2018-2019版物理新导学笔记选修3-4第十三章 2

2　全反射[学习目标]1.知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性.2.理解全反射现象，掌握临界角的概念和全反射的条件.3.利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题.4.了解全反射棱镜和光导纤维.内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知夯实基础自主预习一、全反射1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较(填“大”或“小”)的介质.(2)光密介质：折射率较(填“大”或“小”)的介质.(3)光疏介质与光密介质是(填“相对”或“绝对”)的.小大相对2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，光线完全消失，只剩下光线的现象.(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于时的入射角.用字母C 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC＝.(3)全反射发生的条件①光从介质射入介质.②入射角临界角.折射反射光密光疏等于或大于90°二、全反射棱镜1.形状：截面为三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生，与平面镜相比，它的反射率很高.(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真.等腰直角全反射小三、光导纤维1.原理：利用了光的.2.构造：由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的，光传播时在内芯与外套的界面上发生.3.光纤通信的优点是容量、衰减、抗干扰性强等.4.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.全反射大全反射大小1.判断下列说法的正误.(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象.(　　)(2)光密介质是指密度大的介质.(　　)(3)制作全反射棱镜的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的折射率一定大于.(　　)(4)光在光导纤维中的传播速度小于光在真空中的光速c.(　　)[即学即用] 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ××√√2.一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则该介质的折射率为_____；逐渐增大入射角，光线将____(填“能”或“不能”)发生全反射；若使光发生全反射，应使光从______射入______，且入射角大于等于______.答案图145°能介质真空重点探究一、全反射[导学探究]答案　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.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？答案[知识深化]发生全反射的条件(1)光从光密介质射至光疏介质.(2)入射角大于或等于临界角.以上两个条件缺一不可.例1　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Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)解析　由题意知，光由光密介质射向光疏介质，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.答案解析√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.总结提升二、全反射棱镜[导学探究]如图2所示，已知玻璃的折射率为1.5，甲图中当光线垂直BC面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？乙图中当光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？图2答案　45°　能发生全反射　45°　能发生全反射答案[知识深化]全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目　　　　方式一方式二方式三光路图入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)例2　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3所示.方框内有两个折射率n＝1.5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答案解析图3√解析　四个选项的光路图如图所示：可知B项正确.三、光导纤维[导学探究]　如图4所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成.构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？图4答案　内芯的折射率大.因为当内芯的折射率大于外套的折射率时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传到另一端.答案例3　如图5所示，AB为光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率n.(已知光在真空中的传播速度为c)图5答案解析解析　设光导纤维所用材料的折射率为n，则有注意挖掘题目中隐含条件，“恰好”“刚好”暗含的条件是入射角等于临界角.总结提升四、全反射的应用解决全反射问题的思路(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.(2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据sinC＝确定临界角，看是否发生全反射.(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”.(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算.例4　一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.答案解析解析　如图所示，从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线射到玻璃板上表面A′点恰好发生全反射，其中L＝R－r达标检测1.(对全反射的理解)(多选)如图6所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是A.假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D.假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大√√图6答案1234解析√解析　在玻璃砖直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A对；假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此，光线cO不一定能发生全反射，所以选项B错，C对；假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO和光线cO都不能发生全反射，但光线bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即光线bO的反射光线亮度较大，所以D对.12342.(全反射棱镜)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去.某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n>)组成，棱镜的横截面如图7所示.一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是A.平行于AC边的光线①B.平行于入射光线的光线②C.平行于CB边的光线③D.沿AB边的光线④答案1234√解析图7解析　由题意可知，折射率，得临界角小于45°，由题图可得，光从空气进入棱镜.因入射角为0°，所以折射光线不偏折.当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆可知，出射光线是②，即平行于入射光线，故B正确，A、C、D错误.12343.(光导纤维)如图8所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是图8答案1234解析√12344.(全反射的应用)用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图如图9所示，左侧ABOD为长方形，右侧DOF为以O为圆心的圆.光线从真空以入射角θ1＝60°射到棱镜AB面，经折射后，光线到达BF面上的O点并恰好不从BF面射出.(1)画出光路图；答案　见解析图图9解析　光路图如图所示1234答案解析(2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c＝3×108m/s).1234答案解析解析　设光线在AB面的折射角为θ2，折射光线与OD的夹角为C，由图可知，θ2＋C＝90°1234