下载文档原格式
13、1光的反射和折射的教学设计教学目标一、知识目标1.知道反射定律的确切含义，并能用来解释有关现象.2.知道反射现象中光路是可逆的，并能用来处理有关问题.3.知道平面镜成像特点及作图方法.4.理解折射定律的确切含义，并能用来解释有关的光现象和计算有关的问题.[5.知道折射光路是可逆的，并能用来处理有关的问题.6.知道折射率的定义及其与光速的关系，并能用来进行有关的计算.二、能力目标1.会用反射定律解释有关现象和处理有关问题.2.会用折射定律计算有关的问题，能理解折射率与光速的关系，并能用来进行有关的计算.三、德育目标1.通过观察演示实验，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的教学，培养学生分析、推理能力.2.渗透物理研究和学习的科学态度教育.●教学重点光的折射定律.折射率概念.●教学难点光的折射定律和折射率的应用.●教学方法本节课成功的关键在于做好实验.通过实验先定性观察再定量测量，引导学生对测量数据进行分析、归纳.再来领略前人所做的思考从而领会数据分析的几种常用方法——比值法、乘积法、加减法、图象法等，为学生今后对实验数据的处理打开思路.最后通过例题练习巩固所学内容.教学过程一、引入新课我们已经知道了，光在同一均匀介质中是沿着直线传播的，那么，当介质不均匀或当光从一种介质进入另一种介质中时，会发生什么现象呢？［学生］反射，折射［教师］对，这一节课，我们先简要地复习光的反射，再深入地研究光的折射现象.二、新课教学（一）光的反射现象反射定律1.介绍光学演示仪，指明观察对象——光在从一种介质（空气）进入另一种介质（玻璃）时发生的现象（半圆柱玻璃砖直面柱心正对入射光）2.演示：光在到达空气和玻璃的交界面处时，一部分光被反射回空气中，另一部分光进入玻璃继续传播，但传播方向发生了改变.3.学生边观察边回忆反射定律：转动光具盘以改变入射角，让前排学生读出几组入射角和反射角数据.两者相等.同时提醒学生注意.光具盘面是竖直的，在这个面上同时能看到反射光线和入射光线.说明两线共面，又因为法线也在这个面内.故三线共面.4.归纳反射定律：三线共面两角相等.5.反射光路可逆（二）平面镜成像及作图1.让学生回忆平面镜成像的特点：正立、等大、异侧、虚像、对称.2.教师简述平面镜成像原理、作图方法并予以示范.a.平面镜成像原理：如图，光点S入射到平面镜的光线，其反射光线的反向延长线的交点即为S的像，人眼根据光沿直线传播的经验，感觉反射光都是从S′发出的.b.平面镜成像作图.讲：两条光线即可确定像点的位置.所以无需多画.步骤是：（1）由对称性确定像点的位置；（2）任意画两条入射光线；（3）过像点作出对应的两条反射光线；（4）若是作物体AB的成像光路图，则只需作出A、B点的成像光路图.连接A、B点即可.（三）折射定律师：光从空气射入玻璃这一介质时，传播方向发生了改变，我们把这种光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫做光的折射。
课题名称：《光的全反射》模块教科版选修3—4设计思想本节课的要求是“通过观察探究，理解全反射和临界角的概念，能用全反射条件判断是否能发生全反射，知道光纤及其应用。
”其中全反射的条件是重点和难点。
本节课通过生活实例引出课题，以学生亲自进行实验探究突破重难点，教师引导学生通过观察、实验、分析、总结出光的全反射的现象和条件，通过演示实验及图片介绍光导纤维\全反射棱镜及其应用，利用全反射解释生活中的奇妙现象。
指导思想与理论依据光是自然界一种普遍而重要的存在，广泛的涉及物理学的各个领域，并且与生活有着密切联系，是学生学习物理的重要内容之一。
反射定律和折射定律是光的全反射这一节内容的基础。
为了突出重点，突破难点，同时为了提高学生全面素质，培养学生的能力，激发学生的学习兴趣，使学生深刻认识全反射的现象及条件，通过生活实例和小实验引出课题；为了提高实验的可视性，使学生更好的理解全反射的现象及发生条件，本节课为学生设置分组实验，准备高强度激光笔，让学生通过亲自实验，观察光线的传播规律来突破重难点，教师引导学生通过观察、实验、分析、总结出全反射的现象和发生条件，为让学生体会物理是有用的，介绍光纤技术对经济社会生活的重大影响，利用全反射解释生活中的奇妙现象。
教学背景分析1.教材内容分析《光的全反射》这一节内容在光的反射、光的折射内容之后，是反射和折射的交汇点，对学生学习而言也是难点。
研究全反射现象，是对反射和折射知识的巩固与深化，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。
环节一：引入新课水流导光观察光带来的奇妙现象实验激发学生求知欲，引起学生兴趣。
环节二：全反射现象及条件探究：全反射现象及条件介绍仪器，并强调激光伤眼实验探究：让光沿着半圆柱体玻璃砖的半径射到它的平直的面上,使入射角从0度开始增大，观察反射角和折射角大小的变化、反射光线和折射光线强弱的变化.明确：全反射现象观察仪器动手操作、合作交流总结实验现象：光从玻璃射向空气，当入射角逐渐增大时，反射角和折射角也逐渐增大；同时折射光线减弱，反射光线增强；当入射角增大到某个值时，折射光线突然消失，只剩下反射光线。
2019-2020年高中物理《光的全反射》教案鲁科版选修3-4教学目标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，并能解决有关问题。
4、知道光导纤维及其应用重点、难点1、理解全反射的现象及产生的条件。
2、临界的概念及应用。
教具多媒体辅助教学教学过程[复习提高]复习折射定律等相关内容[新课教学]一、光密介质和光疏介质两种折射率不相同的介质相比较，折射率小的介质，叫做光疏介质，折射率大的叫做光密介质说明：举具体例子（如金刚石、玻璃、水），通过相互比较，得出光疏光密介质的概念，并得出结论：光疏介质和光密介质是相对而言。
通过分析还得出两个结论：1、光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角2、光由光密介质进入光疏介质时，折射角小于入射角分析：光由光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，我们知道，折射角随入射角增大，当入射角增大到一定程度，折射角就会增大到900.提问：那么，如果入射角再增大，会出现什么情况？观察实验（课件视频）现象：折射光线随入射角的增大远离法线（折射角增大），而且强度变弱，反射光线增强，最后，当入射角达到某个角度时，折射光线消失了。
二、全反射1、全反射：光从光密介质射入光疏介质，当入射角大于或等于某个角度时，折射光线消失，只剩下反射光线的现象2、临界角：折射角等于900时是入射角n=, 因此,sinC=, C为临界角随堂练习:例1 一束光从玻璃射向空气,玻璃的折射率为,则发生全反射时,入射角为多大?提问:在光的全反射实验中,一开始并没有发生全反射现象,那么要发生全反射需要什么条件呢?请同学们从全反射定义里概括.3、发生全反射的条件：（1）光从密介质进入光疏介质（2）入射角大于或等于临界角随堂练习:例2 如图，放在空气中的平行玻璃砖，光束射到它的第一表面，则以下说法正确的是：A 、如果入射角大于或等与临界角，光在第一表面发生全反射B 、在第一表面，光由空气射入玻璃砖不会发生全反射C 、在第二表面此光由玻璃射入空气，可能发生全反射D 、由于两表面互相平行，故不论光束以多大入射角射入，第一、二表面都不会发生全反射三、光导纤维1、“光纤通信”利用全反射原理2、构造；光导纤维是非常细的玻璃丝，由内芯和外套两层组成。
高中物理选修三全反射教案在物理学的浩瀚知识海洋中，光的反射和折射现象无疑是最吸引人的章节之一。
特别是当光线遇到不同介质时，所展现出的全反射现象，不仅令我们着迷，更是现代光纤通信技术的理论基础。
今天，我们将一同探究这一迷人现象，并通过一份精心设计的高中物理选修三全反射教案，帮助学生建立清晰、系统的知识框架。
首先，我们需要明确什么是全反射。
当光从光密介质射向光疏介质时，在一定条件下，光线不会进入第二个介质而是完全反射回原来的介质。
这种现象称为全反射。
为了更有效地传授这一概念，教案将采用以下结构：一、引入新知通过日常生活中的例子，如水中的鱼看起来比实际位置更高，引入光的折射现象。
随后，提出问题：如果光线从水射向空气，情况又会如何？引导学生思考并自然过渡到全反射的概念。
二、知识讲解详细解释全反射的条件，即入射角大于临界角时发生的反射现象。
结合数学推导，展示临界角与两种介质折射率的关系，并通过实例计算加深理解。
三、实验操作设计实验让学生亲自观察全反射现象。
利用半圆形玻璃和激光笔，演示光从玻璃到空气的全反射，以及当改变入射角度时光线的路径变化。
四、深化理解讨论全反射的应用，例如光纤是如何利用全反射原理来传输信息的。
同时，探讨全反射对深海潜水员视觉的影响，以及在天文望远镜设计中的应用等。
五、课堂互动通过提问和小测验来巩固知识点，确保每位学生都能正确理解和应用全反射的概念。
六、总结回顾回顾全反射的定义、条件和应用，强调其在现代科技中的重要性，鼓励学生在生活中发现更多相关的例证。
通过这样的教案设计，学生不仅能掌握全反射的理论知识，还能通过实验和讨论深化理解，培养科学探索的兴趣和能力。
教师的角色是引导者和启发者，通过恰当的问题激发学生的好奇心，让他们在探索中找到答案，体验到学习的乐趣。
在教学过程中，重要的是保持公正客观的教学态度，尊重每个学生的学习节奏和风格。
适时给予鼓励和肯定，帮助他们建立自信，克服学习中的困难。
第四章光的折射第三节光的全反射导学案【学习目标】1•准确理解临界角的概念和发生全反射的条件，提高分析光的全反射现象的能力2.白主学习，合作探究，学会用画光路的方法分析全反射现象3•激情投入，认识光纤技术对社会经济生活的重大影响【学习目标解读】1•重点：常握临界角的概念和发生全反射的条件2.难点：全反射的应用，对全反射现象的解释.【课前预习案】【使用说明】1•同学们要先通读教材，通过观察演示实验，理解光的全反射现彖；知道什么是光疏介质，什么是光密介质；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.概括出发生全反射的条件，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l'u J题。
2.勾划课本并写上提示语、标注序号；3.完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。
（一）教材助读1、请画出一束光从空气射入水中时的光路图，并比较它们的入射角和折射角的大小关系2、根据光路的可逆性原理，若一束光逆看光折射的方向从水中射向空气，其光路图又如何?3、逐渐增大光在水中的入射角，根据光的折射定律可知，光进入空气的折射角该如何变化?（二）预习自测1•光从介质a射入介质b,如果要在ab介质的界面上发生全反射，那么必须满足的条件是（）A.a是光疏介质，b是光密介质B光在介质屮a的速度必须大于光在介质中b的速度C光的入射角必须大于或等入临界角D必须是单射光2•光线从某介质射入空气中，当入射角为30°时，其折射角为45°,则这种介空气的临界界角是：（）A.60°B.450C.90°D.3O03.某介质的折射率为血，一束光从介质射向空气，入射角为60。
,如图所示的哪个光路图是正确的（）4.（2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授英国华裔科学家（高银以及美国科学家威拉徳•博伊尔和乔治•史密斯.高規在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面“収得了突破性的成就.若光导纤维是由内芯和包层组成下列说法正确的是（）A.内芯和包层折射率相同，折射率都大B.内芯和包层折射率相同，折射率都小C.内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D.内芯和包层折射率不同，包层折射率较小**5.如图示，一束平行光从真空中射向一块半圆形的折射率为1.5的玻璃砖，下列判断中正确的是（）A.在圆心的两侧R范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有在圆心的两侧MR范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折D.圆心两侧MR范圉外的光线将在曲面发生全反射【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。
第3节光的全反射第4节光导纤维及其应用学习目标：1。
[物理观念、科学思维]理解全反射现象和临界角的概念,知道光疏介质、光密介质和发生全反射的条件． 2.[物理观念]能够解释全反射现象,了解全反射棱镜． 3.[科学态度与责任］掌握光导纤维的工作原理及其重要应用．一、全反射及其产生条件1．全反射光从玻璃射入到空气中时，折射角大于入射角,当入射角增大到一定程度时,折射光线完全消失，全部光都被反射回玻璃内，这种现象称为全反射现象．2．临界角刚好发生全反射（即折射角等于90°）时的入射角．用字母C 表示．临界角和折射率的关系是sin C＝错误!.3．光疏介质和光密介质两种介质比较，折射率较小的介质叫作光疏介质,折射率较大的介质叫作光密介质．4．全反射的条件(1)光从光密介质射入光疏介质．（2)入射角大于等于临界角．二、全反射现象1．解释全反射现象(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮,是由于光射到气泡上发生了全反射．(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率小，从远处物体射向地面的光线的入射角大于临界角时，发生全反射，人们就会看到远处物体的倒影．2．全反射棱镜(1）形状：截面为等腰直角三角形的棱镜．(2）光学特性：①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了90°.②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在直角边上各发生一次全反射,使光的传播方向改变了180°.三、光导纤维及其应用1．构造把石英玻璃拉成直径几微米到几十微米的细丝，再包上折射率比它小的材料，就制成了光导纤维，简称光纤．2．原理利用了全反射．3．光纤通信光纤通信中，先将传送的信息转换为光信号，通过光纤将光信号传输到接收端，接收端再将光信号还原为原信息．光纤网是信息社会的重要基石,“光纤到户”是信息社会的重要标志．1．思考判断(正确的打“√"，错误的打“×”）(1)光从空气射入水中时可能发生全反射现象．(2）光密介质,是指介质的折射率大，密度不一定大．(3）鱼缸中上升的气泡亮晶晶的,是由于光射到气泡上发生了全反射．(√）（4)光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成．（×）2．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1。
高中物理选修三第四章教案教学内容：选修三第四章物理光学教学目标：1. 了解光的传播方式和性质；2. 掌握光的反射和折射定律；3. 理解光的全反射现象和应用；4. 能够解决光的成像问题；5. 了解光的波动性和粒子性。
教学重点：1. 光的反射和折射定律；2. 全反射现象和应用；3. 光的成像问题。
教学难点：1. 全反射的实际应用；2. 光的波动性和粒子性的理解。
教学准备：1. 实验器材：凸透镜、凹透镜、平凸透镜、白色光源、平面镜；2. 实验辅助工具：光程计、反射光屏、透镜、光源；3. 课件：包含反射和折射定律的示意图，全反射的实验视频。
教学步骤：一、导入（5分钟）通过展示光的传播方式和性质的实验视频，引起学生对光学的兴趣，并了解光的基本概念和特性。
二、讲解和示范（15分钟）1. 讲解光的反射和折射定律，引导学生了解光线在不同介质中传播的规律；2. 示范反射和折射的实验操作，让学生通过实际操作体会反射和折射现象。
三、实验和讨论（20分钟）1. 让学生分组进行全反射实验，观察全反射现象，并讨论其实际应用；2. 让学生通过凸透镜和凹透镜的实验，理解光的成像问题。
四、总结和提问（10分钟）1. 总结本节课的内容，强化光的反射和折射定律、全反射现象和成像问题的重点；2. 提出问题，引导学生思考光的波动性和粒子性的关系，以及光学在生活中的应用。
五、作业布置（5分钟）布置相关练习题，巩固本节课的知识点，并要求学生预习下节课内容。
教学反馈：对学生的实验操作和讨论结果进行评价，并及时纠正错误，指导学生改正。
根据学生的学习情况，调整下节课的教学内容和方式，以提高教学效果。
【教案范本】就这样，希望对您有所帮助。
祝教学顺利！。
第四章光的折射三、光的全反射教学目标1、理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。
2、用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。
3、启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。
4、培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。
重点难点重点：临界角的概念及全反射条件难点：全反射现象的应用设计思想本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。
本节主要知识内容是全反射现象和全反射条件。
灵活运用推理假设，实验验证，分析归纳，比较等方法教学，使学生在获得知识的同时，也获得了掌握这些知识的方法。
通过师生的双边活动，充分调动学生的积极性，使学生主动地和教师、教材、同学进行信息交流，形成了一种和谐、积极参与的教学气氛。
教学资源《光的全反射》多媒体课件教学设计【课堂引入】问题：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。
【课堂学习】学习活动一：全反射现象问题1：什么是光密介质和光疏介质？不同折射率的介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质。
举例说明光密介质和光疏介质是相对的。
问题2：什么是全反射现象？演示实验：激光束射向半玻璃砖，观察反射、折射现象。
设疑：如果入射角变大，反射光线和折射光线可能怎么变化呢？学生猜想：①反射光，折射光全部消失。
②反射光消失，只有折射光线。
第2、3节光的全反射__光导纤维及其应用1．光疏介质和光密介质是相对的，区分光疏介质和光密介质要看两种介质折射率的大小关系。
2．光从光密介质射向光疏介质，且入射角达到临界角时，将发生全反射，全反射是一种特殊的光学现象。
3．全反射现象在日常生活中有很多应用,如光导纤维利用全反射来传输信号.错误!全反射及其产生条件1．光疏介质和光密介质的概念两种不同的介质，折射率较小的介质叫做光疏介质,折射率较大的介质叫做光密介质.2．全反射现象（1）全反射及临界角的概念：①全反射:光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到一定程度时,折射光线完全消失，全部光线都被反射回光密介质的现象.②临界角：刚好发生全反射(即折射角等于90°）时的入射角。
用字母C表示。
(2）全反射的条件:①光从光密介质射入光疏介质。
②入射角大于等于临界角。
(3)临界角与折射率的关系：①定量关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝错误!(公式)。
②定性关系:介质折射率越大,发生全反射的临界角越小,越容易发生全反射。
［跟随名师·解疑难]1．光疏介质和光密介质的比较光的传播速折射率度光疏介质大小光密介质小大2．对全反射的理解（1）全反射是光的折射的特殊现象，全反射现象还可以从能量变化的角度加以理解.当光线从光密介质射入光疏介质,在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射。
(2)全反射遵循的规律:光由光密介质进入光疏介质发生全反射时,仍然遵守反射定律。
有关计算仍可依据反射定律进行。
(3）光从光密介质射向光疏介质时,只要入射角大于或等于临界角C，一定会发生全反射现象。
［特别提醒］(1)光疏介质、光密介质是两种介质相比较而言的，只有一种介质,无法确定它是光疏介质还是光密介质。
(2)分析光的全反射时，关键是根据临界条件画出恰好发生全反射的光路图，再利用几何知识分析边角关系.[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)光从一种介质射到另一种介质时，发生了全反射,则全反射发生在（)A．折射率较小的介质中B．折射率较大的介质中C．光速较大的介质中 D．入射角小于临界角解析:选 B 光从光密介质射到光疏介质才可能发生全反射，且要求入射角大于或等于临界角,而光密介质的折射率大、光速小。
第3节 光的全反射对应学生用书P56全反射现象及其条件 [自读教材·抓基础]1．光疏介质和光密介质 名称 项目 光疏介质 光密介质 定义 折射率较小的介质折射率较大的介质折射特点 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角2．对全反射的理解(1)全反射：光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象。
(2)临界角：光从某种介质射向真空或空气时使折射角度变为90°时的入射角，称为这种介质的临界角。
(3)发生全反射的条件：1.光疏介质和光密介质是相对而言的，两种介质相比较，折射率大的为光密介质，折射率小的为光疏介质。
2．要发生全反射，必须同时满足两个条件： (1)光由光密介质射入光疏介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
3．光由光密介质射入光疏介质，折射角等于90°时的入射角即为临界角，对于光由介质射入空气(或真空)的情况，sin C ＝1n。
4．光导纤维由内芯和外套两层组成，光纤传输利用的是光的全反射原理，其内芯折射率一定比外套折射率大。
①光从光密介质射入光疏介质； ②入射角大于或等于临界角。
(4)临界角与折射率的关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C ＝1n(公式)。
[跟随名师·解疑难]1．光疏介质和光密介质的理解不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质。
(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角。
(2)光疏介质和光密介质的比较：(3)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。
任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质 。
2．对全反射的理解 (1)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。
(2)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大。
同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。
(3)临界角①不同介质的折射率不同，发生全反射的临界角也不同，介质的折射率越大，临界角越小。
②不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°。
如图4－3－1所示的四个光路图中，正确的是( )图4－3－1解析：选A sin C ＝1n ＝23<sin 45°＝22，所以C <45°，所以发生全反射。
全反射的应用——光导纤维[自读教材·抓基础]1．光导纤维的原理 利用了全反射的原理。
2．光导纤维的构造光导纤维是一根极细的玻璃丝，直径约有几微米到100微米不等，由两种折射率不同的玻璃制成，分内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的折射率大，当光在光纤内传播时，会在两层玻璃的界面上发生全反射，通过一系列的全反射，光就沿着弯弯曲曲的光纤从一端传到另一端。
3．光导纤维的应用(1)制成医学上常用的内窥镜； (2)实现光纤通信。
4．光纤通信的优点容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输速率高。
[跟随名师·解疑难]1．光导纤维的传播原理光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出。
光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像。
如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列。
就可以传播图像。
图4－3－22．光导纤维的折射率设光导纤维的折射率为n ，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图4－3－3所示，则有：sin C ＝1n ，n ＝sin θ1sin θ2，C ＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝n 2－1。
图4－3－3由图4－3－3可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝2，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比2大些。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)光导纤维的结构如图4－3－4所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是( )图4－3－4A ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D ．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析：选A 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，故A 选项正确。
对应学生用书P57对全反射的理解[典题例析]1．一束光遇到空气和玻璃(折射率为n ＝2)的界面，下列说法正确的是 ( ) A ．当光由空气射向玻璃时，入射角等于或大于45°时，会发生全反射现象B ．当光由空气射向玻璃时，无论入射角多大，都不会发生全反射现象，且折射角不会超过45°C ．当光从玻璃射向空气时，一定会发生全反射D ．当光从玻璃射向空气时，入射角大于45°时，折射角会大于90°，因此入射角大于45°是不允许的[思路点拨](1)光从玻璃射入空气时的临界角C 满足如下关系：sin C ＝1n。
(2)入射角等于或大于45°时并不一定发生全反射。
解析：由sin C ＝1n得，光由玻璃射向空气的临界角C ＝45°，要发生全反射，光必须由玻璃射向空气，且入射角不小于45°，A 、C 、D 错误；当光由空气射向玻璃时，入射角i ＝90°时，折射角r ＝C ＝45°，故B 正确。
答案：B[探规寻律]对全反射现象的认识(1)光的反射和全反射均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。
(2)光线射向两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射，折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光线了。
[跟踪演练](天津高考)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图4－3－5，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线。
足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN 。
由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区城出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( )图4－3－5A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑D ．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑解析：选AD 本题考查光的反射、折射、全反射规律的应用，意在考查考生对光的传播规律的灵活应用。
当θ较小时，屏上NQ 区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射程度不同的结果，当θ＝α时NQ 区域A 光消失，说明A 光发生了全反射，A 光发生全反射的临界角为α，同理，B 光发生全反射的临界角为β，由于β＞α，由n ＝1sin C 可知，B 光的折射率小，A 项正确；由v ＝cn可知，B 光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B 项错误；α＜θ＜β时，NQ 区域只有一个光斑，而由于光的反射，在NP 区域还有一个光斑，β＜θ＜π2时，两种单色光全部发生全反射，在NQ 区域没有光斑，在NP 区域有一个反射光斑，D 项正确。
光导纤维的应用[典题例析]2．某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用，光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图4－3－6所示，其中纤芯材料的折射率n 1＝2，包层折射率n 2＝3，光纤长度L 为6 3 km 。
(已知当光从折射率为n 1的介质射入折射率为n 2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足：n 1sin θ1＝n 2sinθ2)图4－3－6(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去。
(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间。
[思路点拨](1)光信号能否“泄漏”看当光在光纤内传播时，入射角最小时能否发生全反射。
(2)光在光纤内传播的路程为光传播过程中的轨迹长度。
(3)光速为光在光纤内的速度。
解析：(1)如图所示，由题意知在纤芯和包层分界面上全反射临界角C 满足n 1sin C ＝n 2sin 90°，得C ＝60°。
当在端面上的入射角最大(i ＝90°)时，折射角r 也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角i ′最小，当端面上i ＝90°时，由n 1＝sin 90°sin r ，得r ＝30°，这时i ′＝90°－30°＝60°＝C 。
所以，在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都会发生全反射，光信号不会从包层中“泄漏”出去。
(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中总路程为s ＝2Lcos r ，光纤中光速v ＝cn 1，所以信号往返需要的最长时间为t ＝s v ＝2n 1Lc cos r代入数据得t ＝1.6×10－4s 。
答案：(1)见解析 (2)1.6×10－4s[跟踪演练]光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图4－3－7所示，其中内芯的折射率为n 1，外套的折射率为n 2，下面说法正确的是( )图4－3－7A ．内芯和外套的折射率应满足n 1＞n 2B ．内芯和外套的折射率应满足n 1＜n 2C ．从左端面入射的光线，其入射角θ必须大于某值，全部光才能被传导 D. 从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，全部光才能被传导解析：选AD 光纤通信是利用光的全反射原理来工作的，光只有从光密介质进入光疏介质中时，才能发生全反射，因而内芯和外套的折射率应满足n 1＞n 2。
