全反射 高中物理选修教案教学设计 人教版

第2节全反射

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道什么是光疏介质，什么是光密介质。

2、理解光的全反射。

3、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。

4、知道光导纤维及其应用。

（二）过程与方法

1、会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图。

2、会判断是否发生全反射并画出相应的光路图。

3、会用全反射解释相关的现象。

4、会计算各种介质的临界角。

（三）情感态度与价值观

体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法。

教学重点：

全反射条件，临界角概念及应用。

教学难点：

临界角概念、临界条件时的光路图及解题。

教学方法：

本节课主要采用实验观察、猜想、验证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等。

教学用具：

半圆形玻璃砖、光源等。

教学过程：

（一）引入新课

让学生完成图1及图2两幅光路图（完整光路图）

图1 图2

教师（待学生完成后）：如果两种介质是酒精和水呢？

图3 图4

学生顺利完成两图。

（二）新课教学

1、光疏介质与光密介质

（1）定义

光疏介质：两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质。

光密介质：两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。

（2）理解 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，没有绝对的光疏、光密介质。

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光疏介质与光密介质的界定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 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。

（3）根据2211sin sin θθn n =可知：

折射率大的介质中角度会较小。具体如下：

光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角。

光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。

（4）由 V

C n 可知： 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、全反射

（1）分析

当从光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角，入射角最大为90，而折射角总小于90°。而当光从光密介质射入光疏介质时，入射角小于折射角，当入射角到某一值时，折射角会大于或等于90°。

（2）实验

（3）定义：当光从光密介质进入光疏介质时，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介质中，这种现象叫做全反射。

3、临界角

（1）定义:光从光密介质射向光疏介质时,折射角等于900时的入射角,叫做临界角。用字母C 表示。

说明：临界角是指光由光密介质射向光疏介质时,发生全反射时的最小入射角,是发生全反射的临界状态，也是折射光刚好消失时的角度。

（2）临界角的计算:

现象：入射角增大时折射角也增大 现象：交界面上同时发生反射与折射

现象：入射角增大到一点程度时折射角等于

90度，折射现象消失，

完全反射

当光由某种介质射入真空或空气时: n C C n 1sin 90sin

arcsin 0

=⇒= 理解：折射率越大，临界角就越小，即越容易发生全反射。

（3）发生全反射的条件

①光从光密介质射向光疏介质；

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。

4、全反射的应用

（1）水中和玻璃中的气泡看起来特别亮

用全反射的理论分析：因为光在玻璃中传播，当碰到气泡时是从光密介质射入光疏介质，发生全反射现象，故看起来特别亮。

（2）全反射棱镜

（3）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。

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。

（三）课堂小结

本节课我们学习的知识主要有

1、光密介质和光疏介质

2、光的全反射

［CAI 课件］动态展示加文字说明：

（1）光在入射到两种介质的交界面处时，通常一部分光被反射回原来的介质，另一部分光进入第 Ⅱ种介质并改变了传播方向。

（2）当光由光密介质射向光疏介质时，当入射角等

于或大于临界角时，光全部被反射回原介质中去，称做全反射现象。

（3）当折射角增大到90°时的入射角称为临界角C（参考上图）。

3、全反射棱镜、光导纤维的原理及其应用。

（四）布置作业

完成“问题与练习”中的题目