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1、高二物理学案 （人教版2019选择性必修一） 班级：_ 姓名：_ 学号：_ 4.2全反射【课前预习】1、了解光疏介质和光密介质及什么是光的全反射现象。2、知道全反射棱镜及其应用及光导纤维的工作原理，说明光纤维技术对社会经济生活的重大影响。3.重点：全反射条件，临界角概念及应用4.难点：临界角概念、临界条件时的光路图及解题。【课上探究】 知识点1：光疏介质与光密介质一、光疏介质和光密介质光疏介质光密介质定义折射率 的介质折射率 的介质传播速度光在 介质中的传播速度比在 介质中的传播速度小折射特点光从 介质射入 介质时，折射角小于入射角光从 介质射入 介质时，折射角大于入射角思考与交流 1自主思考
2、判一判(1)密度大的介质就是光密介质。( )(2)两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质。( )(3)光密介质和光疏介质具有绝对性。( )2.水是光密介质还是光疏介质？提示：光密介质和光疏介质是相对的，与折射率大的比是光疏介质，如与水晶相比；与折射率小的比是光密介质，如与空气相比。来源:Zxxk.Com3.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定谁是光疏介质或光密介质。几种介质的折射率和密度介质折射率密度空气1.000280.00129水1.331.00玻璃1.51.82.60酒精1.360.8金刚石2.423.52练习1：图中三种
3、介质分别为水晶、金刚石、水，试判断分别代表哪一种介质？知识点2：全反射实验探究观察光的全反射实验：随着入射角的增大，注意观察一下几点1.折射角逐渐 ；2.折射光线亮度逐渐 ；3.反射角逐渐 ；4.反射光线亮度逐渐 ； 5.当入射角增大到某一角度时，折射光线 ，所有光线全部反射。总结与提升二、全反射1.概念：光由 介质射入 介质时，折射角大于入射角，随着入射角增大折射光线越来越偏离法线，折射光线越来越弱，而反射光线就越来越强，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90度时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。2.临界角： 一般用字母C表示。3.发生全反射条件：要发生全反射，必须同时具
4、备两个条件：从光密到光疏入射角等于或大于临界角4.临界角与折射率的关系来源:Z|xx|k.Com光由介质射入空气(或真空)时，sin C(公式)。练习2：光由折射率为1.5的玻璃和2.42的金刚石进入空气时的临界角如何计算？练习3：光从折射率为的介质中以40的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？为什么？知识点3：全反射的应用思考与交流 三、全反射的应用1全反射棱镜(1)形状：截面为 的棱镜。(2)光学特性：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 ，光线垂直于另一直角边射出。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一次 ，使光的传播方向改变了 。请同学作出
5、光路图2光导纤维及其应用(1)原理：利用了光的 。(2)构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。内芯的折射率比外层的 ，光传播时在内芯与外层的界面上发生 。(3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。练习与拓展【例1】（对全反射的理解）某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)()【例2】（全反射棱镜）空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示方框内有两个折射率n1.5的全反射玻璃棱镜下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图其中能产生图中效果的是
6、()【例3】 如图甲所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为（ )A.30 B.45 C.60 D.90 【例4】（2016全国卷）如图1，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.图1(i)求池内的水深；(ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)【课后巩固】 1光线由某种介
7、质射向与空气的分界面，当入射角大于45时折射光线消失，由此可断定这种介质的折射率是()AnBn Cn Dn22一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是()A该介质的折射率是B该介质的折射率是C该介质相对真空发生全反射的临界角是45D光线按如图所示的方向入射，无论怎样改变入射方向，都不可能发生全反射现象3在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，如果透光圆面的半径正在匀速增大，如图所示，则光源正在()A匀加速上升 B匀加速下沉 C匀速上升 D匀速下沉4.（2017全国2）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心
8、轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。5.如图所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角45射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h2.0 cm的光点A和B(图中未画出)(1)请在图中画出光路示意图(请使用刻度尺)；(2)求玻璃砖的厚度d.6. (2019成都摸底)某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍，其过球心的某截面(纸面内)如图所示一束单色光(纸面内)从外球面上A点入射，入射角为45时，光束经
9、折射后恰好与内球面相切(1)求该透明材料的折射率；(2)欲使光束从A点入射后，恰好在内球面上发生全反射，则应将入射角变为多少度？7(2019年高考课标全国卷)如图81629所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，A90，B30.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出图81629(1)求棱镜的折射率；(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出求此时AB边上入射角的正弦8(2019年高考课标全国卷)如图81626所示，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，
10、该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin530.8)已知水的折射率为.图81626(1)求桅杆到P点的水平距离；(2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离9.（2020全国2）直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中C=90，A=30。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。（1）光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由；（2）不考虑多次反射，求从AC边射出光线与最初的入射光线夹角的正弦值。10(2018年高考课标全国卷) 图81619如图81619所示，ABC是一直角三棱镜的横截面，A90，B60.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点不计多次反射()求出射光相对于D点的入射光的偏角；()为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？9学科网（北京）股份有限公司