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高中物理第十三章光 2 全反射学案新人教版选修3-4

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常见问题

1、2 全反射课堂探究一、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。例如：水晶(n1.55)对玻璃(n1.5)而言是光密介质，而对金刚石来说(n2.42)，就是光疏介质。同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的。2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。3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。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质。4光疏介质和光密介质的比较。光疏介质和光密介质的比较表光的速度折射率光疏介质大小光密介质小大光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中速度的大小或折射率的大小来判定是光疏介质还是光密介质。二、对全反射的理解当光从光密介质进入光疏介质时，入射角增大，折射角也随之增大，当折射角达到90时，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。对于全反射可以从以下三个方面来理解：1临界角：光从某种介质进入真空(或空气)时，刚好发生全反射时的入射角叫临界角，符号为C。n，故Carcsin。2从能量的角

2、度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，入射角增大，折射角增大。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，折射光强度减小到零，入射光的能量全部集中到反射光。3发生全反射的条件：光由光密介质射向光疏介质；入射角1大于或等于临界角C，即1C。光由光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行。三、全反射的应用光导纤维当光导纤维的折射率为多大时，就可以使以任意角度入射的光都能发生全反射？设光导纤维的折射率为n，当入射光线入射角为1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示。则有：sin C，n，C290，由以上各式可得sin 1。由图可知：当1增大时，2增大，而从光导纤维射向空气中光线的入射角减小。当190时，若C，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即有sin 90，解得n。由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比大一些。解决全反射问题的基本方法如下：(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

3、C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。类型一对光疏介质和光密介质的理解【例1】下列说法中正确的是()。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：本题考查对光疏介质和光密介质的理解。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可知，光在光密介质中的传播速度较小。答案：BD题后反思：要准确掌握光密介质和光疏介质的定义，注意光密介质和光疏介质都是相对而言的，折射率较大的介质是光密介质，折射率较小的介质是光疏介质。类型二发生全反射的条件【例2】如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法中正确的是()。A假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是光线aB假若光线b能发生全反射，那么光线c一定

4、能发生全反射C假若光线b能发生全反射，那么光线a一定能发生全反射D假若光线a恰能发生全反射，则光线b的反射光线比光线c的反射光线的亮度大解析：本题考查全反射的条件及能量。三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折。在直径界面，光线a的入射角最大，光线c的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能。如果只有一条光线发生了全反射，那一定是光线a，因为它的入射角最大，所以A项正确。假如光线b能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线a的入射角更大，所以，光线a一定能发生全反射，光线c的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，光线c不一定能发生全反射。所以C项正确，B项错误。假如光线a恰能发生全反射，光线b和c都不能发生全反射，但光线b的入射角更接近于临界角，所以光线b的反射光线较光线c的反射光线强，即光线b的反射光线亮度较大，所以D项正确。答案：ACD题后反思：解决本题时，主要应用了光的全反射条件，以及未发生全反射时不同入射角对应的反射光的能量关系。题目对全反射的规律进行了较为全面的考查，要求真正掌握发生全反射

5、的两个条件：从光密介质到光疏介质和入射角必须等于或大于临界角。类型三全反射的应用测量折射率【例3】半径为R的半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，光线沿半径方向从A处射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，另一条光线平行于光线从最高点B射入玻璃砖后，折射到MN上的D点，测得OD=，则玻璃砖的折射率多大？点拨：光在同一种光学器件里出现了两种光现象：一是全反射，二是光的折射，利用熟悉的光学规律，解决问题。解析：光线在O点恰好发生全反射，用公式：sin C由于光线和光线平行，所以临界角C是光线的入射角，用公式：n折射角由几何关系有：sin 解以上三式：n2.03。答案：2.03题后反思：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。任务型阅读在江苏高考英语试题中占有较大比重,考题形式以表格形和树状形为主,文章体裁以议论文、说明文为主,文章篇幅往往较长,阅读量大,但结构清晰。该题型综合性很强,思维含量较高,答案既要忠实于原文,又要不局限于原文,原词填空题和词性、词形变换题在逐渐减少,通过归纳总结得出答案的题逐渐增多,另外还有推断作者意图和态度的考题,这必将增加该题型的难度,所以得分一直偏低3

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