2018-2019版高中物理第4章光的波動性4.6全反射與光導纖維4.7激光課件滬科版選修3 .ppt

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4.6全反射與光導纖維4.7激光,第4章光的波動性,[學習目標],1.認識光的全反射現(xiàn)象，知道光疏介質、光密介質、全反射、臨界角的概念.2.理解發(fā)生全反射的條件，能計算有關問題和解釋相關現(xiàn)象.3.知道全反射棱鏡及其應用.4.了解光導纖維的工作原理及其在生產(chǎn)、生活中的應用.5.了解激光的特性和應用，了解全息照相的原理.,內容索引,,重點探究啟迪思維探究重點,達標檢測檢測評價達標過關,自主預習預習新知夯實基礎,自主預習,1.光疏介質和光密介質折射率較小的介質稱為，折射率較大的介質稱為.光疏介質與光密介質是的.2.全反射現(xiàn)象(1)臨界角：光由光密介質射入光疏介質時，當入射角增大到一定程度時，折射角就會增大到，這時的角叫做臨界角.(2)全反射現(xiàn)象：當光線由介質射入介質時，如果入射角____臨界角，就發(fā)生全反射現(xiàn)象，也叫做全內反射.,光疏介質,光密介質,90,入射,相對,光密,光疏,大于,3.全反射的應用(1)全反射棱鏡：截面為的棱鏡，利用改變光路.(2)光導纖維：由折射率的內層纖芯和折射率的外面包層組成，光傳播時在內層纖芯與外面包層的界面上發(fā)生.,等腰直角三角形,全反射,較大,較小,全反射,4.激光的特點及應用,相同,恒定,一致,平行度,空間,時間,能量,重點探究,答案由＝n知當i增大，r也會增大，隨著i的增大，r先增大到90，若i再增大，則折射光線會消失.,一、全反射,[導學探究]光從空氣射入水中時，入射角大于折射角，由光路可逆知當光從水中射入空氣時，折射角大于入射角(如圖1所示).若入射角i逐漸增大，折射角r如何變化？猜想一下當i增大到90的過程中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？,圖1,答案,[知識深化]1.光疏介質和光密介質,2.全反射現(xiàn)象(1)臨界角：折射角為90時的入射角稱為全反射臨界角，簡稱臨界角，用C表示，C＝.(2)全反射發(fā)生的條件①光從光密介質射至光疏介質.②入射角大于或等于臨界角.,(3)全反射現(xiàn)象中能量分配關系①折射角隨著入射角的增大而增大，折射角增大的同時，折射光線的強度減弱，即折射光線的能量減小，亮度減弱，而反射光線的強度增強，能量增大，亮度增強.②當入射角增大到某一角度時(即臨界角)，折射光能量減弱到零(即折射角為90)，入射光的能量全部反射回來，這就是全反射現(xiàn)象.,例1(多選)如圖2所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強度相同的光線，均由空氣射入玻璃磚，到達玻璃磚的圓心位置.下列說法正確的是A.假若三條光線中有一條在O點發(fā)生了全反射，那一定是aO光線B.假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射C.假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射D.假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大,解析,√,答案,圖2,√,√,解析三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會偏折.在直徑界面，光線aO的入射角最大，光線cO的入射角最小，它們都是從光密介質射向光疏介質，都有發(fā)生全反射的可能.如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是aO光線，因為它的入射角最大，所以選項A對.假若光線bO能發(fā)生全反射，說明它的入射角等于或大于臨界角，光線aO的入射角更大，所以，光線aO一定能發(fā)生全反射，光線cO的入射角可能大于或等于臨界角，也可能小于臨界角，因此，cO光線不一定能發(fā)生全反射.所以選項C對，B錯.假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO和光線cO都不能發(fā)生全反射，但bO光線的入射角更接近于臨界角，所以，光線bO的反射光線較光線cO的反射光線強，即光線bO的反射光線亮度較大，所以D對，本題答案選A、C、D.,二、全反射現(xiàn)象的應用,[導學探究]如圖3所示，自行車后有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時，從后面開來的汽車發(fā)出的強光照在尾燈后，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車.那么自行車的尾燈采用了什么原理？,答案采用了全反射的原理.,答案,圖3,[知識深化]1.全反射棱鏡(1)構造：截面為等腰直角三角形的棱鏡.(2)特點：①當光垂直于它的一個界面射入后，會在其內部發(fā)生全反射，比平面鏡的反射率高，幾乎可達100%；②反射面不必涂任何反光物質，反射失真小.2.光導纖維(1)原理：利用了光的全反射.(2)構造：光導纖維由內層纖芯和外面包層兩層組成.內層纖芯的折射率比外面包層的大.光傳播時在內層纖芯與外面包層的界面上發(fā)生全反射.(3)特點：容量大，能量損耗小、抗干擾能力強，保密性好等.,例2光導纖維的結構如圖4所示，其內芯和外套材料不同，光在內芯中傳播.以下關于光導纖維的說法正確的是A.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(fā)生全反射B.內芯的折射率比外套的小，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射C.內芯的折射率比外套的小，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生折射D.內芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護作用,圖4,解析,√,答案,解析光導纖維很細，它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(fā)生全反射.,三、全反射的定量計算,例3一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面.在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上.已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率.,答案,解析,解析如圖，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點發(fā)出的一條光線，假設它斜射到玻璃上表面的A′點折射，根據(jù)折射定律有nsinθ＝sinα式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角.現(xiàn)假設A′恰好在紙片邊緣：由題意，在A′點剛好發(fā)生全反射，故sinθ＝sinC＝,,課堂要點小結,1.全反射與光導纖維,光疏介質和光密介質全反射現(xiàn)象：入射光從反射面全部反射回原介質的現(xiàn)象,,臨界角：折射角為90時的入射角，sinC＝,光由光密介質射向光疏介質入射角大于或等于臨界角,,全反射棱鏡光纖及其應用,,全反射發(fā)生的條件,,原理：光的全反射內窺鏡光纖通信,全反射的應用,2.激光,特性,,單色性好、相干性好平行度好亮度高,,光纖通信、測距、切割、焊接全息照相,,應用,達標檢測,1,2,3,1.如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是,解析①光從玻璃磚射向空氣時，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應大于入射角，選項A正確，選項C錯誤.②當光從空氣射入玻璃磚時，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，選項B、D錯誤.,解析,√,答案,2.(多選)光從介質a射向介質b，如果要在a、b介質的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是A.a是光密介質，b是光疏介質B.光在介質a中的速度必須大于在介質b中的速度C.光的入射角必須大于或等于臨界角D.光的入射角必須小于臨界角,1,2,3,√,答案,√,1,2,3,3.讓激光照到CD機或計算機的光盤上，就可以讀出盤上記錄的信息，經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像，這是利用光的A.平行度好，可以會聚到很小的一點上B.相干性好，可以很容易形成干涉圖樣C.亮度高，可以在很短時間內集中很大的能量D.波長短，很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,解析,√,答案,解析激光的特點之一是平行度好，它可以會聚到一個很小的點上，DVD、VCD、CD唱機或電腦上的光驅及刻錄設備就利用了激光的這一特點，選項A正確，B、C、D錯誤.,