物理人教版 (新课标)2 全反射学案

这是一份物理人教版 (新课标)2 全反射学案，共3页。

课题：13.8 全反射的应用
知识点：
1.当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射全反射临界角：（1）光从光密介质射向光疏介质，当折射角变为90°时的入射角叫临界角；（2）光从折射率为n的介质射向真空时临界角的计算公式:
2.产生全反射的条件：（1）光必须从光密介质射向光疏介质；
（2）入射角必须等于或大于临界角．
典型例题：
1.某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为， c为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是 （ ）
A． B． C． D．
2.光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是 ( )
A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
内芯
外套
B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
D
B
A
C
3.如图所示，ABCD为同种材料构成的柱形透明体的根截面，其中ABD部分为等腰直角三角形，BCD部分为半圆形，一束单色平行光从真空垂直射向AB或AD面，材料的折射率n=1.6。下列说法中正确的是（ ）
A．从AB面中点射入的光线不一定从圆弧的中点射出
B．从AB面射入的所有光线经一次反射和折射后都能从BCD面射出
C．从AB面中间附近射入的光线经一次反射和折射后能从BCD面射出
D．若光线只从AD面垂直射入，则一定没有光线从BCD面射出
P
4.如图所示，一束光线以 600 的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P，现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，在光屏上留下一光点 P ' （图中未画出）．已知．透明体对光的折射率，真空中的光速c＝3×108m/s
( l )作出后来的光路图，标出P，位置
( 2 )求透明体的厚度d
( 3 )求光在透明体里传播的时间t.
5.某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤（象放风筝一样），它双向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图，其中纤芯材料的折射率n1=2，包层折射率n2=，光纤长度为3km。（已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：
(n1sinθ1= n2sinθ2）
⑴试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；
⑵若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间。
n1
n2
1.B 2.A 3.C
4. P
P'
α
β
P1
P2
A
解：( l )画出光路图如图示，PP' ∥P1P2
( 2 )由折射定律 sinα=nsinβ 代入数据解得 β=300
设透明体的厚度为 d.
PP' =P1P2=AP1-AP2=2dtanα- 2dtanβ
代入数据解得透明体的厚度为 d=1.5cm
( 3)光在透明体里运动的速度 v=c/n
光在透明体里运动的路程
光在透明体里运动的时间t
5. 解：（15分）⑴由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C
满足：n1sinC = n2sin90°（2分）得：C = 60°（1分）
i
r
i′
当在端面上的入射角最大（iM = 90°）时，折射角r也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角i′最小。在端面上：iM = 90°时，由n1 =（2分） 得：rM =30° （1分）
这时imin′ = 90°－30°= 60°= C，所以，在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去。（2分）
⑵当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中总路程：S=（3分）
光纤中光速：v=（2分），时间t =s = 8×10－5s（2分）