选修2-3《第一章 光的折射 全反射与光纤技术 第三节 光的全反射及光纤技术》优秀教案

选修2-3《第一章 光的折射 全反射与光纤技术 第三节 光的全反射及光纤技术》优秀教案

2 、 过程与方法 ： 通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象 ( 反射和折射 ) ，观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生分析、推理能力。

3 、情感、态度与价值观：

（ 1 ）通过这部分知识的 学习 ，使学生对自然界中许多美好的现象进行充分的认识，学会用科学知识来解释自然现象．

（ 2 ）了解我国光纤技术的进展以及光导纤维在现代科技中的应用，培养爱国主义热情和科学态度．

教学重点： 会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角

教学难点： 理解临界角的 物理 意义

教学方法： 引导、探究

教学用具： 光的折射演示器，半圆柱透明玻璃、直尺、

1 、 全反射现象

光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象。那么满足什么条件就可以产生全反射现象呢？

2 、发生全反射现象的条件

（ 1 ） 光密介质和光疏介质

对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质，叫光密介质，而光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射入光密介质时 ( 例如由空气射入水 ) ，折射角小于入射角；光线由光密介质射入光疏介质 ( 例如由水射入空气 ) ，折射角大于入射角。

既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到 90 °，如果入射角再增大，会出现什么情况呢？

我们研究光从半圆柱透镜射出的光线的偏折情况，此时入射角 0 °，折射角亦为零度，即沿直线透出，当入射角增大一些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察出反射角等于入射角，折射角大于入射角，随着入射角的逐渐增大，反射光线就越来越强，而折射光线越来越弱，当入射角增大到某一角度，使折射角达到 90 °时，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫 做全反射。

（ 2 ） 临界角 C

折射角等于 90 °时的入射角叫做临界角，用符号 C 表示．光从折射率为 n 的某种介质射到空气 ( 或真空 ) 时的临界角 C 就是折射角等于 90 °时的入射角，根据折射定律可得：

（ 3 ） 发生全反射的条件 ： 光从光密介质进入光疏介质；入射角等于或大于临界角。

3 、 对全反射现象的解释

（ 1 ） 被蜡烛熏黑的光亮铁球外表面附着一层未燃烧完全的碳蜡混和物，对水来说是不浸润的，当该球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象，而正对小球看过去会出现一些较暗的区域，这是入射角小于临界角的区域，明白了这个道理再来看这个实验，学生会有另一番感受。

（ 2 ） 让学生观察自行车尾灯

用灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利用全反射现象制成的仪器。在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清楚了。可先让学生观察自行车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象。引导学生注意生活中的物理现象，用科学知识来解释它，从而更好的利用它们为人类服务。

（ 3 ） 让学生阅读大气中的光现象 —— 蒙气差、海市蜃楼、沙漠里的蜃景。

光导纤维 光导纤维传播光的现象，看视频， 从细玻璃棒一端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的另一端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样。

实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几μ m 到 100 μ m 左右，而且是由内心和外套两层组成的，光线在内心外套的界面上发生全反射，如果把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像。