高中物理第四章 光2 全反射导学案

这是一份高中物理第四章 光2 全反射导学案，共5页。

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。
2．全反射现象
(1)全反射：光从______介质射入________介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，______光完全消失，只剩下________光的现象。
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于________时的入射角．光从________射入________时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝________。
(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。
“因为玻璃密度较大，所以一定是光密介质”，这种说法对吗？
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1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质和光密介质的比较
(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．全反射中的能量问题
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，即折射光的能量减小，反射光强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。
(1)全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象。( )
(2)光线从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射。( )
例1 一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝eq \r(2)。试求光在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路图。
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例2 为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示。已知水的折射率为eq \f(4,3)，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为( )
A.eq \f(\r(7),3)r B.eq \f(4,3)r
C.eq \f(3,4)r D.eq \f(\r(7),7)r
二、全反射棱镜
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。尾灯的原理如图所示，你知道汽车灯光是从尾灯的哪面射过来的，又是在哪面发生的全反射吗？
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1．全反射棱镜的形状：截面为______________三角形的棱镜。
2．全反射棱镜的特点：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________，几乎可达100%，常用来代替平面镜来__________。
3．全反射棱镜的应用：________________、自行车尾灯、潜望镜等。
全反射棱镜改变光路的几种情况
例3 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( )
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______的界面上发生全反射。
3．光导纤维的应用
(1)光纤通信
①光导纤维的传播原理：光由一端进入，在内芯和外套的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而转变为声音、图像。
②光纤通信的优点：传输容量________、衰减________、抗干扰性及保密性强等。
(2)医学上的内窥镜：内窥镜有两组光纤，一组把光传送到人体内部进行________，另一组把________________________传出供医生观察。
(1)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质。( )
(2)光在光纤中传播时，在外套与空气的界面上发生全反射。( )
例4 (2023·福州一中月考)如图所示，一玻璃工件折射率为n，左侧是半径为R的半球体，右侧是长为8R、直径为2R的圆柱体，一细光束频率为f，沿半球体半径方向射入工件，最终这束光都能到达圆柱体的右端面，忽略光在圆柱体端面的反射，已知光在真空中的传播速度为c。求：
(1)光在玻璃工件中的波长；
(2)光在工件中传播的最长时间。
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例5 (多选)光纤是现代通信普遍使用的信息传递媒介，现有一根圆柱形光纤，光信号从光纤一端的中心进入，并且沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端。下列说法正确的有( )
A．光从空气进入光纤时传播速度变大
B．光导纤维利用了光的全反射原理
C．光纤材料的折射率可能为eq \r(2)
D．光纤材料的折射率可能为1.2光的传播速度
折射率
光疏介质
大
小
光密介质
小
大
入射方式
项目
方式一
方式二
方式三
光路图
入射面
AB
AC
AB
全反射面
AC
AB、BC
AC
光线方向改变角度
90°
180°
0°(发生侧移)