4.2 全反射 导学案—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版学案）
文档属性
| 名称 | 4.2 全反射 导学案—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版学案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 430.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-05 09:31:09 | ||
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文档简介
全反射
【学习目标】
1．知道什么是光疏介质和光密介质及相对性。
2．掌握临界角的概念和发生全反射的条件。
3．了解全反射现象的应用。
4．通过实验培养学生的观察能力，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力。
【学习重点】
探究全反射现象；理解临界角的概念和全反射条件。
【学习难点】
全反射在实际中的运用。
【学习过程】
一、光密介质和光疏介质
1．知识回顾（光的折射）：_________、________
情景：一束光线以相同的入射角从空气射入介质1和介质2时，若>，则介质1的折射率和介质2的折射率满足：_______。
1．比较空气、水、酒精、玻璃的折射率的大小？
2．物理学中，把折射率较小的介质称为_________，折射率较大的介质叫做_________。
3．光疏介质和光密介质是_______的，水相对空气是___________，但是它相对玻璃是__________。
4．根据折射定律可知，光从空气射入水中时，入射角_____折射角；而光从水中射入空气中时，入射角______折射角。由此得到一个很重要的结论：光从光疏介质射入光密介质时，折射角______入射角，光从光密介质射入光疏介质时，折射角______入射角。
二、全反射
1．问题讨论：光线从空气透过半圆形玻璃砖再射入空气，下列光路图中可能正确的是：（ ）
思考：对C图，若增大入射角，则折射角和入射角哪个先达到90°，当折射角达到90°时会发生什么现象，此时继续增大入射角，又会看到什么现象？
2．实验探究
将半圆形玻璃砖的半圆一侧靠近激光光源一侧，开始时激光垂直于半圆形玻璃砖的直平面（通过圆心）入射，此时入射角0°，折射角亦为0°，即沿直线透出，当入射角增大时，观察发生的现象。
3．现象：当入射角增大到某一值时，折射光线_________。此时继续增大入射角时，只有_______光线，没有_______光线。
4．临界角C：折射角等于_________时的入射角。
5．全反射：当光从一种介质射入另一种介质，入射角增大到某一角度，折射光完全消失，只剩反射光的现象。
6．发生全反射的条件：
（1）_____________________________________；
（2）_____________________________________。
7．临界角C与折射率n的关系
猜想：临界角的大小可能与什么因素有关呢？
（1）在刚才的实验中如果将玻璃换成水，临界角会一样吗？
（2）如果临界角与介质有关，那么是与介质的什么性质有关呢？（光学性质）
（3）什么物理量反映介质的光学性质呢？（折射率n）
推导：
可见，临界角的正弦值与介质的折射率_________，即介质的折射率越大，临界角越_____。
三、全反射的应用
1．__________________________。
2．__________________________。
3．__________________________。
4．__________________________。
5．__________________________。
【课后练习】
一、单选题
1．光线从某介质射入空气中，当入射角为时，其折射角为，则这种介质的全反射临界角是（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，水下光源S向水面某处A点发射一束光线，出射光线分成a、b两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A．这是光的干涉现象
B．a光频率比b光频率小
C．在真空中，a光的传播速度比b光的传播速度大
D．若保持光源位置不变，增大入射角，则从水面上方观察，a光先消失
3．如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，O为荷叶圆心，O点的正下方A处有一条小鱼（可视为质点），已知O到A的距离，荷叶的半径，水的折射率，则（ ）
A．小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物
B．小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36cm
C．当小鱼上浮10cm时，水面上方的人不可能看到小鱼
D．当小鱼上浮10cm时，小鱼还能看到水面上方的景物
4．如图所示，a、b两束光从空气射入光纤后，光路恰好平行，射出光纤后，在空气中a、b会相交。比较内芯中的a、b两束光，a光的（ ）
A．频率小，通过光纤的时间短 B．频率小，通过光纤的时间长
C．频率大，通过光纤的时间短 D．频率大，通过光纤的时间长
5．如图所示，直角三角形为一棱镜的横截面，，。一束单色光与边成角从边的中点射入棱镜，棱镜对该单色光的折射率，该单色光从棱镜内第一次射出时的出射角为（ ）
A． B． C． D．
6．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（ ）
A．一部分在F点反射，一部分出射
B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出
C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射
D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长
二、填空题
7．当光线从________射入________时（以上两空均选填“光密介质”或“光疏介质”），如果入射角___________（选填“”或“”）临界角，就会发生全反射现象。
8．直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α=60°，已知这种玻璃的折射率n=，则：
（1）这条光线在AB面上的的入射角为_______；
（2）图中光线ab___________（填“能”或“不能”）从AC面折射出去。
9．如图，直径为d、长度的玻璃圆柱体，其中轴线为AB，一束光以入射角θ从A点射入，在侧面恰好发生全反射，经两次反射刚好传播到C点，已知光在真空中的传播速度为c，则该玻璃的折射率n=__________，入射角θ=__________，光从A传播到C的时间为__________。
三、解答题
10．科学家将某种新型材料制成了粗细均匀、半径为r的光导纤维束。如图所示，R为外圆的半径。用一束平行激光垂直于光导纤维的左端面入射，检测发现激光恰好不从侧面外漏时最少发生3次全反射后从光导纤维右端面垂直射出。求：
（1）此新型材料的折射率n；
（2）的值。
11．如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜，其中、，一束光线在纸面内垂直边射入棱镜，光线进入棱镜后射到边的E点，发现光线刚好不能从边射出。已知的长度为，的长度为，光在真空中的传播速度为c，取，。求：
（1）光线从边首次射出时折射角r的正弦值；
（2）光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．A
5．C
6．B
7． 光密介质 光疏介质
8． 45° 不能
9．
10．（1）；（2）
11．（1）；（2）
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【学习目标】
1．知道什么是光疏介质和光密介质及相对性。
2．掌握临界角的概念和发生全反射的条件。
3．了解全反射现象的应用。
4．通过实验培养学生的观察能力，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力。
【学习重点】
探究全反射现象；理解临界角的概念和全反射条件。
【学习难点】
全反射在实际中的运用。
【学习过程】
一、光密介质和光疏介质
1．知识回顾（光的折射）：_________、________
情景：一束光线以相同的入射角从空气射入介质1和介质2时，若>，则介质1的折射率和介质2的折射率满足：_______。
1．比较空气、水、酒精、玻璃的折射率的大小？
2．物理学中，把折射率较小的介质称为_________，折射率较大的介质叫做_________。
3．光疏介质和光密介质是_______的，水相对空气是___________，但是它相对玻璃是__________。
4．根据折射定律可知，光从空气射入水中时，入射角_____折射角；而光从水中射入空气中时，入射角______折射角。由此得到一个很重要的结论：光从光疏介质射入光密介质时，折射角______入射角，光从光密介质射入光疏介质时，折射角______入射角。
二、全反射
1．问题讨论：光线从空气透过半圆形玻璃砖再射入空气，下列光路图中可能正确的是：（ ）
思考：对C图，若增大入射角，则折射角和入射角哪个先达到90°，当折射角达到90°时会发生什么现象，此时继续增大入射角，又会看到什么现象？
2．实验探究
将半圆形玻璃砖的半圆一侧靠近激光光源一侧，开始时激光垂直于半圆形玻璃砖的直平面（通过圆心）入射，此时入射角0°，折射角亦为0°，即沿直线透出，当入射角增大时，观察发生的现象。
3．现象：当入射角增大到某一值时，折射光线_________。此时继续增大入射角时，只有_______光线，没有_______光线。
4．临界角C：折射角等于_________时的入射角。
5．全反射：当光从一种介质射入另一种介质，入射角增大到某一角度，折射光完全消失，只剩反射光的现象。
6．发生全反射的条件：
（1）_____________________________________；
（2）_____________________________________。
7．临界角C与折射率n的关系
猜想：临界角的大小可能与什么因素有关呢？
（1）在刚才的实验中如果将玻璃换成水，临界角会一样吗？
（2）如果临界角与介质有关，那么是与介质的什么性质有关呢？（光学性质）
（3）什么物理量反映介质的光学性质呢？（折射率n）
推导：
可见，临界角的正弦值与介质的折射率_________，即介质的折射率越大，临界角越_____。
三、全反射的应用
1．__________________________。
2．__________________________。
3．__________________________。
4．__________________________。
5．__________________________。
【课后练习】
一、单选题
1．光线从某介质射入空气中，当入射角为时，其折射角为，则这种介质的全反射临界角是（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，水下光源S向水面某处A点发射一束光线，出射光线分成a、b两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A．这是光的干涉现象
B．a光频率比b光频率小
C．在真空中，a光的传播速度比b光的传播速度大
D．若保持光源位置不变，增大入射角，则从水面上方观察，a光先消失
3．如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，O为荷叶圆心，O点的正下方A处有一条小鱼（可视为质点），已知O到A的距离，荷叶的半径，水的折射率，则（ ）
A．小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物
B．小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36cm
C．当小鱼上浮10cm时，水面上方的人不可能看到小鱼
D．当小鱼上浮10cm时，小鱼还能看到水面上方的景物
4．如图所示，a、b两束光从空气射入光纤后，光路恰好平行，射出光纤后，在空气中a、b会相交。比较内芯中的a、b两束光，a光的（ ）
A．频率小，通过光纤的时间短 B．频率小，通过光纤的时间长
C．频率大，通过光纤的时间短 D．频率大，通过光纤的时间长
5．如图所示，直角三角形为一棱镜的横截面，，。一束单色光与边成角从边的中点射入棱镜，棱镜对该单色光的折射率，该单色光从棱镜内第一次射出时的出射角为（ ）
A． B． C． D．
6．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（ ）
A．一部分在F点反射，一部分出射
B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出
C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射
D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长
二、填空题
7．当光线从________射入________时（以上两空均选填“光密介质”或“光疏介质”），如果入射角___________（选填“”或“”）临界角，就会发生全反射现象。
8．直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α=60°，已知这种玻璃的折射率n=，则：
（1）这条光线在AB面上的的入射角为_______；
（2）图中光线ab___________（填“能”或“不能”）从AC面折射出去。
9．如图，直径为d、长度的玻璃圆柱体，其中轴线为AB，一束光以入射角θ从A点射入，在侧面恰好发生全反射，经两次反射刚好传播到C点，已知光在真空中的传播速度为c，则该玻璃的折射率n=__________，入射角θ=__________，光从A传播到C的时间为__________。
三、解答题
10．科学家将某种新型材料制成了粗细均匀、半径为r的光导纤维束。如图所示，R为外圆的半径。用一束平行激光垂直于光导纤维的左端面入射，检测发现激光恰好不从侧面外漏时最少发生3次全反射后从光导纤维右端面垂直射出。求：
（1）此新型材料的折射率n；
（2）的值。
11．如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜，其中、，一束光线在纸面内垂直边射入棱镜，光线进入棱镜后射到边的E点，发现光线刚好不能从边射出。已知的长度为，的长度为，光在真空中的传播速度为c，取，。求：
（1）光线从边首次射出时折射角r的正弦值；
（2）光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．A
5．C
6．B
7． 光密介质 光疏介质
8． 45° 不能
9．
10．（1）；（2）
11．（1）；（2）
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