1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-4 第十三章 机械波成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 机械波 第十三章 第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 第二节 全 反 射第十二章 第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 6第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 知道光疏介
2、质、光密介质、全反射、临界角的概念 能判断是否发生全反射，能计算有关问题，并能解释全反射现象了解全反射现象的应用第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课堂情景切入第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 沙漠中的旅行者急于找到水源时，有时会意外地看到前方有一片晶莹的“水面”，而当他们向前走去时，“水面”却是可望而不可即，原来这就是“蜃景”。这种现象是怎样形成的呢？第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 知识自主梳理第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 光疏介
3、质和光密介质名称项目 光疏介质光密介质定义折射率_的介质折射率_的介质传播速度光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度_折射特点(1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角_入射角(2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角_入射角较小较大小小于大于第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1定义当入射角增大到某一角度，使折射角达到_时，折射光完全消失，只剩下_，这种现象叫做全反射，这时对应的_叫做临界角。2发生全反射的条件(1)光由_介质射入_介质。(2)入射角_或_临界角。全反射90反射光入射角光密光疏大于等于第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导
4、人教版 物理 选修3-4 3临界角与折射率的关系(1)定量关系：光由某种介质射入空气(或真空)时，sinC_。(2)定性关系：介质的折射率越大，发生全反射的临界角_，越容易发生全反射。1n越小第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1全反射棱镜(1)构造：截面为_的棱镜叫全反射棱镜。(2)光学特性：当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生_，光射出棱镜时，传播方向改变了_。当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次_，使光的传播方向改变了_。全反射的应用等腰直角三角形全反射90全反射180第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指
5、导 人教版 物理 选修3-4 (3)主要优点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_。反射面不必涂敷任何反光物质，反射时_。全反射很高失真小第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 2光导纤维(1)原理：利用了光的_。(2)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1100m左右，如图所示。它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率_外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次_，从另一端射出。(3)主要优点：容量大、_损耗小、抗干扰能力强、_等。全反射大于全反射能量保密性好第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指
6、导 人教版 物理 选修3-4 重点难点突破第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 一、对光疏介质和光密介质的理解1相对性光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义。例如：水晶(n1.55)对玻璃(n1.5)是光密介质，而对金刚石来说(n2.427)，就是光疏介质。同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的。2与介质密度无关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。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3光疏介质和光密介质的比较光的速度折射率光疏介
7、质大小光密介质小大第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 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答案：BD第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 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vc/n可知，光在光密介质中的速度较小。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 二、全反射1全反射现象
8、光由光密介质进入光疏介质时，当入射角增大到某一角度时，折射角达到90，折射光全部消失，只剩下反射光的现象。这个角度称为临界角，用C表示。2全反射临界角sinC1n(1)临界角的含义：折射角为90时的入射角。(2)规律：一旦发生全反射，即遵循光的反射定律。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3产生全反射现象的条件(1)光从光密介质射到它与光疏介质的界面上。(2)入射角等于或大于临界角。4全反射现象中的能量分配关系(1)折射角随入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线增强，能量增大，亮度增加；(2)当
9、入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减到零，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮，玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮，这是什么道理呢？第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：光照射露珠或经玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到人的眼晴中，光的能量大了，人就会感觉特别明亮。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 三、解决全反射问题的思路1确定光是由光疏介质进入光密介质还
10、是由光密介质进入光疏介质。2若光由光密介质进入光疏介质时，则根据sinC1n确定临界角，看是否发生全反射。3根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。4运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理或定量计算。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 考点题型设计第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 对全反射的理解(河北承德一中 20142015 学年高二下学期检测)一束光从空气射向折射率 n 2的某种玻璃的表面，如图所示，i 代表入射角，则()A当 i45时会发生全反射现象B无论入射角 i 是多大，折射角 r 都
11、不会超过 45C欲使折射角 r30，应以 i45的角度入射D当入射角 iarctg 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：因为光是从空气进入玻璃，所以不可能发生全反射，故A错误。当入射角是90时，折射角最大，根据nsin90sinr，则折射角最大值为r45，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45，故B正确。当折射角r30，由nsinisin30 2，解得：i45，故C正确。当反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，设入射角为i，折射角为r，有ir90，nsinisinrsinisin90itani，所以iarcta
12、n 2，故D正确。答案：BCD第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 透明的水面上有一圆形荷叶，叶梗直立在水中，紧靠叶梗有一条小鱼，在岸上的人恰能看到小鱼，则()A当小鱼潜深点时，人就看不见它B当小鱼潜深点时，人照样能看见它C当小鱼上浮点时，人就看不见它D当小鱼上浮点时，人照样看见它答案：BC第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：小鱼下潜一点后，它的入射角变小，光线能折射出水面，人能看到鱼，同理，鱼上浮一点，入射角大于临界角，发生全反射，所以，B、C正确，A、D错误。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教
13、版 物理 选修3-4 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，尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下面说法正确的是()全反射的应用第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 A汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射答案：C解析：我们从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示。由图可知，每一部分相
14、当于一块全反射棱镜，要想让后面的司机看到反射光，因此光只能从右侧(直边)射入，经过尾灯左表面反射回去，故选项C正确，A、B、D错误。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通信之父”。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是()第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 A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B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
15、生全反射C波长越短的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越大答案：A第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：光从光密介质射向光疏介质才能发生全反射，所以内芯的折射率比外套的大，故选项 A 正确，选项 B 错误；频率越大(波长越短)，折射率越大，根据 vcn，折射率大的在玻璃中传播的速度小，故选项 C、D 错误。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 在海面平静的日子，站在海边有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象，这就是“海市蜃楼”。这种现象是怎样形成的呢？解析：当大气层比较平
16、静时，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，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图1所示，下层的折射率较大。开放探究第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象。光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层。在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像。这就是海市蜃楼的景象。如图2所示。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 请解释本节“课堂情景切入”中提出的沙漠“蜃景”是怎样形成的？答案：太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射。人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景(如下图所示)，仿佛是从水面反射出来的一样。这就是沙漠中的蜃景。第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 第十三章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课 时 作 业（点此链接）