粤教版 (2019)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示范课ppt课件

这是一份粤教版 (2019)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示范课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了光的全反射现象，入射角，等于或大于，光导纤维的工作原理，全反射，对全反射现象的认识，探究总结，全反射的应用，答案C，答案A等内容，欢迎下载使用。

1．理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象2．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图3．了解全反射棱镜和光导纤维
1．通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程2．通过演示实验，学会科学的实验方法——实验探究法3．从对生活中有关物理现象的观察，在探究过程中体验成功解决问题的喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣4．通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围的物理现象
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1．光密介质和光疏介质
2．全反射及发生条件(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时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，________光线完全消失，只剩下________光的现象．②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的________．用字母C表示．
(2)全反射的条件．要发生全反射，必须同时具备两个条件：①光从________介质射入________介质．②入射角______________临界角．(3)临界角与折射率的关系．光由介质射入空气(或真空)时，__________(公式)．
1．只有一种介质，能否确定它是光密介质还是光疏介质？2．为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？
【答案】1．不能．光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质．2．水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮．
(多选)下列说法正确的是(　　)A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小【答案】BD　
光导纤维由折射率________的内芯和折射率________的外套组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生________．
微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂，光纤为什么要由两层介质构成？
【答案】光纤的工作原理是全反射，要由两种介质配合才能产生全反射现象．
华裔科学家高锟被誉为“光纤通信之父”．光纤通信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．内芯的折射率比外套的________，光传播时在内芯与________的界面上发生全反射．【答案】大　外套　【解析】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．
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如图所示，光由玻璃斜射向空气，若逐渐增大入射角，当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象．问题(1) 这种现象叫作什么？(2) 要想出现这种现象必须具备什么条件？【答案】(1)全反射．(2) 光从光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角．
1．对光疏介质和光密介质的理解(1)相对性．光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．例如：水晶(n＝1.55)对玻璃(n＝1.5)是光密介质，而对金刚石来说(n＝2.427)，就是光疏介质．同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的．(2)与介质密度无关．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，但相对于水，酒精是光密介质．
(3)光疏介质和光密介质的比较.
(3)产生全反射现象的条件．①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上．②入射角等于或大于临界角．(4)全反射现象中的能量分配关系．①折射角随入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线增强，能量增大，亮度增加．②当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减到零，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象．
(5)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．素养点评：本探究通过对全反射的理解，培养“物理观念”素养．
对全反射现象的认识精练1　如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物(石块、沙砾等)都看得很清楚，而远处只看到对岸山峰和天空的倒影，水面下的景物则根本看不到．
下列说法中正确的是(　　)A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小C．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见D．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼中【答案】C　
【解析】远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，A错误；光线由水射入空气，光的波速变大，频率不变，由波速公式v＝λf知波长变大，B错误；远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射的临界角时会发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，C正确；近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光较弱而折射光较强，射出水面而进入人眼睛中的能量较多，故D错误．
变式1　光线在空气和玻璃的分界面上发生全反射的条件是(　　)A．光从空气射到分界面上，入射角足够小B．光从空气射到分界面上，入射角足够大C．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大D．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小【答案】C　【解析】全反射是光从光密介质向光疏介质入射时入射角足够大时才会发生的，玻璃是光密介质，空气是光疏介质，C正确，A、B、D错误，故选C.
变式2　(2020年抚顺第一中学联考)如图为三棱镜ABC的截面图，∠A＝70°，入射光线垂直于AC射入棱镜，已知该光在玻璃与空气的界面处发生全反射的临界角为45°，光在真空中传播的速度为c.求：(1)光线在三棱镜中传播的速度；(2)光线第一次从三棱镜射入空气时的折射角．
解答全反射类问题的技巧1．光必须从光密介质射入光疏介质．2．入射角大于或等于临界角．3．利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．
如图所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．问题自行车的尾灯利用了什么原理？【答案】利用了全反射的原理．
1．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜．它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向．光通过全反射棱镜时的几种方式：
2.光导纤维(1)光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置．(2)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理．实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成．如图所示，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，使反射光的能量最强，实现远距离传送．
(3)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信．素养点评：本探究通过对全反射应用的研究，培养“科学态度与责任”素养．
光导纤维精练3　由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为高速传输信息的载体．要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多少？
变式4　(2020年包头九中期末)自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车，尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，
下面说法正确的是(　　)A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射【答案】C　
【解析】我们从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示．由图可知，每一部分相当于一块全反射棱镜，要想让后面的司机看到反射光，因此光只能从右侧(直边)射入，经过尾灯左表面反射回去，故C正确，A、B、D错误．
素养点评：本题通过对全反射问题总结，培养学生“科学思维”素养．
课堂小练 | 素养达成
1.(2020年襄阳月考)一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则(　　)A．介质1的折射率最大B．介质2是光密介质C．光在介质2中的速度最大D．当入射角由45°逐渐增大时，在2、3分界面上可能发生全反射【答案】C　
【解析】由图可知，光从介质1射入介质2中折射角大于入射角，则n1＞n2.光从介质2射入介质3中折射角小于入射角，则n2＜n3，据光的可逆性知，光从2射向1或从2射向3时，若入射角相等，从折射角上可判断n3＞n1，所以有n3＞n1＞n2，即介质3折射率最大，A错误；由对A的分析可知，相对来说，2是光疏介质，B错误；根据公式v＝，因2的折射率最小，所以光在介质2中的传播速度最大，C正确；当入射角由45°逐渐增大时，光从2到3是从光疏介质到光密介质，全反射只有光从光密介质射向光疏介质时才能发生，所以在此界面上不会发生全反射，D错误．