2019_2020学年高考物理主题3光及其应用2全反射学案（必修1）

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1、2　全反射[学科素养与目标要求]　物理观念：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.了解全反射棱镜和光导纤维.科学思维：利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题.科学探究：采用实验观察、猜想、验证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等.一、全反射1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质.(2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质.(3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的.2.全反射现象(1)全反射：光从光

2、密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，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，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC＝.(3)全反射发生的条件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.二、全反射棱镜1.形状：截面为等腰直角三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高.(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小.三

3、、光导纤维1.原理：利用了光的全反射.2.构造：由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射.3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等.4.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等.1.判断下列说法的正误.(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象.(　×　)(2)光密介质是指密度大的介质.(　×　)(3)制作全反射棱镜的材料的折射率一定大于.(　×　)(4)光在光导纤维中的传播速度小于真空中的光速c.(　√　)2.一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则该介质的折射率为_______

4、_；逐渐增大入射角，光线将______(填“能”或“不能”)发生全反射；若使光发生全反射，应使光从______射入________，且入射角大于等于________.图1答案　　能　介质　真空　45°一、全反射当光从水中射向与玻璃的交界面时，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.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质.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.1.全反射现象(1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质.②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部

5、返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.②全反射的临界角C和折射率n的关系：sinC＝.(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，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，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射.例1　某种介质对空气的折射率是，一束光从该

6、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)(　　)答案　D解析　由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sinC＝＝，得C＝45°＜θ＝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.二、全反射棱镜如图所示，已知玻璃的折射率为1.5，甲图中当光线垂直BC面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？乙图中当光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？答案　45°　能发生全反射　45°　能发生全反射全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目方式一方式

7、二方式三光路图入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)例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2所示.方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是(　　)图2答案　B解析　四个选项的光路图如图所示：可知B项正确.三、光导纤维如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成.构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？答案　内芯的折射率大.因为当内芯的折射率大于外

8、套的折射率时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传到另一端.1.构造及传播原理(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维