高中物理 第4章 光的折射与全反射 第2节 光的全反射 第3节 光导纤维及其应用学案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理学案VIP免费

第2节光的全反射第3节光导纤维及其应用1.理解光的全反射现象，会解释与全反射有关的一些现象.（重点）2.知道全反射的条件，能应用全反射条件解决有关问题.（重点＋难点）3.初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用.4.认识光纤技术对经济社会生活的重大影响，体会科学技术对社会进步的作用.一、全反射及其产生条件1.光疏介质和光密介质的概念对两种不同的介质，折射率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质.2.全反射现象（1）全反射及临界角的概念①全反射：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回光密介质的现象.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.（2）全反射的条件①光由光密介质射入光疏介质.②入射角大于等于临界角.（3）临界角与折射率的关系①定量关系：光由折射率为n的某种介质射入空气（或真空）时，sinC＝（公式）.②定性关系：介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射.1.（1）水的密度大于酒精的密度，水是光密介质.（）（2）光从水中射入空气中时一定能发生全反射.（）（3）光从玻璃射入水中时一定发生全反射.（）（4）水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射.（）提示：（1）×（2）×（3）×（4）√二、对全反射现象的解释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景.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°，如图所示.②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了180°，如图所示.能否用折射率为1.25的透明材料制成截面为等腰直角三角形的全反射棱镜？提示：不能.若n＝1.25，由sinC＝可知临界角C＝53°，光垂直射入棱镜时，在界面上的入射角为45°，小于临界角，不会发生全反射，所以不能用这种材料制造全反射棱镜.三、光导纤维及其应用1.光导纤维对光的传导原理：利用了光的全反射现象.2.光导纤维的构造光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径从几微米到几十微米之间，由内芯和外层透明介质两层组成.内芯的折射率比外层的大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射.3.光导纤维的应用——光纤通信光纤通信先将声音信号转换为光信号，利用光纤把光信号输出；到接收端再将光信号还原为声音信号.2.（1）光在光纤中传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射.（）（2）光纤通信的主要优点是容量大.（）提示：（1）√（2）√对全反射的理解1.正确理解光密介质与光疏介质（1）光疏介质和光密介质的相对性同种介质在不同的比较中结果可能不同.如水、水晶和金刚石，水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质.（2）光密介质和光疏介质与其密度的关系首先可以肯定的是它们没有任何关系，光密和光疏是从介质的光学特性来说的，而介质的密度是单位体积内含有物质的多少；前者具有相对性，而后者是绝对的.如水和酒精，酒精的密度比水小，但酒精和水相比，酒精是光密介质，水是光疏介质.（3）光密介质和光疏介质中光线与法线的夹角大小关系根据光路的可逆性可知，介质中的角为入射角还是折射角并不重要，重要的是根据n＝判断哪个介质中的角度大.无论是光从光密介质射入光疏介质还是光路与之相反，总是光密介质中的角度较小，光疏介质中的角度较大.2.对全反射现象的分析（1）全反射现象光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大，反射光增强，折射光减弱，继续增大入射角，当折射角达到90°时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原介质，当入射角再增大时，入射光仍被界面全部反射回原介质，这种现象叫全反射.（2）从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角...