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第四章 光
选择性必修一 人教版
2.全反射
我们生活在一个充满光的世界。人类渴望光明，生物需要阳光，人类的感觉器官接收到的信息中，有90%的是通过眼睛。现在光学已经成为物理学的重要组成部分，在生活、生产和科学技术中有广泛的应用，光学是现代高科技领域中最前沿的科学之一。
导入新课
水中的气泡和叶子上的露珠看起来特别明亮；炎热夏天，柏油路面有时看起来特别明亮,像水洗过的一样。这又是为什么呢？
物理观念 理解全反射现象的本质，掌握光从光密介质射向光疏介质时发生全反射的条件，并能解释相关物理现象。
科学思维 能够通过实验观察和数据分析，推导出全反射的临界角公式，并运用该公式解决实际问题。
科学探究 通过实验探究，验证全反射现象的发生条件，培养学生的实验设计和操作能力。
科学态度 与责任 激发学生对光学现象的兴趣，引导学生关注科技发展，体会物理知识在现实生活中的应用价值。
学习目标
重点难点
重点 通过演示实验认识光的全反射现象，知道临界角的概念，理解全反射产生的条件；能够用全反射规律分析解决有关的问题。
难点 理解全反射产生的条件；了解全反射在技术上的应用。
一、全反射
一、全反射
1.光疏介质：折射率较小的介质（光在光疏介质中传播速度相对较大）。
2.光密介质：折射率较大的介质（光在光密介质中传播速度相对较小）。
特别提醒：
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。
如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比,酒精是光密介质。
一、全反射
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
i
r
光从光疏介质进入光密介质
光从光密介质进入光疏介质
i
N
N'
A
O
B
光疏介质
光密介质
r
入射角与折射角的那个较大？
一、全反射
光从光密介质进入光疏介质，入射角增大，折射角也增大，谁先达到90°？若继续增大入射角？
现象：随着入射角的逐渐增大的过程中，折射角逐渐增大 ；折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大；反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，所有光线全部反射。
一、全反射
全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，入射角逐渐增大到某一角度，光线全部被反射回原光密介质的现象。
临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于900角时的入射角叫做临界角。用C表示。
玻璃
空气
一、全反射
3.折射率与临界角的关系：（光由介质射入真空中）
界面
真空
介质
C
注意：
(1)只有光从介质射入真空（空气）的交界面时，才能这样求临界角。
(2)n越大，临界角越小，也就越容易发生全发射。
全反射在生活中有哪些应用？
全反射棱镜
光导纤维
二、全反射棱镜
全反射棱镜：玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。
与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。
二、全反射棱镜
二、全反射棱镜
自行车尾灯
潜艇潜望镜
二、全反射棱镜
对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消除多余的像．
当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产生多个像，一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银， 但是银面容易脱落．因此对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜．与平面镜相比,它的反射率高,几乎可达100%。
三、光导纤维
(1)原理：利用全反射原理
(2)构造：由折射率较高的玻璃内芯和折射率较低的外层透明介质组成，因为内芯的折射率比外套的大，所以，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
(3)优点：容量大、衰减小、抗干扰性强
三、光导纤维
三、光导纤维
三、光导纤维
光纤通信：光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。
一路光纤的传输能力理论值为二十亿路电话，一千万路电视。虽然光纤通信的发展历史只有20多年的，但是发展的速度是惊人的。
全反射
光疏介质与光密介质
光从光密介质射入光疏介质
全反射的条件
全反射棱镜及其应用
全反射现象：折射光线消失
入射角大于或等于临界角
光导纤维及其应用
四、练习与应用
B
1 一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体,如图甲所示,对其射出后的折射光线的强度进行记录,发现折射光线的强度随着θ的变化而变化,如图乙的图线所示,则下列说法正确的是(　　)
四、练习与应用
2.(光导纤维)在塑料瓶的侧面开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。让激光透过瓶子水平射向小孔,如图所示,激光将在水流内传播,关于这一现象描述正确的是(　　)
A.激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界面发
生了折射
B.激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度
C.瓶中液体折射率越大,越容易实现激光在液体内传播
D.激光器距水瓶越近,越容易实现激光在水流内传播
C
五、提升训练
1.如图所示是光线由空气射入半圆形或矩形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气中的光路图,O点是半圆形玻璃砖的圆心。关于下列图说法不正确的是(　　)
A.甲图中入射角大于折射角
B.乙图中光的传播路线不发生偏折
C.丙图中折射光线在玻璃砖的下界
面发生全反射
D.丁图中入射光线和出射光线平行
C
五、提升训练
解析　根据折射定律可知,甲图中入射角大于折射角,故A正确;乙图中光的入射方向与界面垂直,所以光的传播路线不发生偏折,故B正确;丙图中,根据几何关系可知,折射光线在玻璃砖的下界面的入射角等于上界面的折射角,所以不可能在下界面发生全反射,故C错误;丁图中,根据几何关系可知,折射光线在玻璃砖的下界面的入射角等于上界面的折射角,根据折射定律可知,光线在下界面的折射角等于上界面的入射角,所以入射光线和出射光线平行,故D正确。
五、提升训练
2.(2025·广东广州高二期中)如图所示,“阶跃型”光导纤维由“纤芯”和“包层”两个圆柱体组成,其截面为同心圆,中心部分是“纤芯”,“纤芯”以外的部分称为“包层”。下列说法正确的是(　　)
A.光导纤维只能传输可见光
B.光导纤维中“纤芯”的折射率小于“包层”的折射率
C.不同频率的光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的
时间相同
D.光从“纤芯”一端传到另一端的时间与从“纤芯”端面射入时的入射角有关
D
五、提升训练

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