全反射教学设计

教学设计

【教学课题】全反射现象

【教学目标】

1.知识目标

①理解全反射现象.

②掌握临界角的概念和发生全反射的条件.

③知道自然界中的一些全反射现象.

④知道光纤是利用全反射现象传播光信号的.

2.能力目标

①能通过演示实验进行观察和分析，归纳总结出什么叫光的全反射现象.

②能通过不同演示实验进行对比，从而得出发生全反射的条件.

③能运用所学知识解释自然界中的一些全反射现象.

3.情感目标

①体验从实验、观察、分析、比较等获取知识的成功喜悦，从而培养学生热爱实验、勤于思考、乐于探究的科学品质.

②通过全反射现象的应用，从而养成运用科学理论观察和分析周围事物的

习惯，并知道物理知识与现代科技的密切关系，进一步增强学习物理的兴趣.【教学重点】理解全反射现象；掌握临界角的概念和发生全反射的条件.【教学难点】

①知道临界角的概念；知道临界角是发生全反射的最小入射角.

②知道发生全反射的条件.

【教具】

激光演示仪(1台)、半圆形玻璃砖（1块）、光纤演示仪（1套）. 【课时】１课时

【教学过程】

一、设置疑问，导入新课

问题1：曾有几个在沙漠中迷路的人，突然发现前方不远处出现了城堡，于是他们就向城堡走去，但越走离城堡却越远……你们知道这是什么现象造成的吗？

问题2：你们见过海市蜃楼吗？在辽阔的海面出现了种种奇观，忽而是多

孔桥般的奇景，忽而显现出从未见过的岛屿，其间有清晰的高楼大厦，周围有冒烟的烟囱，在波涛滚滚的海面上展现出一幅多姿多彩的画卷。古人曾把这种现象认为是蜃（蛟龙）吐气而成的，你们认为是吗？那这种蜃景是怎样形成的呢？

今天我们就来学习与这些问题有关的现象——全反射现象。

二、新课教学

（一）全反射

实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的平侧面并指向圆心O。

实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的圆侧面并指向圆心O。

两个实验的入射角都从0°增大到90°的过程中，观察两个实验并比较两个实验现象的相同点和不同点。

提示学生观察: ①反射角、折射角随入射角的变化情况；②随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱变化情况；③圆侧界面和平侧界面的现象等。（教师演示两遍后，让学生分组讨论并回答）

相同点：①随入射角增大，反射角、折射角都增大；②随入射角增大，反射光增强，折射光减弱；③在圆侧界面，入射角皆为0°（即为垂直入射），光不偏离直线传播；而在平侧界面（直径AB的分界面），入射角不为0°，光偏离原直线传播（即发生了折射）。

由于在圆侧界面，光不发生偏折，沿原方向直线传播，故可以不考虑，而主要考虑平侧界面上光的传播规律，即比较平侧界面的两个实验：

实验1：空气玻璃

实验2：玻璃空气

不同点：①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气，入射角＜折射角；②光从空气→玻璃，总是同时存在反射光线和折射光线；光从玻璃→空气，当入射角增大到某一角度时折射角达到90°，折射光线消失，就只有反射光线了，此后入射角继续增大，也只有反射光线而无折射光线。

引导学生归纳：①光从玻璃→空气时，当入射角i大于或等于某一个角度时，折射光线消失，只剩下反射光线的现象，称为光的全反射现象。②光从玻璃→空气时，折射角总大于入射角，折射角先达到90°（此时入射角还小于90°），当折射角达到90°时的入射角称为临界角。

引思：两个实验现象不同的原因是什么？（实验1是光从空气→玻璃，实验2是光从玻璃→空气。）

两种介质有什么不同？（空气的折射率小，玻璃的折射率大，二者相对来说，空气是光疏介质，而玻璃是光密介质。）

是不是只有光从玻璃射入空气才会产生这种全反射现象呢？

通过大量实验研究证明，凡是光从光密介质→光疏介质（如水→空气，酒精→空气等）都有可能发生全反射现象。引导学生总结什么叫全反射现象？

1.全反射现象:光从光密介质→光疏介质时，折射光消失，只有反射光的现象。

引思：在什么情况下能产生全反射？

引导学生根据实验回答：光从玻璃（光密介质）→空气（光疏介质），且入射角大于或等于某个临界角时，能产生全反射。

2. 全反射的条件：

①光从光密介质→光疏介质；

②入射角≥临界角（i≥C）。

教师强调：在实验1中，光从空气→玻璃，虽然随入射角增大，反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，但只有量变过程而没有发生质变。而在实验2中，光从玻璃→空气，随入射角增大（但小于临界角），反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，这是一个量变过程；当入射角达到或大于临界角时，就发生了质变，折射光消失，发生了全反射现象。

3.临界角（C）：

（1）定义：光从光密介质→光疏介质时，折射角r =90°时的入射角。

强调：临界角是发生全反射的最小入射角（只有i≥C，才能发生全反射）。

随入射角增大引起全反射的过程，是一个由量变到质变的过程，而临界角是发生质变的关节点。

（2）如何确定临界角？

①实验法：让光从光密介质→光疏介质，调节入射角i的大小，使折射角r =90°，此时的入射角即为介质的临界角。

②计算法：据介质的折射率n求临界角C。

根据临界角定义可知：某介质→空气时，折射角r′=90°时，入射角i′=C。据光路可逆性，空气→某介质时，入射角i =90°时，折射角r =C。

据折射率的定义：空气→某介质时，sin i/sin r =n，即：

sin90°/sin C=n 则有：

sin C=1/n

由此可见，可据介质的折射率n计算临界角C；且n越大，sin C越小，则C越小。

4．比较几种介质的临界角的大小（P145表7-6）。

临界角越小，越容易发生全反射现象，如金刚石（钻石）、玻璃等。

自然界中有全反射现象吗？

（二）自然界中的全反射现象

①早晨看到植物叶面上的露珠晶莹明亮。

引导学生分析：露珠成椭球形，周围是空气，射入露珠的阳光有一部分在下表面（水→空气）发生全反射，这部分光很强，从露珠射出进入观察者眼中，因此感觉露珠晶莹明亮。

（以下情况学生自己分析）

②水中升起的空气泡看上去很亮。

③海市和沙漠地区的蜃景。

(三)全反射的应用——光纤

光纤（用导光性能很好的玻璃纤维制成）：利用全反射现象传播光信号。

演示：用光纤传送文字、图象或声音信号。