高中物理 第4章 光的折射和全反射 第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用学案 鲁科版选择性必修第一册-鲁科版高中选择性必修第一册物理学案VIP免费

第3节光的全反射第4节光导纤维及其应用学习目标：1.[物理观念、科学思维]理解全反射现象和临界角的概念，知道光疏介质、光密介质和发生全反射的条件．2.[物理观念]能够解释全反射现象，了解全反射棱镜．3.[科学态度与责任]掌握光导纤维的工作原理及其重要应用．一、全反射及其产生条件1．全反射光从玻璃射入到空气中时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光都被反射回玻璃内，这种现象称为全反射现象．2．临界角刚好发生全反射(即折射角等于90°)时的入射角．用字母C表示．临界角和折射率的关系是sinC＝.3．光疏介质和光密介质两种介质比较，折射率较小的介质叫作光疏介质，折射率较大的介质叫作光密介质．4．全反射的条件(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于等于临界角．二、全反射现象1．解释全反射现象(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了全反射．(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率小，从远处物体射向地面的光线的入射角大于临界角时，发生全反射，人们就会看到远处物体的倒影．2．全反射棱镜(1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜．(2)光学特性：①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了90°.②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°.三、光导纤维及其应用1．构造把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝，再包上折射率比它小的材料，就制成了光导纤维，简称光纤．2．原理利用了全反射．3．光纤通信光纤通信中，先将传送的信息转换为光信号，通过光纤将光信号传输到接收端，接收端再将光信号还原为原信息．光纤网是信息社会的重要基石，“光纤到户”是信息社会的重要标志．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)光从空气射入水中时可能发生全反射现象．(×)(2)光密介质，是指介质的折射率大，密度不一定大．(√)(3)鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了全反射．(√)(4)光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成．(×)2．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是()A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶C[发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故只有C正确．]3．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大A[光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对、B错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错．]全反射光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象．(1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？(2)全反射发生的条件是什么？提示：(1)下面的介质折射率大．(2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角．1．对光疏介质和光密介质的理解(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．2．全反射规律(1)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．3．不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射．【例1】一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下...