《全反射》教案

第二节全反射

教学目标

一、知识目标

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、能力目标

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、德育目标

通过对蜃景现象的学习明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法.

●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、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI课件，使其有更生动的感性认识.

●教学用具

光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合）

●教学过程

一、引入新课

让学生甲到黑板前完成图19—21及图19—22两幅光路图（完整光路图）

图19—21 图19—22

（学生甲画图时遗漏了反射光线）

［教师］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？

［学生］有一部分被反射回去.

（学生甲补画上反射光线）

［教师］很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角…

［学生齐答］小于入射角.

［教师］光从水中进入空气时，折射角…

［学生齐答］大于入射角.

［教师］对.那么如果两种介质是酒精和水呢？

二、新课教学

（一）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19—21中的光密介质和光疏介质，再指出图19—23中的光密介质和光疏介质.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.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）

（二）全反射

（设置悬念，诱发疑问）

［教师］在图19—22和图19—23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）

［学生甲］对着图19—22说是折射到水中去吗？

［教师］你认为会出现图19—25这种情况吗？

（其余学生有的点头，有的犹疑）

［学生乙］应该没有了吧.

［学生丙］最好做实验看看.

［教师］好，那就让我们来做实验看看.

1.出示实验器材，介绍实验. ［教师］半圆形玻璃砖可以绕其中心O 在竖直面内转动如图19—26所示，入射光方向不变始终正对O 点入射.

继续转动玻璃砖，学生看到当折射角趋于90°时，折射光线已经看不见了，只剩下反射光线.继续转动玻璃砖，增大入射角，都只有反射光线.

（学生恍然大悟）

［教师］什么结果？

［学生］折射角达到90°时，折射光线没有了，只剩下反射光线.

［教师］这种现象就叫全反射.

（三）发生全反射的条件

1.临界角C

［要求学生根据看到的现象归纳］

图19—25 图19—26 图19—27

（学生讨论思考）

［学生甲］入射角要大于某一个值.

［教师］对，我们把这“某一值”称为临界角，用字母C 表示.

重复实验至折射角恰等于90°时停止转动玻璃砖.让前面的学生读出此时的入射角即临界角C 约为42°左右.

［教师］后面的学生看不见读数，那我现在告诉你们这种玻璃的折射率n =1.5，请你们算出这种玻璃的临界角.（学生觉得无从下手）

［教师启发］想想当入射角等于临界角C 时，折射角多大？ 学生领会，列出算式： sin90sin C =n ［教师］这样对吗？错在哪儿？

［学生甲］光不是从空气进入玻璃.

［教师］对了.你们自己改正过来.

学生列出正确计算式： sin90sin C =n

1 sin C =n 1 代入n 算得结果与实验基本相符. 教师点明临界角的计算公式：sin C =

n 1 2.发生全反射的条件

［教师］毫无疑问，入射角大于等于临界角是条件之一，还有其他条件吗？ ［学生乙］光从玻璃进入空气.

［教师］可以概括为…

［学生］光从光密介质进入光疏介质.

［教师］很好，记住，是两个条件，缺一不可.

3.巩固练习

（四）全反射的应用——光导纤维

1.学生阅读课本有关内容.

2.教师补充介绍有关光纤通信的现状和前景（附后）.

3.演示课本光纤实验，不过改用前面实验中的激光束来做，效果很好.

4.辅助练习［投影片］

如图19—32表示光在光导纤维中的传播情况，纤维为圆柱形，由内芯和涂层两部分构成.内芯为玻璃，折射率为n 0;涂层为塑料，折射率为n 1，且n 1＜n 0.光从空气射入纤维与轴线成θ角.光线在内芯侧壁上发生多次全反射后至纤维的另一端射出.若内芯的折射率n 0=1.5，涂层的折射率n 1=1.2，求入射角θ最大不超过多少度光线

才能在内芯壁上发生全反射. 参考答案：64.16°

（五）自然界中的全反射现象

1.水或玻璃中的气泡看起来特别的明亮,图解如图19—33.

图19—32