2019学年高中物理教科版选修3-学案：第章 第3讲 光的全反射 含解析
高中物理选修三全反射教案
高中物理选修三全反射教案
课题：全反射
教学目标：
1. 知道全反射的定义和原理。
2. 掌握全反射的条件和规律。
3. 能够应用全反射解释物体在介质中的呈现。
教学重点：
全反射的定义和条件
教学难点：
解决实际问题中的全反射应用
教学准备：
投影仪、PPT、黑板、白板、水杯等材料
教学过程：
一、导入（5分钟）
通过展示一个水杨杯在水中发生全反射的现象，引出全反射的概念，并提出全反射在生活中的应用。
二、讲解（15分钟）
1. 给出全反射的定义和原理，并引入全反射的条件。
2. 分析全反射的规律，解释全反射的发生原因。
3. 通过实验或案例，帮助学生更好地理解全反射的概念和规律。
三、练习（15分钟）
1. 设计一些练习题，让学生巩固全反射的定义和条件。
2. 引导学生应用全反射解决实际问题，提高他们的思维能力。
四、拓展（10分钟）
1. 展示一些全反射在日常生活中的应用，激发学生的兴趣。
2. 放映相关视频或图像，增加学生对全反射的理解和认识。
五、总结（5分钟）
对本节课的重点内容进行总结，并强调全反射的重要性和应用价值。
六、作业布置（5分钟）
布置相关的习题和题目，让学生在家中进行巩固和拓展。
教学反思：
通过这节课的教学，学生能够全面了解全反射的概念和条件，掌握全反射的相关知识。
在教学中，要注重引导学生思考、提高他们的学习兴趣，让他们能够将所学知识运用到实际生活中，提高其应用能力和解决问题的能力。
高中物理第四章光的折射3光的全反射学案教科版选修3-4(2021年整理)
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3 光的全反射[学习目标］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.一、全反射现象及条件1。
光密介质和光疏介质(1)对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即折射率较大的介质叫光密介质；光在其中传播速度较大的介质，即折射率较小的介质叫光疏介质。
（2）光疏介质和光密介质是相对的。
2.全反射（1）定义：光从光密介质射到光疏介质的界面时,全部被反射回原介质的现象.(2)全反射的条件①光需从光密介质射至光疏介质的界面上.②入射角必须等于或大于临界角。
（3）临界角①定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角,称作这种介质的临界角。
②临界角C与折射率n的关系：sin C＝1 n .二、全反射的应用——光导纤维1。
光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射,从另一端射出.2.光导纤维的构造:由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大.当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生全反射.3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输速率高.4。
高中物理 4.3 光的全反射教案 教科版选修3-4
第三节 光的全反射教学目标一、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1.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.2.通过对蜃景现象的学习再次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）（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］（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 =n1 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—33.2.大气中的光现象(1)海市蜃楼(2)沙漠蜃景（学生阅读课本上的相关内容）（六）延伸拓展1.在全反射现象演示实验中，入射光为什么要正对O 点入射？若不这样会怎样？ （先让学生自己猜想、议论）［演示］学生将看到图19—34所示的情况（图中未画完所有的光路）.［教师］看到了吧，这样我们将眼花缭乱看得头晕.体会到设计者构思的巧妙了吗？这种做法就叫控制实验条件.是为了突出所要研究的问题.这是实验研究中常用的一种方法.想想你们以前做的实验中有哪些是控制实验条件的？［学生］验证牛顿第二定律实验让木板倾斜以平衡摩擦力.［学生］验证a ~F 关系时让m 不变.［教师］你们体会的很好.希望你们能学以致用.2.［投影］在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮杯侧.从水面上观察水中的试管.在试管内装上水，再观察记录你看到的现象，并作出解释（图19—35）.（学生课后到实验室做）三、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 （参考图19—36）.3.光导纤维的原理及它广阔的应用前景.4.自然界中的全反射现象水中的气泡，阳光照射下的露珠特别明亮.炎热夏天的马路有时看上去特别明亮等.四、布置作业课本P 18练习四（3）（4）（5）.五、板书设计。
2019-2020学年度人教版选修3-4 13.2光的全反射 教案(4)
《光的全反射》教案一、教学目标1、知识与技能掌握临界角的概念和发生全反射的条件；知道什么是光疏介质和光密介质；能判断什么情况下会发生全反射，了解全反射现象的应用；通过实验培养学生的观察能力、分析推理能力和创新思维能力。
2、过程与方法通过实验，学习探究科学的方法——比较法；通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程。
3、情感、态度与价值观体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣；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；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯。
二、重点和难点重点是全反射现象；难点是临界角概念和全反射条件。
三、教学方法：启发、讲练、探究相结合四、教具：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）五、主要教学过程(1)、引入新课多媒体PPT课件图片展示（1）海边的海市蜃楼（2）沙漠里面的海市蜃楼（3）公路上的海市蜃楼这些现象就是今天我们要讲的光的全反射的现象，那么怎样才能产生全反射现象呢？针对光在不同的介质中传播，以折射率的大小定义光密介质和光疏介质(2)、新课教学1、对于两种介质来说，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．强调: 光疏介质与光密介质是相对的从上表可以看出，空气折射率 其它介质的折射率，所以空气相对于表中其它介质来说是 介质。
2、实验探究：实验：一束激光从空气沿半径方向射向半圆形玻璃砖的半圆面(如图所示)。
教师通过PPT 课件讲解并强调实验的注意事项①光从光密介质射入光疏介质的入射点不在园表面，而在直线边界的圆心O ②用一张白纸，上面画好一条直线作为界面，并做好法线（虚线表示），其相交点与玻璃砖的圆心O 重合③激光笔开启的时候请大家注意不能当玩具，不要把激光束射入眼睛调整入射光的角度，在实验中观察入射光，反射光，折射光的变化情况，并 回答以下问题。
3、实验问答：(1)随着入射角的增大，反射角和折射角大小如何变化？折射角与入射角比较，哪个大？谁先达到90°？答： 随着入射角的增大，反射角和折射角都在增大，①光从玻璃→空气，折射角＞入射角；②光从玻璃→空气，折射角比入射角首先达到900。
教科版高中物理选修3-4.4.3 光的全反射(导学案)
第四章光的折射第三节光的全反射导学案【学习目标】1.准确理解临界角的概念和发生全反射的条件，提高分析光的全反射现象的能力2.自主学习，合作探究，学会用画光路的方法分析全反射现象3.激情投入，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响【学习目标解读】1.重点：掌握临界角的概念和发生全反射的条件2.难点：全反射的应用，对全反射现象的解释．【课前预习案】【使用说明】1.同学们要先通读教材，通过观察演示实验，理解光的全反射现象；知道什么是光疏介质，什么是光密介质；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. 概括出发生全反射的条件，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。
2.勾划课本并写上提示语、标注序号；3.完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。
（一）教材助读1、请画出一束光从空气射入水中时的光路图，并比较它们的入射角和折射角的大小关系2、根据光路的可逆性原理，若一束光逆着光折射的方向从水中射向空气，其光路图又如何？3、逐渐增大光在水中的入射角，根据光的折射定律可知，光进入空气的折射角该如何变化？（二）预习自测1.光从介质a射入介质b，如果要在ab介质的界面上发生全反射，那么必须满足的条件是（）A.a是光疏介质，b是光密介质 B 光在介质中a的速度必须大于光在介质中b的速度C光的入射角必须大于或等入临界角D必须是单射光2.光线从某介质射入空气中,当入射角为300时,其折射角为450,则这种介空气的临界界角是: ( )A.600B.450C.900D.3003.某介质的折射率为2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图所示的哪个光路图是正确的（）4.(2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授英国华裔科学家（高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯．高锟在"有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面"取得了突破性的成就．若光导纤维是由内芯和包层组成下列说法正确的是( )A．内芯和包层折射率相同，折射率都大B．内芯和包层折射率相同，折射率都小C．内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D．内芯和包层折射率不同，包层折射率较小＊＊5.如图示，一束平行光从真空中射向一块半圆形的折射率为1.5的玻璃砖，下列判断中正确的是（）A.在圆心的两侧R范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有在圆心的两侧2/3R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出不发生偏折D.圆心两侧2/3R范围外的光线将在曲面发生全反射【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。
2018-2019学年科教版选修3-44.3光的全反射课件(20张)
临界角
临界角：折射角等于90°时的入射 角叫做临界角，用符号C 表示． 若某介质的折射率为n，该介质在空气或 真空中发生全反射的临界角是多少？
N
B
O C
光疏介质
光密介质
N'
A
sin90 1 n sinC sinC 因而 ：
1 sin C n
鱼眼里的世界
鱼眼里的世界
例1、在水中的鱼看来， 水面上和岸上的所有 景物，都出现在顶角 约为97.6°的倒立圆锥 里，为什么？
发生全反射的条件
① 光从光密介质 进入光疏介质
N
900
C
② 入射角大于或 等于临界角C
光疏介质 光密介质
C
全 反 射
O
C
N'
A
练习一
光线在空气和玻璃的分界面上发
生全反射的条件是
(
) Ｃ
A.光从空气射到分界面上,入射角足够小 B.光从空气射到分界面上,入射角足够大 C.光从玻璃射到分界面上,入射角足够大 D.光从玻璃射到分界面上,入射角足够小
物理选修3-4
13--2、光的全反射（第1课时）
课题研究
中新网2004年3月16日电 据日本《读卖新闻》报道， 15日上午11时30分左右(北
京时间10时30分)，日本根
室市职员谷口博之在北海道 根室市海域的根室海峡上空，
观测到了船悬于半空的海市
蜃楼奇观，并将其拍摄下来。
海市蜃楼
全反射原理在生活中的应用 及对奇妙自然现象的解释
完成下列光路图
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．
全反射
光疏介质 时，不断增大入射角， 光密介质 射向________ 当光从________ 折射 光线越来越弱，反射 _____ ____光线越来越强 ，当入射角增 90° 大到某一角度，使折射角达到___ ，这时折射光线消失， 反射 光线，这种现象称为全反射。 只剩下_____
3.光的全反射-教科版选修3-4教案
3. 光的全反射-教科版选修3-4教案
一、教学目标
1.了解光的全反射的现象和条件；
2.掌握计算实际介质与光在两种介质分界面上全反射的临界角；
3.理解全反射的应用：光纤通信原理。
二、教学内容及步骤
1. 全反射现象
1.讲解光在密度不同、速度不同的介质中传播的过程；
2.演示全反射的现象，让学生感受全反射的美妙；
3.提问：为什么光会出现全反射的现象？学生在小组讨论并回答。
2. 全反射条件
1.讲解全反射的条件：当光由密度较大的介质入射到密度较小的介质中时，当入射角大于临界角时就会出现全反射；
2.计算实际介质与光在两种介质分界面上全反射的临界角。
3. 全反射的应用
1.讲解光纤通信的原理；
2.提醒学生切勿把光纤弯曲或弄断，以免折射至达不到全反射的条件，造成信号传输的不良影响。
三、教学重点和难点
1.教学重点：掌握实际介质与光在两种介质分界面上全反射的临界角；
2.教学难点：理解全反射的应用。
四、教学方法
1.讲解法：通过理论知识的讲解，使学生掌握光的全反射的现象和计算方法；
2.演示法：通过实验演示，让学生感受全反射的美妙；
3.讨论法：提问和小组讨论，促进学生思维的交流。
五、教学评价
1.通过考核作业，检测学生对光的全反射的理解程度；
2.收集学生的互动、讨论和提问情况，评估教学效果；
3.教师对课堂上表现优秀的学生及时给予肯定和激励，保持学生学习兴趣。
高中物理选修三全反射教案
高中物理选修三全反射教案在物理学的浩瀚知识海洋中，光的反射和折射现象无疑是最吸引人的章节之一。
特别是当光线遇到不同介质时，所展现出的全反射现象，不仅令我们着迷，更是现代光纤通信技术的理论基础。
今天，我们将一同探究这一迷人现象，并通过一份精心设计的高中物理选修三全反射教案，帮助学生建立清晰、系统的知识框架。
首先，我们需要明确什么是全反射。
当光从光密介质射向光疏介质时，在一定条件下，光线不会进入第二个介质而是完全反射回原来的介质。
这种现象称为全反射。
为了更有效地传授这一概念，教案将采用以下结构：一、引入新知通过日常生活中的例子，如水中的鱼看起来比实际位置更高，引入光的折射现象。
随后，提出问题：如果光线从水射向空气，情况又会如何？引导学生思考并自然过渡到全反射的概念。
二、知识讲解详细解释全反射的条件，即入射角大于临界角时发生的反射现象。
结合数学推导，展示临界角与两种介质折射率的关系，并通过实例计算加深理解。
三、实验操作设计实验让学生亲自观察全反射现象。
利用半圆形玻璃和激光笔，演示光从玻璃到空气的全反射，以及当改变入射角度时光线的路径变化。
四、深化理解讨论全反射的应用，例如光纤是如何利用全反射原理来传输信息的。
同时，探讨全反射对深海潜水员视觉的影响，以及在天文望远镜设计中的应用等。
五、课堂互动通过提问和小测验来巩固知识点，确保每位学生都能正确理解和应用全反射的概念。
六、总结回顾回顾全反射的定义、条件和应用，强调其在现代科技中的重要性，鼓励学生在生活中发现更多相关的例证。
通过这样的教案设计，学生不仅能掌握全反射的理论知识，还能通过实验和讨论深化理解，培养科学探索的兴趣和能力。
教师的角色是引导者和启发者，通过恰当的问题激发学生的好奇心，让他们在探索中找到答案，体验到学习的乐趣。
在教学过程中，重要的是保持公正客观的教学态度，尊重每个学生的学习节奏和风格。
适时给予鼓励和肯定，帮助他们建立自信，克服学习中的困难。
教科版高中物理选修3-4课件 4 光的全反射课件3
【例2】 光导纤维的结构如图4－3－1所示，其内芯和外套材
料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的
是
()
图4－3－1
ห้องสมุดไป่ตู้
课堂讲义
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面 发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面 发生全反射 C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面 发生折射 D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起 保护作用
预习导学
二、全反射条件 1．全反射的条件
(1)光需从 光密 介质射至 光疏 介质的界面上． (2)入射角必须等于或 大于 临界角． 2．临界角 (1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90° 时的 入射角 ，称作这种介质的临界角．
1 (2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝ n .
率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒 的表面发生多次 全反射 ，从另一端射出． 2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外 两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率 大 ．当光从 一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生 全反射 ． 3．光纤通讯的优点是容量 大 ，衰减 小 ，抗干扰能力强、传 播速率高.
1 2
，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，故选项D正确．
答案 D
课堂讲义
二、光导纤维 1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界
面上发生全反射． 2．优点：容量大，衰减小，抗干扰性强等． 3．应用：光纤通讯；医学上的内窥镜．
课堂讲义
图4－3－2
课堂讲义
最新教科版物理选修3-4学案：第4章 第3讲 光的全反射 Word版含解析
第3讲 光的全反射[目标定位] 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．一、全反射现象 1．光密介质和光疏介质(1)对于两种介质来说，光在其中传播的速度较小的介质，即折射率较大的介质叫光密介质；光在其中传播的速度较大的介质，即折射率较小的介质叫光疏介质．(2)光疏介质和光密介质是相对的．2．全反射：光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象． 二、全反射条件 1．全反射的条件(1)光需从光密介质射至光疏介质的界面上． (2)入射角必须等于或大于临界角． 2．临界角(1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角．(2)临界角C 与折射率n 的关系：sin C ＝1n.想一想 当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案 不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．三、全反射的应用——光导纤维1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射，从另一端射出．2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生全反射．3．光纤通讯的优点是容量大，衰减小，抗干扰能力强、传播速率高.一、对全反射的理解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，并没有绝对的意义．(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．(3)光若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，并不是它的密度大小．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1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．答案 C针对训练已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶解析根据发生全反射的条件，必须满足从光密介质射向光疏介质，故选项C正确．答案 C二、光导纤维1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．2．优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等． 3．应用：光纤通信；医学上的内窥镜．例2 光导纤维的结构如图1所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是( )图1A ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D ．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A 对．答案 A三、全反射的定量计算应用全反射解决实际问题的基本方法：(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质．(2)若光由光密介质进入光疏介质时，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(如三角函数、反射定律等)进行判断推理、运算及变换．例3 如图2所示为一圆柱中空玻璃管，管内径为R 1，外径为R 2，R 2＝2R 1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i 应满足什么条件？图2解析 光路图如图，设第一次折射的折射角为r ，全反射临界角为C ，折射率为n ，由折射定律有n ＝sin i sin r ，sin C ＝1n ；在图的三角形中，由数学知识可得：sin (180°－C )R 2＝sin r R 1.综上解得：i ＝30°，所以为保证在内壁处光不会进入中空部分，入射角i 应满足i ≥30°.答案 i ≥30°对全反射的理解1．(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108m/s ，光从该介质射向空气时( ) A ．介质的临界角是30°B ．大于或等于30°的所有角都是临界角C ．入射角大于或等于30°时都能发生全反射D ．临界角可能是60°解析 由n ＝c v ＝3×1081.5×108＝2，sin C ＝1n知临界角C ＝30°，所以A 、C 正确． 答案 AC全反射的应用及定量计算2.空气中两条光线a 和b 从虚线方框左侧入射，分别从虚线方框下方和上方射出，其框外光线如图3所示．虚线方框内有两个折射率n ＝1.5的玻璃全反射棱镜，下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图．其中能产生图3 效果的是( )图3解析 四个选项产生光路效果如图：由图可知B 项正确． 答案 B3．如图4所示，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形．有一半径为r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为( )图4A ．rB ．1.5rC ．2rD ．2.5r解析 画出一条光线传播的光路图，如图所示．根据几何关系可知，故选项C 正确．答案 C4．一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．解析 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n ＝sin r sin i式中，n 是玻璃的折射率，i 是入射角，r 是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘．由题意，在A ′点刚好发生全反射，故r ＝π2设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有sin i ＝L L 2＋h 2由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r 联立以上各式得n ＝1＋⎝⎛⎭⎪⎫h R －r 2答案1＋⎝⎛⎭⎪⎫h R －r 2题组一 光疏介质和光密介质 1．(多选)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，光在光密介质中的速度较小．答案 BD2．(多选)一束光从介质1进入介质2，如图1所示，下列对于1、2两种介质的光学属性判断正确的是( )图1A ．介质1是光疏介质B ．介质1的折射率大C ．光在介质1中传播速度大D ．光在介质2中传播速度大解析 光线从介质1射入介质2，从光路图可以看出入射角为：i ＝90°－60°＝30°，折射角为：r ＝90°－15°＝75°，入射角小于折射角，说明介质1是光密介质，折射率大，选项B 正确，A 错误；由n ＝cv可知光在介质2中的传播速度大，选项C 错误，D 正确．答案BD3．(多选)当光从光密介质射向光疏介质时( )A．反射光线的强度随入射角的增大而减小B．折射光线的强度随入射角的增大而减小C．当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零D．当入射角等于零时，反射光线的强度等于零解析反射光的能量随入射角增大而增大，折射光的能量随入射角的增大而减小，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零．答案BC题组二全反射现象及应用4．关于光纤的说法，正确的是( )A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D．在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大．载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的．所以，正确选项是C．答案 C5．(多选)以下哪些现象是由于光的全反射形成的( )A．在岸上能看见水中的鱼B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．用光导纤维传输光信号答案CD6．下列选项为光线由空气进入全反射玻璃棱镜再由棱镜射入空气的光路图．可以发生的是( )解析 光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A 正确．答案 A7．光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图2所示．下列论述：①光在介质1中的传播速度较大；②光在介质2中的传播速度较大；③光从介质1射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象；④光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象．其中正确的是( )图2A ．只有①③正确B ．只有①④正确C ．只有②③正确D ．只有②④正确解析 由图可知，介质1的折射率小于介质2的折射率．由n ＝cv可知，折射率越大，光在其中的传播速度越小，①正确，②错误；由全反射的条件可知，③错误，④正确．答案 B8．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O 时，下列情况不可能．．．发生的是( )解析 当光由空气射向玻璃的界面时，折射角小于入射角，选项A 错误，B 正确；当光由玻璃射向空气的界面时，折射角大于入射角；若入射角大于等于临界角，则发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，选项C 、D 都有可能．答案 A9．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图3所示．下列说法中正确的是( )图3A ．此介质的折射率等于1.5B ．此介质的折射率等于 2C ．入射角小于45°时可能发生全反射现象D ．入射角小于30°时可能发生全反射现象解析 由折射定律n ＝sin i sin r ，得介质的折射率n ＝sin 45°sin 30°＝2，选项A 错误，B 正确；因为光从空气射向介质，无论入射角满足什么条件都不能发生全反射现象，选项C 、D 错误．答案 B10.(多选)如图4所示，ABCD 是两面平行的透明玻璃砖，AB 面和CD 面是玻璃和空气的界面，分别设为界面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( )图4A ．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，都不能发生全反射现象，则选项C 正确，A 错误；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，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，B 错误．答案 CD 题组三 综合应用11.(多选)如图5所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，E 、F 分别为边AB 、BC 的中点，则( )图5A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行解析 在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3，A 正确；由光路的可逆性可知，在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错误；由公式λ介＝λ空气n，可知C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错误．答案 AC12．如图6所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出．图6(1)求该玻璃棒的折射率；(2)若将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．解析 (1)因为一细束单色光由MN 端面中点垂直射入，所以到达弧面EF 界面时入射角为45°，又因为恰好发生全反射，所以45°为临界角C ，由sin C ＝1n可知，该玻璃棒的折射率n ＝1sin C＝ 2.(2)如图所示，若将入射光向N 端平移，第一次射到弧面EF 上的入射角将增大，即大于临界角45°，所以能发生全反射.答案 (1) 2 (2)能13．图7为单反照相机取景器的示意图，ABCDE 为五棱镜的一个截面，AB ⊥BC ．光线垂直AB 射入，分别在CD 和EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC 射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)图7解析 根据光路图可知4α＝90°则入射角α＝22.5°，即临界角C ≤α 由sin C ＝1n ，得折射率最小值n ＝1sin 22.5°答案1sin 22.5°14.一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图8所示为过轴线的截面图，调整入射角α，光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为43，求sinα的值．图8解析 当光线在水面发生全反射时有sin C ＝1n，当光线从左侧射入玻璃杯时，由折射定律有n ＝sin αsin ⎝⎛⎭⎫π2－C ，联立以上两式并代入数据可得sin α＝73. 答案7315．如图9所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm.若已知水的折射率为n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)图9解析 设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员手到脚的实际长度为L ，由全反射公式得sin α＝1n，几何关系sin α＝R R 2＋h2，R r ＝L l得h ＝n 2－1·Llr ，取L ＝2.2 m ， 解得h ＝2.1 m. 答案 2.1 m16.如图10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：图10(1)玻璃的折射率； (2)球心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 rsin i①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C sin C ＝1n③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 答案 (1) 3 (2)33R。
高中物理第四章光的折射第3节光的全反射教案教科版选修3_4
第四章光的折射三、光的全反射教学目标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、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。
3、启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。
4、培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。
重点难点重点：临界角的概念及全反射条件难点：全反射现象的应用设计思想本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。
本节主要知识内容是全反射现象和全反射条件。
灵活运用推理假设，实验验证，分析归纳，比较等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法。
通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、同学进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。
教学资源《光的全反射》多媒体课件教学设计【课堂引入】问题：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。
【课堂学习】学习活动一：全反射现象问题1：什么是光密介质和光疏介质？不同折射率的介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质。
举例说明光密介质和光疏介质是相对的。
问题2：什么是全反射现象？演示实验：激光束射向半玻璃砖，观察反射、折射现象。
设疑：如果入射角变大，反射光线和折射光线可能怎么变化呢？学生猜想：①反射光，折射光全部消失。
②反射光消失，只有折射光线。
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第3讲光的全反射
[目标定位] 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．
一、全反射现象
1．光密介质和光疏介质
(1)对于两种介质来说，光在其中传播的速度较小的介质，即折射率较大的介质叫光密介质；光在其中传播的速度较大的介质，即折射率较小的介质叫光疏介质．
(2)光疏介质和光密介质是相对的．
2．全反射：光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象．
二、全反射条件
1．全反射的条件
(1)光需从光密介质射至光疏介质的界面上．
(2)入射角必须等于或大于临界角．
2．临界角
(1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角．
(2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝1 n .
想一想当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？
答案不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．
三、全反射的应用——光导纤维
1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射，从另一端射出．
2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生全反射．
3．光纤通讯的优点是容量大，衰减小，抗干扰能力强、传播速率高.
一、对全反射的理解
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，并没有绝对的意义．
(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．
(3)光若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，并不是它的密度大小．
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1 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
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．
答案 C
针对训练 已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、
1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )
A ．从水晶射入玻璃
B ．从水射入二硫化碳
C ．从玻璃射入水中
D ．从水射入水晶。