高中物理 第4章 光的折射与全反射 第2节 光的全反射教案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理教案.doc

第2节光的全反射
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三点剖析
一、全反射现象
不同折射率的介质相比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质.这里要特别注意：光密介质和光疏介质是相对而言的，不是绝对的.
全反射现象
光从光密介质射向光疏介质时，通常情况下，在两种介质的界面上要同时发生反射和折射，但是，如果满足一定的条件，折射光线就会消失，入射光全部被反射回来，这种现象叫全反射现象.这里不但要注意产生全反射的条件，还要注意要结合实验来理解全反射现象，这也是学习物理的一种重要方法，因为物理是一门以实验为基础的科学.
刚好发生全反射时的入射角，叫全反射的临界角，当入射角大于等于临界角时，就会发生全反射.光从折射率为n的某种介质进入真空或空气时的临界角C应满足sinC=.
【例1】一束光线由水中射向空气，当入射角由0°逐渐增大到90°时，下列说法正确的是（)
A.折射角由0°增大到大于90°的某一角度
B.折射角始终大于入射角，当折射角等于90°时，发生全反射
C.折射角始终小于90°，不可能发生全反射
D.入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大
解析：因为光线由水射向空气，根据折射定律可知，nsinθ1=sinθ2而n=1.33.所以存在折射时，总是θ2＞θ1，直到θ2=90°（发生全反射）为止.发生全反射以后，折射光线不存在，折射定律不再适用.该题中，发生全反射以前，入射角的正弦与折射角的正弦之比就是n,是一个常数.选项B正确.
答案：B
二、全反射的条件及应用
发生全反射要同时满足下面两个条件：一是光要从光密介质射向光疏介质；二是入射角等于或大于临界角.
要注意观察“光从玻璃射入空气”的演示实验中入射光线、反射光线、折射光线的方向变化及光线的亮度（能量）变化规律：入射角增大时，折射角增大，同时，折射光线的强度减弱（能量减小），而反射光线的强度增强（能量增大）；当入射角等于或大于临界角时，折射光线的能量减弱到零，折射光线不再存在，反射光线和入射光线强度相同，即发生了全反射.
注意：在全面理解和掌握发生全反射条件的同时，还要掌握发生全反射以前，增大入射角时，反射光线、折射光线的强度（能量）变化.在后面的学习中，也会用到这方面的知识.
【例2】如图4-2-1所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入到玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是（)

图4-2-1
A.三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线
B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射
D.假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大
解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折.在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大.所以选项A对.
假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射.所以选项C对，B错.
假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大.所以D对.本题应选A、C、D.
答案：ACD
各个击破
类题演练1
光由折射率分别为n1=1.33的水和n2=的玻璃射向空气时的临界角各是多大？
解析：由临界角公式
sinC=
可得水的临界角
C1=arcsin=arcsin=48.8°
玻璃的临界角
C2=arcsin=arcsin=45°.
答案：48.8°45°
变式提升1
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
解析：因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v=c/n可知，光在光密介质中的速度较小.本题应选是B、D.
答案：BD
类题演练2
在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针,然后把它倒放在水面上,调节针插入的深度,使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针,如图4-2-2,量出针露出的长度为d,木塞的半径为r.求水的折射率.

图4-2-2
解析：在调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，这个现象是光的全反射现象.

产生全反射的条件有两