紫外-可见-近红外光谱非常有用，用来描述各种各样技术上重要的材料的吸收、透射和反射，例如颜料、涂层、窗口、和滤光器。这些应用通常需要记录至少一部分材料的光学或电子特征光谱。
A)吸收
吸收光谱通常称为分光光度法，是以测量给定波长样品吸收的光强为基础的分析技术。分光光度法，特别是在可见和紫外谱段，是最多功能和广泛应用技术在化学和生命科学中。在可见和紫外的分子吸收光谱与通过气体、液体、固体辐射通道辐射吸收测量有关。常用波长范围在190nm至1000nm，吸收介质是常温。然而，在一些情况下（例如，在酶检测）测量温度低于或高于室温是有利的或必需的。分子或分子的一部分，可以被吸收激发的称为色基团。强烈吸收紫外或可见部分的频谱的有机色基团常常有很多化学键如C=C、C=O或C=N。
分子激发能量通常由激发态分子和另一种分子（如溶质分子）碰撞以热量（动能）耗散，这样分子返回到基态。另一种情况，激发能量以一个过程的光辐射消耗掉，被称作荧光。这两种情况下，被色基团收集过的透射光强小于入射光强。
一个受激分子可以拥有任意一组被量子力学描述的能量离散量。这些量被称作分子的“能级”。在紫外、可见分光光度法，主要的能级首先决定于电子的空间分布，被称为电子能级，和小程度的振动能级，这产生于分子的各种振动模式（例如，各种共价键的拉伸和弯曲）。
能量和吸收的波长是由电子跃迁能级间的差异决定的。可以用如下方程表示：
λ= hc/(E2-E1)
E1是分子吸收前的能级，E2是通过吸收达到的能级
如果所有的转换都在基态的最低能级和第一激发态之间，那么吸收谱会出现窄的离散峰。然而，从一个电子能级跃迁到下一个能级可能发生在许多振动能级之间。
由于分子级的振动能级的能量差小于电子能级的最小能量差，电子跃迁由一串密间距的谱峰组成。每一个峰有和峰间距可比的显著宽度。这有峰重叠的效果，以至于一个独立的宽峰被称为电子吸收带。
对于大多数分子，吸收波长对应基态和第一激发态的任何振动能级之间的跃迁，发生在紫外和可见光范围。在一个单一的电子水平的振动能级之间的低能量转换也是可能的。这些跃迁产生红外范围内的辐射。图一展示了在能级图上的特定能量转化间的关系（上图）和吸收光谱（下图）
吸收对应波长在190nm至1000nm范围内的能量的光子的分子展示出紫外、可见吸收光谱。
处于基态或激发态的分子量化内部能量（E int)可以被近似计算，为分析目的有足够的精度，如下（公式2）：
E int = E el + E vib + E rot
E el 是电子能量，E vib是振动能量，E rot是转动能量
光子吸收的结果是电子能量的变化，同时伴随振动和转动能量的变化。每一个电子振动跃迁，即一个特定电子振动跃迁，对应一个由旋转线组成的吸收带。在液体和固体中，旋转线是宽的和重叠的以至于没有旋转结构是可分辨的。
比尔-朗伯定律
比尔-郎伯定律写给一个单独吸收体，气体的或液体的，方程如下(3):
A = -log10(IT/Io) = -εdc
IT是通过吸收介质传播过单辐射功率
I0是入射到介质上的单色功率
τi是内部的透射率（==IT/Io)
ε是摩尔吸收系数
C是物质的浓度
d是吸收路径长度
A是吸光度
内透过率τi，即透过媒介本身，不考虑边界效应，必需区分总透射率τ。不同之处在于，样品池窗的反射损耗，可以用一个参比池来补偿。
吸光度（或吸收数）α定义为α=1-τ这里反射被认为可以忽略不计。
比尔伯朗定律只是吸收物质是彼此独立的，且在均匀介质中。
吸收光谱的实际应用
吸光度测量允许一下：
.物质浓度的测定
.某些化学反应的动力学分析
.材料的鉴定
吸光度测量最通用的是用来确定物质的浓度。如果吸收系数ε已知的，并遵守比尔郎伯定律，就可以测浓度。
实际中，我们不依赖公布的ε值，因为这个量可能对试剂的制备和仪器的设计特点敏感。代替的是，它的正常做法是，从一个标准曲线得到未知样品的浓度。化学反应的进步可以允许用分光光度计测量反应物或产物随时间的浓度。这是许多酶的动力学分析基础。
最后大多数物质具有特征吸收光谱，从而可以被识别。这可以通过确定完整的频谱，并比较它在文献中发表的光谱或已知的参考图书馆的光谱
B)透射光谱
透射光谱与吸收光谱高度相关。这项技术可以被应用于固体、液体、气体样品。在这里，穿过样品的光和没有穿过样品的光的比较。输出取决于穿过路径和样品厚度，样品吸收系数，样品反射率，入射角，入射辐射的偏振，和颗粒的大小和方向。在比尔郎伯定律（公式3）IT/I0称作透过率。这种光谱的形式有一个类似用于吸收的一种装置。
C)反射光谱
反射光谱是研究从固体、液体、气体反射或散射的光。当光子进入一种物质，一些被颗粒表面反射，一些通过颗粒，一些被吸收。那些被从颗粒表面反射或通过粒子折射的光子被称作散射。散射的光子可能会遇到另一个颗粒或被散射离开表面，因此他们可以被探测和测量。
反射的基本知识
所有的材料都有一个折射的复杂指标（公式4）
m = n – jK
m是折射的复杂指标
n是指标的真正部分
j = (-1)1/2
K是折射指标的虚部，有时被称作消光系数。
当光子进入吸收介质时，它们被按照比尔郎伯定律吸收。吸收系数通过如下与折射系数相关联。（公式5）
ε=4K/λ
通常入射到平面的光的反射R通过菲涅耳方程描述（公式6）
R = [(n - 1)2 + K2 ] / [(n + 1)2 + K2]
不同于正常的是在角度方面，反射是一个复杂的三角函数，涉及入射光的偏振方向。
散射也也被作为混乱的信息考虑。信息是复杂的是因为散射是一个非线性过程，定量信息的矫正是困难的。考虑方程3中简单的比尔伯朗定律。在传输中，光穿过一块材料。有很少或没有散射（在理想情况下没有；但总有从介质的表面有内部散射）
然而，在反射，光子的光路是随机的。在每一束光子中，一定比例的被吸收。如果颗粒是明亮的，像在可见光的石英颗粒，大部分的光子被散射，随机游走可以继续碰撞数百次。如果颗粒是黑暗的，大多数光子将在每次碰撞被吸收，本质上所有的光子在仅有的几次碰撞中被吸收。这个过程提高了弱特征通常在传输过程看不到的，作为诊断工具进一步增加反射光谱。在光明与黑暗的混合颗粒(如石英和磁铁矿)，光子有如此高的概率遇到几个百分点的暗暗颗粒可以大大降低反射率,远远超过他们的重量分数。混合物的一般规律是，在任何给定的波长下，较深的分量会主导反射。光散射和吸收的光的量是依赖于晶粒尺寸。一个较大的颗粒具有较大的内部路径，这里光子被吸收根比尔伯朗定律。这反射来自表面和影响散射的内部瑕疵。
在一个较小的晶粒内，有相对较高的表面反射相比内部光子的路径长度，或者换句话说，表面和体积比是一个晶粒尺寸的函数。在光谱的吸收有两部分组成：连续的和个体分立特征的。连续的是其他的吸收特征叠加的“背景吸收”。这可能由于一个大的吸收特征翼。
反射光谱法的应用
1）外反射光谱：这个技术，也被称作镜面反射，光被平滑（镜面一样）样品反射记录它的光谱。外部反射是一种非破坏性、非接触式技术。尤其是用在薄膜厚度和折射率的测量，并可作为金属基底薄膜的记录光谱。
外部反射光谱可能看起来不同于透射光谱在许多方面,例如谱带可能转移到更高的波数,光谱可能遵循折射率的色散,和光谱对比可能不是线性依赖样本厚度。
2）内反射光谱法：光被引入一个合适的棱镜，在超过临界角的角度进行内部反射。这样在反射表面产生逐渐消除的波。样品被带进接触或接近反射表面。从样品和渐逝波的相互作用，一个光谱可以被记录不需要样品制备。这技术是无损的可用于固体、液体和粉末。
对于薄膜，这种光谱和透射光谱是一样的。对于厚的薄膜，在更长的波长，吸收带更强烈。当入射角接近临界角，波带倾向长波侧扩展，极小值移向更长波长（低波数）。色散型光谱观察非常接近或在临界角之下。
3）漫反射光谱：粉末和粗糙的表面的光谱，可以通过照射这些表面，并借助适当的光学结构，收集足够的散射光来进行光谱分析。这通常在紫外可见部分用积分球，在红外用椭球抛物面收集散射辐射。漫反射反应室可用于催化和氧化反应的研究。
由于漫反射光谱是光与样品相互作用的结果，在每一个可以想象的方式，光谱可能表现出传输，外部反射和/或内部反射的特点。
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第二节 全反射 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 2.理解光的全反射. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题. 4.知道光导纤维及其应用. 二、能力目标 1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图. 2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图. 3.会用全反射解释相关的现象. 4.会计算各种介质的临界角. 三、德育目标 通过对蜃景现象的学习明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法. ●教学重点 全反射条件，临界角概念及应用. ●教学难点 临界角概念、临界条件时的光路图及解题. ●教学方法 本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI 课件，使其有更生动的感性认识. ●教学用具 光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合） ●教学过程 一、引入新课 让学生甲到黑板前完成图19—21及图19—22两幅光路图（完整光路图） （学生甲画图时遗漏了反射光线） ［教师］光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ ［学生］有一部分被反射回去. （学生甲补画上反射光线） ［教师］很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… ［学生齐答］小于入射角. ［教师］光从水中进入空气时，折射角… ［学生齐答］大于入射角. ［教师］对.那么如果两种介质是酒精和水呢？
二、新课教学 （一）光密介质和光疏介质 1.给出光密介质和光疏介质概念. 2.让学生指出图19—21中的光密介质和光疏介质，再指出图19—23中的光密介质和光疏介质.让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的. 3.光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角. （本题让学生共同回答） （二）全反射 （设置悬念，诱发疑问） ［教师］在图19—22和图19—23中，折射角都是大于入射角的设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？ （这时可以让学生自发议论几分钟） ［学生甲］对着图19—22说是折射到水中去吗？ ［教师］你认为会出现图19—25这种情况吗？ （其余学生有的点头，有的犹疑） ［学生乙］应该没有了吧. ［学生丙］最好做实验看看. ［教师］好，那就让我们来做实验看看. 1.出示实验器材，介绍实验 . ［教师］半圆形玻璃砖可以绕其中心O在竖直面内转动如图19—26所示，入射光方向不变始终正对O点入射. 继续转动玻璃砖，学生看到当折射角趋于90°时，折射光线已经看不见了，只剩下反射光线.继续转动玻璃砖，增大入射角，都只有反射光线. （学生恍然大悟） ［教师］什么结果？ ［学生］折射角达到90°时，折射光线没有了，只剩下反射光线. ［教师］这种现象就叫全反射. （三）发生全反射的条件 1.临界角C ［要求学生根据看到的现象归纳］
案例：全反射 该案例是人教版教材选修3-4中第十三章《光》的第七节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的重点，具有承上启下的作用。承上——通过本节内容总结性地应用直线传播、反射、折射知识，进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率，有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题；启下——可指导性地研究和学习“棱镜”。同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。整节课主要侧重使学生通过合作探究理解全反射现象、发生全反射现象的条件，以及生活中的一些全反射现象，如海市蜃楼现象、生活中熟悉的应用，例如望远镜和光导纤维等，故本节课采用多媒体环境下开展教学是非常适合的，充分地利用多媒体课件的优势让学生自己总结生活中与全反射现象有关的内容。通过不同介质中折射现象的分析和全反射现象视频的观看使学生提高了分析问题、归纳问题的能力。 一、案例背景（基本信息） 设计者：郭勇，清原满族自治县高级中学，中学二级 学生：清原满族自治县高级中学高二（10）班，58人 教材：高中物理（人教版）选修3-4 教学设计指导者：李东风抚顺市教师进修学院中学高级教师 杨薇沈阳师范大学副教授 二、教学内容分析 1．教材的地位与作用 本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究，是高中物理光现象教学中的重点内容之一，主要介绍了全反射现象、发生全反射现象的条件及全反射现象的应用，是反射和折射的交汇点。全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为“棱镜”的学习作了铺垫，同时全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。 2．知识的特点 本节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射和光
本节前言 第二节全反射 北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》中写到：夏天，在山东蓬莱、栖霞，从平静无风的海面上向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、宫室、城池、人物、车马等出现在空中，谓之海市蜃楼。我们在炎炎夏日，行走在柏油路面上的话，也常能看到前方不远处一片潮湿，路灯花池的倒影清晰可见，可到了那儿依旧是滚烫的路面，一丁点水也没有。这些虚无飘渺的蜃景是怎样形成的呢？具备怎样的科学道理呢？这节内容将会带我们去探索这一神奇现象的形成根源，知道全反射的形成条件；并通过水流实验来让我们认识光导纤维，从而进一步了解它在医学、工业、国防科技、通讯领域中的广泛应用。 §1.2全反射 我们常用“井底之蛙”、“坐井观天”来形容人眼光狭窄，阅历短浅。可将桶里注满水后，这桶里之蛙所看到的“天”就非“昔日之天”了，它甚至能将水面上的世界一览无余呢！也许会游泳的你在水下也拥有过同样的感受吧！那么这是什么道理呢？ 当光由光密介质射向光疏介质时，由折射定律可知，折射角大于入射角，我们称之为远线折射。反之，则称为近线折射。 再增大入射角，则反射光线，折射光线会如何传播呢？ 接下来我们用激光发射器、光具盘、半圆形玻璃砖做的演示实验，注意观察相应的现象。 相关知识点：海市蜃楼 灼热的太阳烘烤着一望无际的沙漠。一支干渴的驼队在沙漠中艰难的行进着。突然在远方地平线上，奇迹股的出现了一个大湖，湖面闪烁着耀眼的银光，在湖边还有一些苍翠的棕
榈树，它们在水面下映出秀丽的倒影，这是多么让人心怡的景色啊！它给干渴的驼队带来了希望。可正当人们满怀希望奔跑过去时，它却又奇迹股地消失了。 这样的一种幻景也常出现在海面上，如水手们常传说的“荷兰飞船”的故事中所说：当人们在海上航行的时候，在海面上突然出现一只飘忽不定的船队。它有时在你的一侧并行，似乎在暗中监视着你；有时它又忽然神秘地离你远去；有时，它又张帆对准你驶来。它不理睬你的任何信号，也没有一点声息，就在马上要和你相撞的时候，它又忽然消失得无影无踪了。 这幻景有时还会出现在天空，那城市、楼阁、来往行人、车辆在空中清晰可见。在无风的条件下，这种幻景能持续数小时之久。以前的人们误以为是天堂出现了。 在我国东部沿海，这种幻景情况也时常看到。在古代中国的学者认为这是一种海里的怪兽吐出的气化成的，这种怪兽叫蜃，形体十分巨大。所谓海市蜃楼，指的就是海中的街市和蜃气所结成的楼宇。由于当初人们缺乏科学知识，故对这种现象感到十分神秘和害怕。 下面我们来看一下动画演示，来了解海市蜃楼的成因。 右图：2001年8月4日18时25分， 记者看到在距敦煌市以西南40公里的沙漠 上出现海市蜃楼，这幻景中的城市经仔细辨 认后确定是阿克塞县城。此城距敦煌西南 80公里，两城之间全部是沙漠，阿克塞是 一座在沙漠中新建的城市。 右图：2004年2月3日中午，烟台山出现 罕见的海市蜃楼奇观，人间仙境蓬莱阁清晰 浮现在烟台山上，引得人们驻足观望。 全反射 在该实验过程中，随着入射角的不断增大，反射光线逐渐增强，折射光线逐渐减弱，如继续增大入射角，则出现折射光线完全消失，入射光线全部被反射回去的现象。 入射光线在介质分界面上被全部反射的现象称为光的全反射。
全反射 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质. 2.理解光的全反射. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题. 4.知道光导纤维及其应用. 二、能力目标 1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图. 2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图. 3.会用全反射解释相关的现象. 4.会计算各种介质的临界角. 三、德育目标 1.体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法. 2.通过对蜃景现象的学习再次明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法. ●教学重点 全反射条件，临界角概念及应用. ●教学难点 临界角概念、临界条件时的光路图及解题. ●教学方法 本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI课件，使其有更生动的感性认识. ●教学用具 光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合） ●教学过程 一、引入新课 让学生甲到黑板前完成图1及图2两幅光路图（完整光路图） 图1 图2 ［教师］光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ ［学生］有一部分被反射回去. （学生补画上反射光线） ［教师］很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… ［学生齐答］小于入射角. ［教师］光从水中进入空气时，折射角… ［学生齐答］大于入射角. ［教师］对.那么如果两种介质是酒精和水呢？ 二、新课教学 （一）光密介质和光疏介质 1.给出光密介质和光疏介质概念.（课件展示） 2.[学生活动]思考：n 水＝1.33 n 玻璃 ＝1.5-1.9 n 金刚石 ＝2.42
光的全反射 一、教学目标 1、知识与技能 掌握临界角的概念和发生全反射的条件；知道什么是光疏介质和光密介质；能判断什么情况下会发生全反射，了解全反射现象的应用；通过实验培养学生的观察能力、分析推理能力和创新思维能力。 2、过程与方法通过演示实验，学习探究科学的方法——比较法；通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程。 3、情感、态度与价值观体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣；通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯。 二、重点和难点 重点是全反射现象；难点是临界角概念和全反射条件。 三、教学方法：实验探究法 四、设计思路：本节课以实验为主线，通过一个带有魔术色彩的演示实验引入课题，再通过两个演示实验的对比，让学生观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更 加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野。 五、主要教学过程 1、引入新课 演示一：用细铁丝穿过单摆小金属球，使其一端伸出作为把手，然后捏住把手，用蜡烛火焰的内焰将金属球熏黑，让学生观察。然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯
中，现象发生了，放在水中的铁球变亮了。好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和刚才一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射。 2、新课教学 2.1 实验探究 演示二：实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面（如图1）。 实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖直边的圆心O（如图2） 图1 图2 教师演示两遍实验后，让学生分组讨 论后回答。 实验1 现象：①当光沿着玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内。②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。③当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光完全消失，只剩下反射光。 实验2 现象：①当光沿着空气射向玻璃砖的直边的圆心O 时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到玻璃砖内，一部分光反射回空气中。 ②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。③当入射角增大到接近900时，折射角小于900。 学生归纳不同点：①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气，入射角＜折射角；②光从空气→玻璃，同时存在反射光和折射光；光从玻璃→空气，当入射角达到某个
光的反射、折射、全反射 【学习目标】 1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律． 2．理解折射率的定义及其与光速的关系． 3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题． 4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题． 6．了解全反射棱镜和光导纤维． 7．明确测定玻璃砖的折射率的原理． 8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤． 9．会进行实验数据的处理和误差分析． 【要点梳理】 要点一、光的反射和折射 1．光的反射现象和折射现象 如图所示，当光线入射AO 到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB ，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC ，这种现象叫做光的折射现象，光线OC 称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2θ）． 2．反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角． 3．折射定律 （1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即12 sin sin θθ=常数．如图所示． 也可以用sin sin i n r =的数学公式表达，n 为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解： ①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n ）小的介质射向折射率（2n ）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）． ②折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的人射光线发生折射，定律中的公式就变为12sin 1sin n θθ=，式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义． 实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n 值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值，可以看到不同介质的n 值不同，表明n 值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。，叫做这
光学·全反射 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求． (1)理解光的全反射现象； (2)掌握临界角的概念和发生全反射的条件； (3)了解全反射现象的应用． 2．通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透过现象分析本质的方法、能力． 3．渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它，更科学的应用生活中常见的仪器、物品． 二、重点、难点分析 1．重点是掌握临界角的概念和发生全反射的条件，折射角等于90°时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象． 2．全反射的应用，对全反射现象的解释．光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈现的自然现象． 三、教具 1．全反射现象演示仪，接线板，烟雾发生器，火柴，产生烟雾的烟雾源，半圆柱透明玻璃(半圆柱透镜)，弯曲的细玻璃棒(或光导纤维)． 2．烧杯，水，蜡烛，火柴，试管夹、镀铬的光亮铁球(可夹在试管夹上)． 3．自行车尾灯(破碎且内部较完整)． 4．直尺． 四、主要教学过程 (一)引入新课
演示Ⅰ将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象． (二)新课教学 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？ 演示Ⅱ将半圆柱透镜的半圆一侧靠近激光光源一侧，使直平面垂直光源与半圆柱透镜中心的连线，点燃烟雾发生器中的烟雾源置于激光演示仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关．一束激光垂直于半圆柱透镜的直平面入射，让学生观察．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．
全反射现象及其讨论 摘要：全反射现象是一种常见的现象，在现代社会中具有广泛的应用，本文将系统的阐释 全反射现象的物理解释，详细的介绍全反射现象的成因、特点、应用等方面内容，并进一步提出其在未来社会中的应用趋势问题。 关键词：全反射透射深度蜃景倏逝波光导纤维 一、生活中的全反射 电磁波在两种介质分界面传播时，会发生折射和反射现象。在特殊情况下，电磁波从折射率大的入射到折射率小的介质中，入射角大于某一临界角时，会发生全部能量被反射回原介质中的现象，此时只有反射波，没有折射波，即发生全反射现象。 在平时生活中，我们会遇见很多全反射现象，其中主要是光的全反射，人们最熟知的即蜃景的产生。蜃景是一种奇幻的自然现象，在中国古代传说和书籍中便有相应的记载，如《史记·天宫书 》。蜃景多发生于海上和沙漠中，分别称为“海市蜃楼”和“沙漠幻景”，但在柏油马路和山中偶尔也能看见。根据蜃景出现的位置相对于原物的方位大致分为上蜃、下蜃以及侧蜃等，根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等，蜃景具有在同一地方同一时间重复出现的特点。 二、物理解释 一束单色平面波,，传播到两种不同介质分界面时，假设反射、折射电磁波都是平面电 磁波，且界面无穷大，则应有如下表达式： ()0() () 0i k x t i k x t i k x t E E e E E e E E e ωωω?-'?-''?-?=??''=??''''=?? 其中如右图所示，E 、'E 、'' E 分别表 示入射波、反射波、折射波，波矢量分量间的关系： x x x y y y k k k k k k '''==??'''==? 对于任意入射的电磁波，可将其分解为垂直分量和水平分量，现在分别考虑。 根据反射定律和折射定律，易得sin x k k θ=，' ' ' sin x k k θ=，''''''sin x k k θ=，当电磁 波垂直入射面传播时，||,(0)E E E ⊥== ，根据麦克斯韦边值关系有： [()]0 [()]0 n E E E n H H H ?'''?-+=?'''?-+=? ② ①