高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的全反射评课ppt课件

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的全反射评课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了新知课丨必备知识解读，解题课丨关键能力构建，考试课丨核心素养聚焦等内容，欢迎下载使用。
知识点1 全反射现象及其产生条件
1 光疏介质和光密介质 （1）定义 两种介质比较，折射率较大的介质称为光密介质；折射率较小的介质称为光疏介质.
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③光疏介质和光密介质的比较
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（3）发生全反射的条件 ①光从光密介质射入光疏介质（两个条件必须同时满足.）； ②入射角等于或大于临界角（两个条件必须同时满足.）.
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在桌子上放一枚硬币，取一只玻璃杯，里面盛满水，然后把玻璃杯压在硬币上（图4-3-1）．从杯壁看去，硬币不见了，但是从杯口向下望，硬币还在那里.请解释此现象．
【提示 玻璃杯里面盛满水时，硬币反射出的光线经过水的折射后射到杯子的侧壁时发生了全反射，故从杯壁看去，看不到硬币.】
例1-1 关于全反射，下列说法正确的是( )
A.发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线B.光从光密介质射入光疏介质时一定会发生全反射C.光从光疏介质射入光密介质时可能发生全反射D.光从其传播速度大的介质射入其传播速度小的介质时可能发生全反射
知识点2 全反射的应用——光导纤维
1 光导纤维的定义 把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝，再包上折射率比它小的材料，就制成了光导纤维，简称光纤.
2 光导纤维的工作原理 光导纤维应用了光的全反射原理.光导纤维由内芯和外套组成，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，使反射光的能量增强，实现远距离传送，如图4-3-3所示.
3 光纤的应用 （1）光纤通信 实际上，光纤材料的折射率是多层渐变的，通常把若干根光纤集成一束，制成光缆.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. 光纤通信的主要优点是传输容量大.此外，光纤传输还有衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点. （2）光纤内窥镜 利用光导纤维可以制成医学上的内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部.
例2-2 光纤通信中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图4-3-4所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播.下列关于光纤的说法中正确的是( )
A.波长越长的光在光纤中传播的速度越大B.波长越短的光在光纤中传播的速度越大C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射D.内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
深挖点 几种全反射现象
1 全反射棱镜 （1）横截面是等腰直角三角形的玻璃砖叫作全反射棱镜. （2）作用：利用全反射改变光的传播方向. （3）对全反射棱镜光学特性的两点说明： ①当光垂直于它的一个界面射入时，就会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高； ②反射面不必涂任何反光物质，反射时失真小.
（4）全反射棱镜对光路的几种控制情形
（5）全反射棱镜的应用 全反射棱镜的反射性能比镀银的平面镜更好，生活中有许多地方都用到了全反射棱镜，例如自行车尾灯（图4-3-6甲）.在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向.图4-3-6乙是全反射棱镜应用在
潜望镜里的光路图. 全反射棱镜不一定只是等腰直角三角形棱镜，还有多边形棱镜、半圆形棱镜、球形棱镜等.
2 海面上的蜃景 （1）气候条件:大气比较平静且海面上的空气温差较大.海面上空空气的温度随高度升高而逐渐升高，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小. （2）光路分析：远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，光线越来越偏离法线，射向折射率较小的上一层空气层的入射角越来越大，当光线的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象.
（3）虚像的形成：地面附近的观察者逆着反射光线看去，就可以观察到虚像，且虚像成像在远处的半空中，如图4-3-7所示.
3 沙漠里的蜃景 （1）气候条件：太阳照到沙地上，接近地面的热空气比上层空气的密度小，折射率也小.我们可以粗略地把空气中的大气分成许多水平的空气层，如图4-3-8甲所示.
（2）光路分析：远处的景物反射的光线射向地面时，不断被折射，光线越来越偏离法线，射向折射率较小的下一空气层的入射角越来越大，当光线的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从较低的空气层通过折射逐渐返回折射率较大的上一空气层. （3）虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为光是从光线反向延长线的方向射过来的，所以地面附近的观察者就可以观察到虚像，且虚像成像在实物的下方，如图4-3-8乙所示.
A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射C.汽车灯光斜向右面入射，一定会发生全反射D.为了提高安全性，制成尾灯的透明介质的折射率越大越好，折射率越大，光进入介质后传播速度越大
例4 （多选）夏天，海面上出现了蜃景，如图4-3-10所示，下列说法正确的是( )
题型1 全反射光路作图问题
（1）光在棱镜中传播的速率；
思路点拨解题关键是画好光路图并利用几何关系求解.
全反射光路的作图思路1.根据光线进入棱镜时遵循折射定律求出折射角.2.每条光线在每一个界面发生全反射时，遵循反射定律，再根据角度关系，可判断光线射出棱镜的方向.
【解析】作出光路如图所示.
（2）求介质对该单色光的折射率；
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题型2 有关全反射问题的分析与计算
母题 致经典·母题探究
（1）求棱镜的折射率；
【解析】光路图及相关量如图4-3-15所示.
（1）求此棱镜的折射率;
2.求光线照射的范围时，关键是找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条边界光线可以通过分析找出.确定临界光线时，关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角.
（1）求玻璃砖的折射率；
题型3 光导纤维的实际应用问题分析
求解光导纤维问题的注意点1.全反射问题:要使光在光导纤维侧面发生全反射，光在光纤侧面的入射角必须大于或等于临界角，注意光在光纤侧面的入射角与进入光纤端面时的入射角之间的关系.2.传播时间问题:光在光纤中的传播时间，等于光纤长度与光在光纤中的传播速度在光纤轴线方向的分量的比值.在刚好发生全反射时，光在光纤中的传播速度在光纤轴线方向的分量最小,传播时间最长.
微专题 光学中的极值问题
在几何光学中有一类极值问题，这类问题涉及一定条件下寻求某物理量出现极值或讨论某个物理量变化范围的问题.
类型1 抓住边界光线求极值
求光照范围或宽度时，边界光线常常为我们快速解题打开方便之门.
类型2 抓住交界光线求极值
两束光刚好不发生交叠时，在它们交界处的光线的传播情况，往往是我们要分析的临界条件.
类型3 抓住临界光线求极值
当光从光密介质射向光疏介质时，有可能发生全反射，而当入射角等于临界角时，刚好发生全反射，此时的光线作为临界光线经常是解题的切入点.
考向1 考查发生全反射的条件
例11 ［鲁科版教材习题改编］（2023·福建卷）如图4-3-30，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验.瓶内装有适量清水.水从小孔中流出后形成了弯曲的液流.让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播.下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是( )
A.减弱激光强度B.提升瓶内液面高度C.改用折射率更小的液体D.增大激光器与小孔之间的水平距离
本题通过“液流导光”演示实验展示光的全反射的实际应用，涉及发生全反射的条件，考查考生结合实际情境分析物理问题的能力，特别需要注意的是，本题是鲁科版教材课后习题的改编题，考查方向和角度一致，体现高考稳中求新、突出基础、重视教材的命题思路.
【解析】
考向2 考查折射和全反射的综合问题
本题考查光的折射和全反射知识，考查考生的信息获取与加工能力和逻辑推理能力，体现了物理学科核心素养中的科学思维.
【解析】
考向3 考查全反射中的临界与极值问题
本题以单色光先后入射直角三角形和半圆形玻璃砖为素材创设问题情境，主要考查光的折射定律、全反射等知识点，解题关键是根据题目信息确定临界光线，重点考查理解能力和推理论证能力.
建构导图明思路
考法解读 通常点光源的折射和全反射问题在平面内都可以解决，但当光源是线状或面状发光体时，一般会涉及立体图，需要在三维空间中进行分析.求解时可以采用微元思想，将线状或面状发光体看成由无数个点光源组成，重点分析特殊位置点光源的折射和全反射，再结合整体进行推理分析.
A. B. C. D.
考法创新 本题是一道关于光的全反射的试题，题意简洁，设计新颖，考查了全反射知识、微元思想以及动态构图能力，学生入手容易，但要选出正确选项还需要用几何知识严谨论证.
习题课丨学业质量测评
1.（多选）下列关于光现象的说法正确的是( )
A.水中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置低B.海市蜃楼产生的原因是海面上的上层空气的折射率比下层空气折射率大C.玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光的全反射D.光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射来传播信息的
【解析】物体反射的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后向靠近法线的方向偏折，射入潜水员的眼睛，而潜水员认为光始终沿直线传播，逆着射入眼睛的光的方向看到的虚像比物体所处的实际位置高，故A错误.海市蜃楼产生的原因是海面上的下层空气的温度比上层的低，下层空气的密度比上层的大，下层空气的折射率比上层空气的折射率大，故B错误.玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光线从玻璃中射入空气中发生了全反射，故C正确.光纤通信是利用光的全反射来传播信息的，故D正确.
5.新生产劳动瓦斯是无色、无味、透明的气体，折射率比空气大.如图所示是煤矿安保系统中常用的一种逻辑判断元件，这种元件的“核心构件”是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜，两棱镜被平行拉开一小段距离，形成的通道与矿道大气相通.棱镜对红光的折射率为
A.正常情况下这束红光能通过棱镜2射出B.将入射光改成绿光能提高瓦斯检测的灵敏度C.只要矿道空气中存在瓦斯，这束红光便不能从棱镜2射出D.只有矿道空气中瓦斯达到危险浓度时，这束红光才能从棱镜2射出
10.新生活实际（2025·广东深圳期中）如图甲为一种检测油深度的油量计.油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量.图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，最右边的锯齿刚好接触到油桶的底部，每个锯齿的底均是等腰直角三角形，如图丙所示，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法错误的是( )