高中物理 第4章 光的折射與全反射 第2節(jié) 光的全反射教案 魯科版選修34

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1、 第2節(jié) 光的全反射 課堂互動 三點剖析 一、全反射現(xiàn)象 不同折射率的介質(zhì)相比較，折射率大的叫光密介質(zhì)，折射率小的叫光疏介質(zhì).這里要特別注意：光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的，不是絕對的. 全反射現(xiàn)象 光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，通常情況下，在兩種介質(zhì)的界面上要同時發(fā)生反射和折射，但是，如果滿足一定的條件，折射光線就會消失，入射光全部被反射回來，這種現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象.這里不但要注意產(chǎn)生全反射的條件，還要注意要結(jié)合實驗來理解全反射現(xiàn)象，這也是學(xué)習(xí)物理的一種重要方法，因為物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué). 剛好發(fā)生全反射時的入射角，叫全反射的臨界角，當入射

2、角大于等于臨界角時，就會發(fā)生全反射.光從折射率為n的某種介質(zhì)進入真空或空氣時的臨界角C應(yīng)滿足sinC=. 【例1】一束光線由水中射向空氣，當入射角由0逐漸增大到90時，下列說法正確的是（ ) A.折射角由0增大到大于90的某一角度 B.折射角始終大于入射角，當折射角等于90時，發(fā)生全反射 C.折射角始終小于90，不可能發(fā)生全反射 D.入射角的正弦與折射角的正弦之比逐漸增大 解析：因為光線由水射向空氣，根據(jù)折射定律可知，nsinθ1=sinθ2 而n=1.33.所以存在折射時，總是θ2＞θ1，直到θ2=90（發(fā)生全反射）為止.發(fā)生全反射以后，折射光線不存在，折射定律不再適用.

3、該題中，發(fā)生全反射以前，入射角的正弦與折射角的正弦之比就是n,是一個常數(shù).選項B正確. 答案：B 二、全反射的條件及應(yīng)用 發(fā)生全反射要同時滿足下面兩個條件：一是光要從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；二是入射角等于或大于臨界角. 要注意觀察“光從玻璃射入空氣”的演示實驗中入射光線、反射光線、折射光線的方向變化及光線的亮度（能量）變化規(guī)律：入射角增大時，折射角增大，同時，折射光線的強度減弱（能量減小），而反射光線的強度增強（能量增大）；當入射角等于或大于臨界角時，折射光線的能量減弱到零，折射光線不再存在，反射光線和入射光線強度相同，即發(fā)生了全反射. 注意：在全面理解和掌握發(fā)

4、生全反射條件的同時，還要掌握發(fā)生全反射以前，增大入射角時，反射光線、折射光線的強度（能量）變化.在后面的學(xué)習(xí)中，也會用到這方面的知識. 【例2】 如圖4-2-1所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強度相同的光線，均由空氣射入到玻璃磚，到達玻璃磚的圓心位置.下列說法正確的是（ ) 圖4-2-1 A.三條光線中有一條在O點發(fā)生了全反射，那一定是aO光線 B.假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射 C.假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射 D.假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大 解析：三條入

5、射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會偏折.在直徑界面，光線aO的入射角最大，光線cO的入射角最小，它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，都有發(fā)生全反射的可能.如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是aO光線，因為它的入射角最大.所以選項A對. 假若光線bO能發(fā)生全反射，說明它的入射角等于或大于臨界角，光線aO的入射角更大，所以，光線aO一定能發(fā)生全反射，光線cO的入射角可能大于臨界角，也可能小于臨界角，因此，cO不一定能發(fā)生全反射.所以選項C對，B錯. 假若光線aO恰能發(fā)生全反射，光線bO和cO都不能發(fā)生全反射，但bO的入射角更接近于臨界角，所以，光線bO

6、的反射光線較光線cO的反射光線強，即bO的反射光線亮度較大.所以D對.本題應(yīng)選A、C、D. 答案：ACD 各個擊破 類題演練1 光由折射率分別為n1=1.33的水和n2=的玻璃射向空氣時的臨界角各是多大？ 解析：由臨界角公式 sinC= 可得水的臨界角 C1=arcsin=arcsin =48.8 玻璃的臨界角 C2=arcsin=arcsin=45. 答案：48.8 45 變式提升1 下列說法正確的是（ ) A.因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì) B.因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì) C.同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播

7、速度較大 D.同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小 解析：因為水的折射率為1.33，酒精的折射率為1.36，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)；由v=c/n可知，光在光密介質(zhì)中的速度較小.本題應(yīng)選是B、D. 答案：BD 類題演練2 在一個圓形輕木塞的中心插上一根大頭針,然后把它倒放在水面上,調(diào)節(jié)針插入的深度,使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水下的大頭針,如圖4-2-2,量出針露出的長度為d,木塞的半徑為r.求水的折射率. 圖4-2-2 解析：在調(diào)節(jié)針插入的深度后，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水下的大頭針，這個現(xiàn)象是光的全反射現(xiàn)象. 產(chǎn)生全反射的條件有兩條：（1）光從

8、光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角i大于或等于臨界角C. 當光從某種物質(zhì)射向真空（或空氣）時，其臨界角C為： sinC=,C=arcsin（n為介質(zhì)對光的折射率） 作圖，當A發(fā)出的光到達B點時恰以臨界角C入射，因此sinC=.在△AOB中：tanC=,而tanC== 由此求得n=. 答案：n= 變式提升2 如圖4-2-3所示，一條光線從空氣中垂直射到棱鏡界面BC上，棱鏡的折射率為，這條光線離開棱鏡時與界面的夾角為（ ） 圖4-2-3 A.30 B.45 C.60 D.90 解析：因

9、為棱鏡的折射率為，所以臨界角C應(yīng)滿足sinC=，所以C=45.作光路圖如圖所示.因光線從空氣中射到BC界面時入射角為零度，故進入BC面時不發(fā)生偏折，到AB面時由幾何關(guān)系知入射角i=60＞C，故在AB面上發(fā)生全反射，反射線射到AC面時，可知入射角α=30＜C,所以在AC面上既有反射光線又有折射光線.由n=得sinr=,r=45，所以該折射光線與棱鏡AC面夾角為45；又因從AC面反射的光線第二次射到AB面上時，由幾何關(guān)系知其入射角為0,所以從AB面上折射出的光線與AB界面夾角為90. 答案：BD 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375