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。
高中物理选修3-4全反射
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 =n1sin 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 =n12.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P18练习四（3）（4）（5）.五、板书设计。
物理选修3-4人教新课标13.7全反射教案
13.7 全反射【【教教学学目目标标】】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。
【【重重点点难难点点】】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。
【教学方法】讲练结合【教学用具】课 件【【教教学学过过程程】】一、光密介质和光疏介质1、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。
2、光密介质和光疏介质具有相对性。
二、全反射1、全反射：光从光密介质射入光疏介质，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。
2、临界角：折射角等于90°（或折射光线恰好消失)时的入射角叫临界角。
sin901n sin sin nC C =⇒= 3、全反射的条件：（1）光由光密介质进入光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角。
4、反射和折射中的能量问题：（1）入射光的能量等于反射光的能量和折射光的能量之和；（2）入射角增大，反射光的能量增大，折射光的能量减小；（3）发生全反射时，反射光的能量等于入射光的能量。
5、常见全反射现象及应用：（1）常见全反射现象：如：水中或玻璃中的气泡看起来非常亮等等（2）应用：全反射棱镜、光导纤维【例1】潜水员在水探为h 的地方向水面观察时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为θ，则所观察到的圆形区域半径是多少?【例2】某人在水面上游泳，看见水底发光体在正下方，当他向前游了2 m 时恰好看不见发光体。
求发光体距水面的深度。
（n水=4/3）解析：如图所示，由于全反射，发光体发出的光仅能照亮以2 m 为半径的圆形水面。
由几何关系得：sin C =2222h + 又有sinC=n 1，故2222h +=43 h ≈1.76 m. 【例3】如图所示，一立方体玻璃砖放在空气中，折射率为n ＝1.50，平行光束从立方体的顶面斜射人玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，问：（1）这光线能否从侧面射出?（2）若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足什么条件？【【课课外外作作业业】】1、教材：P 5——（3）2、学海导航：P 2——4【【教教学学后后记记】】。
高中物理选修3-4教学设计6： 13.2 全反射教案
【正课】
实验1：水中的全反射
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
一、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
二、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：
1 sin 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
三、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】。
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。
13.2 全反射 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课
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=,sinr===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r i sin sin n i sin n1【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（ ）A.该介质对单色光的折射率等于B.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Csin 1D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍 【答案】 ABC【解析】 由临界角的计算式sinC=，得n=，选项A 正确；将n=代入sinC=得sinC=，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==,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=和n=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=.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°/=，可见r=30°，由全反射临界角sinC==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.C sin 1n 1C sin 1v c n 1cv c v 0λλn 1vc 2221n 121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，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】 R 【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==，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=R.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 ）222ni sin 2222【答案】 【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 光在光导纤维中传播的路程为d==nL. 光在光导纤维中传播的速度为v=. 所需最长时间为t max ===. 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】CcL n 2n 1CL sin n c v d nc nL c L n 2【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。
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
（2）讲授基本概念：采用PPT展示光的全反射的基本概念和条件，引导学生关注重点知识。
（3）实验观察：安排学生进行实验，观察光在介质界面上的反射和折射现象，让学生直观地了解全反射过程。
（4）小组讨论：让学生分组讨论光的全反射条件在实验中的体现，以及光在光纤中的传输原理。
详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解光的全反射的多样性或复杂性。
引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用光的全反射解决实际问题。
4.学生小组讨论（10分钟）
目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与光的全反射相关的主题进行深入讨论。
教学反思与总结
在教学光的全反射这一节内容时，我采用了讲授法、实验法、讨论法和案例研究法相结合的教学方法。通过开场提问、图片和视频展示、PPT讲解、实验观察、小组讨论和案例分析等教学活动，引导学生积极参与，激发学生的学习兴趣和主动性。
在教学过程中，我发现学生在理解光的全反射条件和光纤通信原理方面存在一定的困难。为了突破这一难点，我采用了实验观察和案例分析的方法，帮助学生直观地理解光的全反射现象，并通过实际应用案例，使学生了解光的全反射在现代科技领域的重要作用。同时，在小组讨论环节，鼓励学生相互交流、分享观点，共同解决难点问题。
板书设计
1.光的全反射概念
-光从光密介质进入光疏介质
-入射角大于临界角
-光线全部反射回原介质内
2.临界角
-入射光线与界面法线之间的夹角
-入射角等于临界角时，折射光线消失
3.全反射条件
-入射角大于临界角
-光线从光密介质进入光疏介质
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。
光的全反射-鲁科版选修3-4教案
光的全反射-鲁科版选修3-4教案一、教学目标1.了解光的全反射的概念和特点；2.掌握全反射角的定义；3.熟练掌握全反射的应用。
二、教学重点1.光的全反射的概念和特点；2.全反射角的定义。
三、教学难点1.光的全反射的应用。
四、教学内容及方法1. 全反射的概念和特点全反射是光线由光密介质射向光疏介质，入射角小于全反射角时发生的现象。
在全反射时，入射角等于反射角，折射角为90度。
教学方法:理论结合实例，通过讲解和练习，让学生了解全反射的概念和特点。
2. 全反射角的定义全反射角是指光线从光密介质射向光疏介质时，入射角达到某一临界角度时发生全反射的角度。
教学方法:通过举例，让学生理解全反射角的定义。
3. 全反射的应用全反射在生活中有很多应用，如光导纤维、激光加工等。
教学方法：通过实例，结合图像，让学生了解全反射在实际中的应用。
五、教学案例1. 全反射的实例将一根光导纤维插入盛有水的杯子中，向纤维中注入光线，当光线与纤维成一定角度时，光线会被纤维壁全反射。
这一现象在生活中使用广泛，如光纤通讯、医疗、激光加工等。
2. 全反射角的计算一束光线从水射向空气，已知入射角为45度，求全反射角。
解：空气的折射率为1，水的折射率为1.33，由折射定律知： >n1\sinθ1=n2\sinθ2当光线从水射向空气时，n1=1.33，n2=1，且θ2=90度，因此：>sinθ1=1/1.33θ1=48.75度由于θ1>全反射角，即θ1=θc，因此有：> θc=sin⁻¹(n2/n1)θc=sin⁻¹(1/1.33)θc=48.75度因此，全反射角为48.75度。
六、教学总结通过本节课的学习，学生们掌握了全反射的概念、特点、全反射角的定义以及在生活中的应用。
同时，学生们也通过实践和计算理解了全反射角的计算方法。
新人教版选修3-4高中物理全反射教案
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。
教学方法：启发式综合教学法 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：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 o=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
高中人教版物理课时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。
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。
高中物理人教版选修34《13.2全反射》教案
《全反射》的教案——基于新课程标准和理念的教学设计马永江苏常州第四中学一、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、过程与方法通过演示实验，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：实验探究法四、设计思路：本节课以实验为主线，通过一个带有魔术色彩的演示实验引入课题，再通过两个演示实验的对比，让学生观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，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。
最后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野。
五、主要教学过程1、引入新课演示一：用细铁丝穿过单摆小金属球，使其一端伸出作为把手，然后捏住把手，用蜡烛火焰的内焰将金属球熏黑，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，放在水中的铁球变亮了。
好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和刚才一样，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。
2、新课教学2.1实验探究演示二：实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面(如图1)。
实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖直边的圆心O（如图2）。
o图1 图2教师演示两遍实验后，让学生分组讨论后回答。
实验1现象：①当光沿着玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内。
全反射教学设计
全国首届大学生中学物理教学技能大赛设计者：庄琳《全反射》教学设计【教材分析】“全反射”是人教版高中物理教材选修3-4第十三章第七节的内容，是几何光学的一个重要知识点。
本节课的内容涉及直线传播、反射、折射的知识，从本质上进一步理解和应用折射定律和折射率，让学生有效体会和熟练应用光路可逆知识解决光的传播问题。
所以全反射既是新知识的学习，又是对前面所学知识的巩固和深化。
同时，全反射现象与生活和现代科技联系紧密，实现了课堂知识走向课外、走向生产、走向科技，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。
【设计理念】本节课始终贯穿“以学生为中心”的思想展开设计，具体突出在两方面：1、设疑法导入新课从心理学的角度来分析，正常情况下学生的心理处于一种平衡的状态。
当运用原有的知识经验不能对新的观点、现象进行解释或运用原来的方法对新的问题、困难不能解决时，也就产生了认知冲突，打破了原来的平衡状态。
当人心理失去平衡时，本能地会产生一种平衡的需求，从学习的意义上讲，就会产生新的学习需要。
这样学生全身心的潜能得到调动和挖掘，全身心投入，通过多种方式来建立心理平衡。
所以引入“全反射”知识之前，我设计让学生用已学的知识解题。
在此过程，学生遇到不能解决的问题，引发了认知冲突，激发学生对新学内容的兴趣，使学生产生了内在学习动机。
那么，在下面整节课的学习中，学生会注意力集中，主动积极地投入到新知识的学习之中，满足自己的需求，实现内心的平衡。
2、自主、合作探究“全反射”发生的条件由于本节课是概念和规律的教学，应该基于学生的认知规律和生活经验，宜采用直观、感性的实验归纳，避免向学生灌输物理概念和原理。
依据建构主义的学习理论强调的“一个人要获得一种同现实十分一致的建构体系绝非轻而易举，要经过大量的探索和试误过程”。
所以本节课主要采用“自主、合作、探究”型教学模式。
以问题为起点，以自主探究为轴心开展教学，力求使学生主动建构知识与技能，提升情感、态度与价值观。
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°。
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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及图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。
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。
图
7 图8
（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。
［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。
（3）让学生画出光线入
射到界面Ⅱ时的反射光路和
折射光路。
（学生顺利完成图10）
（4）观察实验 师：现在我们来研究光入射到界面Ⅱ时所发生的反射和折射现象。
转动玻璃砖，让光线在界面Ⅱ处的入射角渐增。
［问］你们看到了什么现象？
生甲：入射角增大，反射角和折射角都增大。
生乙：反射光越来越亮，折射光越来越暗。
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）
师：什么结果？
生：折射角达到90°时，折射光线没有了，只剩下反射光线。
师：这种现象就叫全反射。
3．发生全反射的条件
图
6
图9
图10
（1）临界角C
［要求学生根据看到的现象归纳］
（学生讨论思考）
生甲：入射角要大于某一个值。
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。
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： sin90
sin C =n 师：这样对吗？错在哪儿？
生甲：光不是从空气进入玻璃。
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
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？
生乙：光从玻璃进入空气。
师：可以概括为…
生：光从光密介质进入光疏介质。
师：很好，记住，是两个条件，缺一不可。
［投影例题］教材74页。
师生一起分析解决问题。
4．全反射的应用——全反射棱镜和光导纤维
（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。
（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。
如图11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n0；涂层为塑料，折射率为n1，且n1＜n0.
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n0=1.5，涂层的折射率n1=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。