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物理教案 第十七章 光的传播(三、全反射)

第一网小编3年前 (2022-09-07)教学教案193

【教学目的】

1.全反射现象及其发生条件

2.临界角的计算

3.全反射的应用

【教学重点】

全反射现象及其发生条件

【教学难点】

综合光路可逆知识和三角函数常识求解临界角、理解发生全反射的条件

【教学难点】

激光器、半圆形玻璃砖、模拟光导纤维

【教学过程】

复习引入

复习启发:我们才作过“测定玻璃折射率”的实验,请同学们回忆一下,当入射角非常接近90°时,我们做实验观察时有什么感觉?

学生:比较难以看清p1和p2两颗针。

为什么会出现这种现象呢?还是让我们回到相关的物理学史。原来,物理学家们在探讨光的折射的方向规律时,也探讨过能量分配的规律。下表是斯涅尔测量的、光线从空气射入玻璃界面时,反射光和折射光的能量分配情况──

入射角

入射光线能量为(100%)

反射光线能量

折射光线能量

100%

4.7%

95.3%

30°

100%

4.9%

95.1%

60°

100%

9.8%

90.2%

80°

100%

39%

61%

90°

100%

100%

0%

从这个表格的数据,同学们可以发现什么规律?

学生:随着入射角的增大,反射光的能量分配加大,而折射光的能量分配减小。

事实上,这种能量的分配情况在交换介质之后,还会出现更加有趣的情形──

一 全反射

为了方便表达全反射的规律,这里先介绍两个新的名词──

1.光疏介质和光密介质

光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质。

光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质。

很显然,这是一个通过相互比较得出的概念,所以没有绝对的光疏介质和绝对的光密介质。

示例:水和空气比较;水和金刚石比较…

提问1:光线从光疏介质传播到光密介质比较,传播速度会怎样变化?

学生: v疏>v密

提问2:光线从光疏介质传播到光密介质比较,传播方向有什么规律?

学生: 折射角小于入射角。(反之,折射角大于入射角。)

提问3:光密介质的密度是不是一定比光疏介质大?

学生:查“几种介质的折射率”表格,再做结论。

很显然,光疏和光密是相对光的传播而言,而与物质的密度没有必然联系。

过渡:刚才我们已经总结过了,光线从光密介质传播到光疏介质时,折射角总是大于入射角的,而当入射角增大时,反射角也会同时增大,这时,哪一个角先趋近90°呢?

学生:折射角。

趋近90°后,折射光线又怎样传播呢?

下面看实验演示──

演示:光的全反射实验

提请学生观察:a.反射光和折射光的强度变化;b.折射光的方向变化

提问:在强度方面,斯涅尔的研究是不是得到重现?

学生:是的。

启发:入射角增大到一定的角度后,折射光还存不存在?

2.全反射::当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度时,折射角等于900,此时,折射光完全消失,入射光全部反回原来的介质中,这种现象叫做全反射。

全反射的物理意义:折射光的能量为零,入射光的能量全部等于反射光。共3页,当前第1页123

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