粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用第三节光的全反射与光纤技术课件（60页PPT）+学案（有解析）

(课件网) 第三节　光的全反射与光纤技术 学 习 目 标 思 维 导 图 1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 2.理解全反射的条件，能进行相关的计算． 3.了解光导纤维的工作原理及其在实际中的应用． 4.认识全反射棱镜． 知识点一　光的全反射现象 【情境导学】 当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？ 提示：不正确．要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质，而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射． 【知识梳理】 1．全反射：入射光线全部被反射回折射率_____的介质中，这种现象称为光的全反射． 2．临界角：折射角等于90°时的_____称为临界角． 3．光的全反射的两个必要条件 (1)光线从_____介质射入光疏介质． (2)入射角_____或大于临界角． 状元随笔　光疏介质和光密介质具有相对性，例如酒精对水是光密介质，但对水晶则是光疏介质． 4．临界角的定义式：sin ic＝_____． 较大 入射角 光密 等于 【重难突破】 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． (3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小．例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质． 2．对全反射现象的理解 (1)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． (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，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量． (1)先完成光路图并求玻璃砖的折射率； (2)求光线在玻璃砖中的传播时间(光在真空中的速度用c表示)． 【变式训练1】　如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出．若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等． (1)求三棱镜的折射率． 解析：光路如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点． 设光线在P点的入射角为i、折射角为γ，在M点的入射角为γ′、折射角依题意得也为i，且i＝60°　① 由折射定律得 sin i＝n sin γ　② n sin γ′＝sin i　③ 由②③式得γ＝γ′　④ (2)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程．(不考虑多次反射) 答案：三棱镜的AC边没有光线透出，分析见解析 解析：设在N点的入射角为i″，由几何关系得 i″＝60°　⑩ 此三棱镜的全反射临界角满足 n sin θ＝1　 由⑨⑩ 式得i″>θ， 此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出． 【知识梳理】 1．光导纤维的工作原理：光导纤维就是_____原理的一个重要应用． 2．光导纤维的构造：由纤芯和包层组成，纤芯的折射率_____包层的折射率，以合适角度进入光纤的光能够在纤芯和包层的界面上发生_____． 3．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等． 4．光纤通信的主要优点是传输容量_____、衰减_____、抗干扰性强． 状元随笔　发生全反射时，反射率很高，几乎达到100%，比平面镜的反射率高出了很多． 全反射 大于 全反射 大 小 【重难突破】 1．构造及传播原理 (1)构造：光导纤维是石英玻璃或塑料拉制成的细丝，直径在几微米到一百多微米之间，如图所示，它是由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率． (2) ... ...