光的全反射教案

《光的全反射》教案

【教学目标】

1、知识与技能

①知道光疏介质和光密介质，认识光的全反射现象。

②理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，并能用来解释生活中的全反射现象。

③知道全反射棱镜及应用。

2、过程与方法

①通过实验演示、讨论、分析过程，让学生掌握物理规律的探究过程，加深对物理规律的理解。

②启发学生积极思考，培养学生的归纳和语言表达能力。

3、情感态度与价值观

①让学生在物理学习中感悟理论与实践联系的辨证关系，养成良好的科学态度。

②培养学生观察、分析、解决问题的能力

【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掌握临界角的概念；知道临界角是发生全反射的最小入射角.

②理解全反射现象的应用。

【教学方法】情景激学法、实验探究法

【教具】

玻璃杯(1个)、硬币(1枚)、水(一杯)、小铁球(1个)、试管夹(1个)、蜡烛(1根)、火柴(1盒)，激光演示仪(1台)、半圆形玻璃砖（1块）.

【课时】１课时

【教学过程】

一、创设情景，导入新课（让学生参与实验，并让学生知道物理与生活联系很紧密，激发学生学习的兴趣）

①演示实验：熏黑的铁球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。

②问题：生活中还有很多跟光有关的奇妙的自然现象，它们是怎么发生的呢？

今天我们就来学习与这些问题有关的现象——全反射现象。

二、探究规律，把握真理

(一)、实验探究全反射现象及其产生条件

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

后，让学生讨论并回答）

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：光从空气射入玻璃

实验2：光从玻璃射入空气

不同点：①光从空气射入玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃射入空气，入射角＜折射角；②光从空气射入玻璃，总是同时存在反射光线和折射光线；光从玻璃射入空气，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光从玻璃射入空气时，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光从玻璃射入空气时，折射角总大于入射角，当入射角增大到某个角度时折射角先达到90°（此时入射角还小于90°），这时恰好发生全反射。

引导学生思考：从实验中可以总结出发生全反射需要哪些条件？(设计几个“台阶”式问题，引导学生逐步深入地探讨出全反射条件。)

①两个实验现象不同的原因是什么？（实验1是光从空气射入玻璃，实验2是光从玻璃射入空气。） ②两种介质有什么不同？（空气的折射率小，玻璃的折射率大。）

③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，凡是光从折射率较大的介质射入折射率较小的介质（如水射入空气，酒精射入空气等）都有可能发生全反射现象。

④入射角要增大到某个角度才发生全反射，这个值多大，跟什么因素有关？(教师可由此问题引出临界角的概念)

(二)、引导学生总结以下几个概念规律 1、全反射现象:光从玻璃射入空气时，折射光完全消失，只剩下反射

光的现象称为全反射现象。

2、光疏介质和光密介质 （1）定义：任意两种介质相比较，我们把折射率较小的介质叫光疏

介质，折射率较大的介质叫光密介质。

（2）举例说明光密介质和光疏介质是相对的。

（3）同一种光在光疏介质中传播速度较大,在光密介质中传播速度较小

（4）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 。

3、临界角（C ）：

（1）定义：光从光密介质射入光疏介质时，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临界点。

（2）如何确定临界角？

①实验法：让光从光密介质射入光疏介质，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 。(学生自己推导，师生共同总结得出)

根据临界角定义可知：某介质射入空气时，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：空气射入某介质时，sini/sinr =n ，即：sin 90°/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。

（3）比较几种介质的临界角的大小（展示表格）。

（4）临界角越小，越容易发生全反射现象，如金刚石（钻石）、玻璃等。

4、全反射的条件：

①光从光密介质射入光疏介质；

②入射角≥临界角（i ≥C ）。

思考:光从玻璃射向水中会发生全反射吗?

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