資源簡介

4.2全反射 學案
一學科核心素養
【物理觀念】知道全反射現象揭示了光路的可逆性，本質是光從光密介質射向光疏介質時，折射角大于等于90°的一種物理現象。
【科學思維】了解全反射現象的本質，知道發生全反射現象的條件，并能夠對相應物理問題進行定性分析與定量運算。
【科學探究】通過觀看演示視頻，引導學生從實驗現象中探索事物的本質，學生分組對實驗進行探究，得出發生全反射的條件，知道臨界角的概念及物理意義。
【科學態度與責任】讓學生發掘大自然中的物理現象，領略物理之美；體會生活中處處蘊含物理知識，物理就在身邊，從而進一步培養學生學習物理的興趣。
二學習重難點
【重點】臨界角的概念及表達式、全反射的條件、全反射的應用；
【難點】全反射的條件、全反射的應用。
三課前預習
1．光導纖維
（1）原理：利用了光的___________
（2）構造：由內芯和外套兩層組成。內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發生___________
（3）光導纖維除應用于光纖通信外，還可應用于醫學上的內窺鏡等。
（4）光纖通信的優點是傳輸容量___________、衰減___________、抗干擾性及保密性強等。
2．光學現象在生活中隨處可見，嘗試分析下述情景：
（1）光是電磁波，同樣具有波的特性。比較紅光和紫光，嘗試判斷對錯（“√”或“×”）
a.紅光與紫光在真空中的傳播速度相同______。
b.同種介質對兩種光的折射率不同________。
（2）如圖甲所示，空氣中的一束光從半圓形玻璃磚的圓心O點入射，再經由玻璃磚射入空氣中，大致畫出折射和出射光線_______。
（3）如圖乙所示，兩束相同的光以不同角度從光密介質射向光疏介質，若其中僅有一束光能發生全反射，應為__________（“①”或“②”）。
3．觀察光在彎曲的有機玻璃棒中傳播的路徑
如圖激光筆發出的光射入一根彎曲的有機玻璃棒的一端，觀察光傳播的路徑有什么特點。
當光在有機玻璃棒內傳播時，如果從有機玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，___________，于是光在有機玻璃棒內沿著鋸齒形路線傳播。這就是___________的原理。
實用光導纖維的直徑只有幾微米到一百微米。因為很細，一定程度上可以彎折。它由內芯和外套兩層組成，內芯的折射率比外套的大，___________
4．若實心玻璃管長，寬，玻璃的折射率為，光從管的左端正中心射入，則光最多可以在管中反射___________次。
5．光導纖維
（1）原理：利用了光的______。
（2）構造：由內芯和外套兩層組成．內芯的折射率比外套的______，光傳播時在內芯與外套的界面上發生______。
（3）光導纖維除應用于光纖通信外，還可應用于醫學上的內窺鏡等。
（4）光纖通信的優點是傳輸容量______、衰減______、抗干擾性及保密性強等。
6．如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質的橫截面，圓心角∠AOB=60°。一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質，經OA折射的光線恰平行于OB。
(1)求介質的折射率______；
(2)折射光線中恰好射到M點的光線______（填“能”或“不能”）發生全反射，若平行入射光線的方向可調，則當入射光線與AO邊的夾角______（填“越大”或“越小”），則越容易使折射光線在弧面AMB界面上發生全反射。
四自我檢測
1．海洋動物園的水下有各種各樣的動物、景觀，現將其簡化為如下模型；如圖所示，一個口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發紅光小球，則（　　）
A．小球必須位于缸底中心才能從玻璃缸側面看到小球
B．小球所發出的紅光可以從水面任何位置出射
C．小球所發出的紅光從水中進入空氣后傳播速度增大
D．若小球發出的是藍光，則水面上有光射出的區域增大
2．某透明均勻介質的截面圖如圖所示，直角三角形的直角邊與半圓形直徑重合，半圓形的圓心為點O，一束綠色光線從面上的點射入該介質，入射光線的延長線過O點，且，折射光線在半圓形界面處剛好發生全反射。若不考慮二次反射情況，則（　　）
A．若只將光線換成藍光，光線在半圓形界面處的入射點將下移
B．若只將光線換成紅光，光線在半圓形界面處的入射點將下移
C．增大光線與面的夾角，綠光將從半圓形界面處射出
D．增大光線與面的夾角，綠光在介質中的傳播時間將變大
3．打磨某剖面如圖所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范圍內，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發生全反射（僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況），則下列判斷正確的是（　　）
A．若θ＞θ2，光線一定在OP邊發生全反射
B．若θ＞θ2，光線會從OQ邊射出
C．若θ＞θ1，光線會從OP邊射出
D．若θ＜θ1，光線會在OP邊發生全反射
4．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會看到在一定距離之外的地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠處車、人的倒影。但當你靠近“水面”時，它卻隨著你的靠近而后退。對此現象的解釋正確的是（　　）
A．該現象是“海市蜃樓”，是由于光的干涉造成的
B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產生的幻覺
C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，地表附近空氣的折射率大，發生全反射
D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，地表附近空氣的折射率小，發生全反射
5．如圖所示，由兩種單色光組成的復色光，通過足夠大的長方體透明材料后分成a、b兩束，則（ ）
A．a、b兩束出射光互相平行
B．只要滿足一定的條件，a、b兩束光可以發生干涉
C．在該透明材料中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
D．從該透明材料射入空氣發生全反射時，a光的臨界角較大
6．一柱狀容器的高為3l，底面是邊長為2l的正方形，容器內裝滿某種透明液體。過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右側內壁涂有反光材料，其他內壁涂有吸光材料。在剖面圖的左下角處有一點光源，其發出的紅光經過容器內部相應光路后，從液體上表面的D點射出兩束相互垂直的光，則（　　）
A．該透明液體對紅光的折射率為
B．紅光在透明液體中的傳播速度為0.6c
C．紅光從透明液體到空氣的臨界角為37°
D．將紅光改為紫光后從D點射出的兩束光夾角為銳角
7．如圖所示，為一等腰直角棱鏡的橫截面，其材料的折射率為，同一顏色的光線1、2、3都平行入射到面，經面反射后都能從面射出。不考慮光在棱鏡內的多次反射，則下列敘述錯誤的是（　　）
A．三條光線都在面上發生全反射
B．三條光線在面上射出后仍平行
C．從射出后，光線從上到下的順序為3、2、1
D．若光線3繞入射點逆時針轉過一小角度，則可能從面射出棱鏡
8．一束光在光導纖維中傳播的示意圖如圖所示，光導纖維對該束光的折射率為n，該段光導纖維的長度為L，圖中的光線剛好在光導纖維與空氣的界面處發生全反射。已知空氣對該束光的折射率為1，光在真空中傳播的速度為c，下列說法正確的是（　　）
A．光導纖維的折射率n>1
B．光導纖維的折射率n＜1
C．光在光導纖維中傳播的時間為
D．光在光導纖維中傳播的時間為
9．如圖所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內的一束光線由O點垂直AD邊射入，已知棱鏡的折射率，AB=BC=8 cm，OA=2 cm，∠OAB=60°。則下列說法正確的是（　　）
A．光線第一次入射到AB界面上時，既有反射又有折射
B．光線第一次從棱鏡折射進入空氣，應發生在BC界面
C．第一次的出射點與C點相距cm
D．光線第一次射出棱鏡時，折射角為60°
10．道威棱鏡是醫用內窺鏡的重要組成部分，如圖1所示，其截面ABCD為等腰梯形如圖2所示，E、F分別是AC和AB的中點。一細光束平行AB邊從E點射入，折射后射向F點。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD邊長和梯形的高分別為、a，不考慮光束的多次反射，則細光束（　　）
A．一部分在F點反射，一部分出射
B．AC面上的入射角逐漸減小至零，光束均不會從AB面射出
C．AC面上的入射點逐漸上移，光束將在BD面上發生全反射
D．AC面上的入射點逐漸上移，光束在棱鏡中的傳播時間變長
參考答案：
三課前預習
1． 全反射 全反射 大 小
2． √ √ ②
3． 發生全反射 光導纖維 光傳播時在內芯與外套的界面上發生全反射
4．6
5． 全反射 大 全反射 大 小
6． 不能 越大
四自我檢測
1．C
2．B
3．D
4．D
5．A
6．A
7．D
8．A
9．C
10．B

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