4.2全反射 （导学案）2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.2全反射导学案
学习目标:　
1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性。
2.知道光的全反射，会利用全反射解释有关现象(重点)。
3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图(重难点)。
4.了解全反射棱镜和光导纤维。
一、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质：折射率较________(填“大”或“小”)的介质。
(2)光密介质：折射率较________(填“大”或“小”)的介质。
(3)光疏介质与光密介质是________(填“相对”或“绝对”)的。
2．全反射现象
(1)全反射：光从______介质射入________介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，______光完全消失，只剩下________光的现象。
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于________时的入射角．光从________射入________时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝________。
(3)全反射发生的条件
①光从________介质射入________介质。
②入射角________________临界角。
思考与讨论：
“因为玻璃密度较大，所以一定是光密介质”，这种说法对吗？
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深化总结：
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质和光密介质的比较
光的传播速度 折射率
光疏介质 大 小
光密介质 小 大
(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。
(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。
2．全反射中的能量问题
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，即折射光的能量减小，反射光强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。
二、全反射棱镜
自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，你知道汽车灯光是从尾灯的哪面射过来的，又是在哪面发生的全反射吗？
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知识梳理：
1．全反射棱镜的形状：截面为______________三角形的棱镜。
2．全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生__________，与平面镜相比，它的反射率________，几乎可达100%，常用来代替平面镜来__________。
3．全反射棱镜的应用：________________、自行车尾灯、潜望镜等。
深化总结：
全反射棱镜改变光路的几种情况
入射方式 项目　 方式一 方式二 方式三
光路图
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光线方向改变角度 90° 180° 0°(发生侧移)
三、光导纤维
1．原理：利用了光的____________。
2．构造：由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的________，光传播时在______的界面上发生全反射。
3．光导纤维的应用
(1)光纤通信
①光导纤维的传播原理：光由一端进入，在内芯和外套的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而转变为声音、图像。
②光纤通信的优点：传输容量________、衰减________、抗干扰性及保密性强等。
(2)医学上的内窥镜：内窥镜有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行________，另一组把________________________传出供医生观察。
答案：
一、
1．(1)小　
(2)大　
(3)相对
2．(1)光密　光疏　折射　反射
(2)90°　介质　空气(真空)　　
(3)①光密　光疏　②等于或大于
思考与讨论
不对，光密介质和光疏介质具有相对性，如玻璃相对于水是光密介质，而相对于金刚石则是光疏介质。折射率与介质的密度没有必然联系，折射率是反映介质光学性质的物理量。
二、如图所示，光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180°。
知识梳理
1．等腰直角
2．全反射　很高　改变光的方向
3．双筒望远镜
三、
1．全反射　2.大　内芯与外套
3．(1)②大　小　
(2)照明　体内的图像