1、課題：§光的全反射 臨界角教學目標 一、知識目標：1、了解光的全反射現象及全反射的應用； 2、理解臨界角的意義及發生全反射的條件。二、能力目標：會根據發生全反射的條件判斷光在兩種介質界面能否發生全反射，并會計算臨界角。現象三、素質目標：通過學習全反射現象的應用，培養學生把理論知識和生產技術相結合的能力。教學重點臨界角的意義，臨界角的計算。難點分析光在兩種介質界面能否發生全反射的判斷及全反射的光路圖。分析學生全反射是學生以前沒有接觸過的知識。弄不清根據兩種介質折射率大小的比較，判斷發生全反射的方向。教學設計思路因學生以前沒有接觸過全反射知識，所以要復習光疏、光密介質的意義，并根據公式n

2、1sin =n2sin 說明光線由光密介質進入光疏介質時，折射角大于入射角，引入課題。再通過演示實驗分析發生全反射的條件，總結出全反射規律。教學資源實驗儀器：激光器、光具盤。參考資料：蜃景的成因和規律夏天，在氣壓恒定的海面上，空氣密度隨高度增加而減小，對光的折射率也隨之減小從而形成具有折射率梯度的空氣層。當光線通過此空氣層時，將發生偏轉。如圖所示，設一束從遠處景物A發出的光線a以入射角由折射率為n處射入空氣層。由折射定律有：nsin=n1sin1 (1)n1sin1=n2sin2 (2)聯立（1）、（2）式可得：nsin=n2sin2依此類推：nsin=nisini, ABCnn1ni可見，當

3、n、一定時，從下層空氣進入上層空氣的入射角不斷增大，當入射角增大到等于由某兩層（ni層和ni+1層）空氣的折射率決定的臨界角時，就會發生全反射。人在C處逆著C光線看，可看到經全反射形成的倒立虛像；在B處逆著b光線看，也可看到經折射形成的正立虛像。總之。若人在較高處，看到的蜃景是由折射形成的正立虛像；若人在較低處，看到的蜃景是由折射和全反射形成的倒立虛像。 圖1 蜃景的成因課時安排1課時教學過程導入新課：復習提問：什么是光疏介質？什么是光密介質？答：1、光疏介質:兩種介質中折射率較小的介質叫做光疏介質。2、光密介質:兩種介質中折射率較大的介質叫做光密介質。速大角大為光疏，速小角小為光密。師:1、

4、光疏介質、光密介質是相對而言的。只有對給定的兩種介質才能談光疏介質與光密介質。沒有絕對的光密介質。例如：水、玻璃和金剛石三種介質比較，n水1.33 n玻璃1.5 n金剛石2.42。 對水而言，玻璃是光密介質；但對金剛石而言，玻璃則是光疏介質。2、光疏介質與光密介質的界定一般是以折射率為依據的,與介質的其它屬性(如密度等)無關。例如：水和酒精，n水1.33n酒精1.36，酒精相對于水而言是光密介質，但水酒。根據折射定律公式：n1sin =n2sin，我們可以得出光在折射率大的介質中，光線與法線的夾角小，在折射率小的介質中，光線與法線的夾角大。當光由折射率大的光密介質射入折射率小的光疏介質時，折射

5、角大于入射角，由此可以預料，當入射角增大到一定程度時，折射角就會增大到90°。如果入射角再增大，會出現什么現象呢？請看實驗。新課教學：演示實驗：讓光線沿著半圓形玻璃磚的半徑射向半圓面上，在半圓面上的入射角為零，光線沿直線射向圓心，在半圓玻璃磚和空氣的平面界面上發生反射、折射。轉動光具盤，讓入射角逐漸增大，我們看到折射角也隨著增大，而且折射角總是大于入射角。我們還發現：當入射角逐漸增大時，反射光線也逐漸增強，折射光線逐漸減弱。當入射角增大到某一角度時，折射角接近90°，折射光線幾乎沿界面前進，而且很微弱。反射光線凡乎和入射光線一樣明亮，如果再增大入射角，就看不到折射光線了，只

6、能看到玻璃中的折射光線。即光線全部被反射到玻璃中。入射光線在介質分界面上被全部反射的現象，叫做全反射。折射角等于90°時的入射角稱為臨界角。一、光的全反射1、光的全反射：入射光線在介質分界面上被全部反射的現象，叫做光的全反射。O0空氣n2玻璃n12、臨界角；折射角等于90°時的入射角稱為臨界角。由以上討論可見，發生全反射必須具備兩個條件：3、發生全反射的條件：(1)光從光密介質射入光疏介質；(2)入射角大于臨界角。怎樣求出臨界角呢？二、臨界角計算公式根據臨界角的定義，可以求出光從折射率為n1的光密介質進入折射率為n2的光疏介質時的臨界角。設入射角為0時，折射角為90

7、6;，如圖所示，由折射定律可得所以由上式可見，光疏介質的折射率n2越小，光密介質的折射率n1越大，發生全反射的臨界角越小，即越容易發生全反射。由上式計算出0的正弦值后，查三角函數表得0值，或從計算器上查得0值。當光從折射率為n的某種介質射入真空（空氣）時，臨界角計算公式為表1-2幾種物質對真空(空氣)的臨界角物質（固體）臨界角物質（液體）臨界角金 剛 石24.4°甘 油42.9°二硫化碳38.1°酒 精47.3°玻 璃30°-42°水48.6°全反射在技術上應用很廣，例如用全反射棱鏡可制造潛望鏡；利用光導纖維傳光、傳像等.下

8、面我們對光導纖維的構造原理和應用作簡略的介紹。三、光導纖維光導纖維的直徑比頭發絲還細，它由芯線和包層組成，芯線比包層材料的折射率大得多。一般通信光纖的直徑約5m10m，芯線的折射率約為1.8，包層材料的折射率約為1.4。1、光導纖維的結構：由芯線和包層組成，芯線比包層材料的折射率大得多。當光在芯線中傳播時，在芯線和包層界面上發生全反射，使光在彎曲的光導纖維內經多次全反射而傳到另一端，如圖所示。2、光導纖維的作用：利用全反射使光沿著彎曲的路經傳播。如果把許多有序排列的光導纖維聚集成束，就可以用來傳遞圖像(圖1-9)。工業和醫學上用光導纖維束制成的內窺鏡，可以對機械或人體內部進行檢查和診斷。目前光

9、導纖維在國防、通信和自動控制等許多領域里得到日益廣泛的應用。國內各大城市及西南、西北等邊遠地區都已敷設了光纖通信線路。3、光導纖維的應用：光纖通信、傳遞圖像內窺鏡、光纖輸電。光纖輸電 近年來，人們已開始研究用光纖傳送電能的問題。這是因為用光纖傳輸電能相對于傳統的用金屬導線輸電，不僅能大大降低電網的造價，還具有安全可靠、節約有色金屬和延長電網使用周期等獨特的優點。目前，美國拉里安公司在用光纖輸電方面取得突破性成就，原因在于他們對光纖輸電中兩個難點的突破：(1)在光纖輸電的發送端，該公司用激光二極管使電能轉化為光能的問題得到解決；(2)在接收端，解決了光能還原為電能的問題。當然，用光纖輸電的課題目前僅僅是開始，在科技迅速發展的今天，相信光纖輸電將會在不遠的將來投入工業使用。例題 已知玻璃的折射率為1.52，水的折射率為1.33，問光線從哪個方向射入，可在玻璃和水的交界面上發生全反射？它的臨界角是多大？解 已知：ng=1.