒质射入光疏媒质时:若入射角i<C,则不发生全反射,既有反射又有折射形象.若入射角i ≥C,则发生全反射形象.2)、临界角的计算:A 、任意两种媒质:n 密、n 疏: :n 密对疏=疏密n n C o =sin 90sin ,故临界角C=)(sin 1密疏n n -=arcsin(密疏n n ).其中, :n 密、n 疏分别为光密媒质和光疏媒质的绝对折射率. B 、当光由某种媒质射入真空或空气时:n C C n 1sin 90sin arcsin 0=⇒= . 3、发生全反射的条件:1)、光从光密媒质射向光疏媒质;2)、入射角大于或等于临界角,即i ≥C.以上两个条件必须同时满足,缺一不可.三、全反射的应用:1、光导纤维—光纤通讯：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,直径只有几微米到100微米左右,内芯的折射率大于外套的折射率.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发生多次全反射后从光导纤维的另一端面射出,而不从外套散逸,故光能损耗极小. 图 1 如果把光导纤维聚集成束使其两端纤维排列的相对位置相同,这样的纤维束就可以传送图像,如图1所示.利用光导纤维可以弯曲传光,传像,可制作各种潜望镜,医用内窥镜等.如图2所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的一端面射入，当入射角i 在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。
人教版选修3-4 13.2 全反射 教案 Word版含答案(2篇)
课时13.2全反射1.知道光疏介质、光密介质,认识光的全反射现象。
2.知道产生全反射的条件,能解释全反射现象,会计算临界角。
3.知道全反射棱镜及其应用,初步了解光导纤维的工作原理。
重点难点:临界角的概念,全反射的原理及其应用。
教学建议:全反射现象在生活中常会遇到,本节从光的折射入手,探讨了光发生全反射的条件以及相关应用。
要理解“光密”和“光疏”的概念,不但要了解“密”与“疏”是相对而言的,还要让学生知道不能将光密与光疏跟介质密度的大小混同起来。
要正确理解临界角的概念,要知道折射角随入射角的增大而增大,而且反射光不断增强,折射光不断减弱。
全反射棱镜和光导纤维是全反射的应用,这部分内容有利于开阔学生视野,加深对全反射的认识。
导入新课:光亮的铁球,在阳光下很刺眼,将光亮铁球夹在试管夹上,放在点燃蜡烛的内焰上进行熏黑,再将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中,奇怪的现象发生了,放在水中的铁球变得比在阳光下更亮。
1.全反射(1)光密介质和光疏介质两种介质相比,折射率较大的叫①光密介质,折射率较小的叫②光疏介质。
(2)全反射当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生③折射和④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,反射光却越来越强。
当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,⑤折射光完全消失,只剩下⑥反射光,这种现象叫作全反射。
这时的入射角叫作⑦临界角。
(3)发生全反射的必要条件a.光由⑧光密介质射入⑨光疏介质;b.入射角⑩等于或大于临界角。
2.全反射棱镜截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜,当光线垂直任意一个表面射入时,在棱镜内部都能发生全反射,所以这样的棱镜叫全反射棱镜。
全反射棱镜的反射率大于(填“大于”或“小于”)平面镜的反射率。
3.光导纤维(1)光导纤维的工作原理:光在玻璃纤维内发生全反射,光沿锯齿路线传播。
(2)光导纤维传输信息的优点:容量大、衰减小、抗干扰性强。
1.光在光疏介质中传播速度大还是在光密介质中传播速度大?解答:光疏介质。
高中物理 第十三章 光 第2节 全反射教案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理教案
13.2全反射物理核心素养主要由“物理观念〞“科学思维〞“科学探究〞“科学态度与责任〞四个方面构成。
教学目标〔一〕物理观念观察激光在水中的全反射现象1、让光线透过杯壁射入水中2、用木杆作为接收屏，改变入射角度 观察全反射现象分组实验2：玻璃砖中的全反射1、引导学生认识仪器2、明确实验目的3、讲解实验原理4、总结实验过程光密介质和光疏介质1.概念：两种介质比较，折射率大的介质是光密介质，折射率较小的介质是光疏介质。
观察下表中给出的8中不同的介质，请大家思考，哪一种是光疏介质？哪一种是光密介质？你判断光疏介质与光密介质的依据是什么？8中不同介质的折射率2.理解〔1〕光密介质与光疏介质是相对而言的；〔2〕判断光密介质与光疏介质的依据是介质的折射率与其他因素无关；设问：我们知道介质的折射率反映了光在介质中运动速度的快慢，请问大家光在光密介质中运动的快，还是在光疏介质中运动的快？ vc n ，n 小，v 大；n 大，v 小。
〔3〕折射率的大小反映了光在介质中传播的速度大小。
折射率大的介质就是光在其中传播速度小的介质，折射率小的介质就是光在其中传播速度大的介质。
设问：有了光密介质和光疏介质的概念，我们如何定义全反射呢？二、全反射1、实验现象2、全反射定义当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的光学现象3、全反射条件〔1〕光线从光密介质射入光疏介质〔2〕入射角等于或大于某一角度三、临界角1、定义：折射角等于90度，折射光线刚好消失时的入射角2、计算公式： 1sin C n 再次明确全反射条件：1、从光密到光疏2、入射角等于或大于临界角例题：完成光路图总结反思1、必须用刻度尺作图2、现根据条件计算临界角3、对可知的角度进行标注，并进行必要的计算，以辅助作图四、全反射的应用1、全反射棱镜〔1〕截面为等腰三角形〔2〕光线垂直于一边入射〔3〕在玻璃内部，光线由玻璃射向空气时均发生全反射，无光线出射〔4〕优点：反射率高，失真小介绍应用2、光导纤维〔1〕结构：内芯和外套：内芯折射率更大〔2〕原理：光线在玻璃内部发生全反射，只在玻璃棒内沿着锯齿形路线传播〔3〕应用：①医学领域应用②光纤通信：容量大衰减小抗干扰性强解释引课实验[总结整节课内容][布置作业]。
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人教版高中物理选修3-4 全反射教案
教学要求:1、全反射现象及其发生条件;
2、＊临界角的计算；
3、全反射的应用。
重点和难点:全反射现象及其发生条件。
理科综合可考虑全反射的应用。
教学用具:水槽、光源等。
教学过程:
一、光疏媒质与光密媒质
1、定义:
1)、光疏媒质:两种媒质中折射率较小的媒质叫做光疏媒质.
2)、光密媒质:两种媒质中折射率较大的媒质叫做光密媒质.
因V C n =,对光疏媒质,n 较小,V 较大. 对光密媒质,n 较大,V 较小.故也可以说,对于两种媒质,光在其中传播速度较大的是光疏媒质,光在其中传播速度较小的是光密媒质.反过来说,同一种光在光疏媒质中传播速度较大,在光密媒质中传播速度较小. 即： C n = 对光疏介质 n 较小 同一频率的光在其中传播的V 较大；
对光密介质 n 较大 同一频率的光在其中传播的V 较小。
2、理解:
1)、光疏媒质光密媒质是相对而言的.只有对给定的两种媒质才能谈光疏媒质与光密媒质.没有绝对的光密媒质.
如：水、玻璃和金刚石三种介质比较，n 水＝1.33 n 玻璃＝1.5~1.9 n 金刚石＝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)、光疏媒质与光密媒质的界定是以折射率为依据的,与媒质的其它属性(如密度等)无关.例如：水和酒精，n 水＝1.33＜n 酒精＝1.36，酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒。
二、全反射:
1、全反射：当光从光密媒质进入光疏媒质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一
角度时,折射角等于900,此时,折射光完全消失入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做
全反射.
2、临界角:
1)、定义:光从光密媒质射向光疏媒质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角.用字
母C 表示.临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,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.当光由光密媒质射入光疏媒质时:
若入射角i<C,则不发生全反射,既有反射又有折射形象.
若入射角i ≥C,则发生全反射形象.
2)、临界角的计算:
A 、任意两种媒质:n 密、n 疏: :n 密对疏=疏密
n n C o =sin 90sin
,故临界角C=)(sin 1密疏n n -=arcsin(密疏n n
). 其中, :n 密、n 疏分别为光密媒质和光疏媒质的绝对折射率.
B 、当光由某种媒质射入真空或空气时:n
C C n 1
sin 90sin arcsin 0
=⇒= . 3、发生全反射的条件:
1)、光从光密媒质射向光疏媒质;
2)、入射角大于或等于临界角,即i ≥C.以上两个条件必须同时满足,缺一不可.
三、全反射的应用:
1、光导纤维—光纤通讯：
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,直径只有几微米到100微米左右,内芯的折射
率大于外套的折射率.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发生多次全反射后
从光导纤维的另一端面射出,而不从外套散逸,故光能损耗极小. 图 1
如果把光导纤维聚集成束使其两端纤维排列的相对位置相同,这样的纤维束就可以传
送图像,如图1所示.
利用光导纤维可以弯曲传光,传像,可制作各种潜望镜,医用内窥镜等.
如图2所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的
一端面射入，当入射角i 在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。
当入射角为i 时，光在棒的内侧面恰好发生全反射。
由图可知，光在左端面折射时的折射角r=C －2π
. 由折射定律得：C i r i n cos sin sin sin ==。
故有： C n C n i 2sin 1cos sin -==， 图 2
11sin 212-=-=n n i n 。
所以只要1arcsin 2-≤n i ，光将全部从右端面射出。
再如图3所示，一个横截面为矩形、折射率为n=1.5的
玻璃条被弯成900，一束平行光由A 端面射入。
若矩形边长
为d ，则只要曲率半径R ≥2d ，光均能从B 端射出。
由图可知，只要a 光线能发生全反射，则所有从A 端
入射的光均能发生全反射：sini=d R R +≥sinc=n 1=5
.11. 图 3 解得：R ≥2d.可见，光纤通迅中，只要光导纤维弯曲满足R ≥1-n d
，则光导纤维可以足
够细，楞弯成半圆及圆。
1、 蜃景的成因和规律：
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 从而形成一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4所示，设一束从远处景物A 发出的光线a 以入射角I 由折射率为n 处射入空气层。
由折射定律有：nsini=n 1sinr 1......(1) n 1sinr 1=n 2sinr 2. (2)
联立（1）、（2）式可得： nsini=n 2sinr 2 依此类推：nsini=n c sinc, sinc=c
n n sini. 可见，当n i 一定时，从下层空气进入上层
空气的入射角不断增大，当增大到由某两层空气
的折射率决定的临界角时，就会全反射。
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。
作业：P195(1)~(5)
《基础训练》第六节。