2 全反射
【课时学习目标与评价任务】:
学习目标 评价任务
1.通过问题情境分析,会判断光疏介质和光密介质。 评价任务1
2.通过实验探究和小组讨论,能说出全反射的概念和发生全反射的条件,会利用全反射解释有关现象。 评价任务2
3.通过观看视频和小组讨论,知道全反射棱镜和光导纤维的原理并能画出相应的光路图。 评价任务3 评价任务4
【学习过程】
【课前预习】
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。
3. 全反射棱镜
(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。
4. 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
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。
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。
【课中学习】
学习任务一:认识光疏介质和光密介质
问题1:如图所示,光从介质1入射到介质2中,请你判断哪个介质是光密介质?哪个介质是光疏介质?
问题2:酒精是光疏介质还是光密介质?是否可以通过比较介质密度来判断光密介质和光疏介质?
评价任务1:“因为玻璃密度较大,所以一定是光密介质”这种说法对吗?
学习任务二:探究全反射
问题2:请画出相应的光路图,并思考:
(1)逐渐增大入射角,折射角如何变化?
(2)哪个角先增大到90°?左图中的折射角可以增大到90°吗?
(3)当折射角增大到90°时,会出现什么现象?
【实验探究】观察光从玻璃进入空气时的现象并记录
入射角变化 折射角变化 反射光强度变化 折射光强度变化
0°
增大
增大到某一角度
【实验结论】
问题3:在刚才的实验中,已知玻璃的折射率为n,你能否根据已有知识求出发生全反射时的临界角C呢?【提示:折射定律】
问题4:判断下列哪种情况会发生全反射,并尝试总结发生全反射的条件:
评价任务2:在“消失”的花瓣魔术中,花瓣是画在纸片上的,而花蕊是画在密封袋外面上的。结合前面所学知识,请尝试完成光路图,找出花瓣“消失”的原因。
学习任务三:全反射的应用
问题:已知玻璃的临界角为32-42度,当光垂直棱镜(截面为等腰直角三角形)直角边和斜边入射时,会发生什么现象呢?请画出对应完整的光路图。
评价任务3: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?请画出相应的光路图。
【作图】已知玻璃的临界角为32-42度, =45°,请尝试画出光在玻璃棒中的传播路径。
评价任务4.星空小夜灯十分漂亮,打开时,我们发现塑料条的末端非常亮,就像夜空中的繁星那样,十分美丽,请你用所学知识尝试解释该现象。
【课后总结及反思】
你了解光疏介质、光密介质、全反射、临界角这几个概念,能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图么?