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高中物理选修三全反射教案
课题：全反射
教学目标：
1. 知道全反射的定义和原理。
2. 掌握全反射的条件和规律。
3. 能够应用全反射解释物体在介质中的呈现。
教学重点：
全反射的定义和条件
教学难点：
解决实际问题中的全反射应用
教学准备：
投影仪、PPT、黑板、白板、水杯等材料
教学过程：
一、导入（5分钟）
通过展示一个水杨杯在水中发生全反射的现象，引出全反射的概念，并提出全反射在生活中的应用。
二、讲解（15分钟）
1. 给出全反射的定义和原理，并引入全反射的条件。
2. 分析全反射的规律，解释全反射的发生原因。
3. 通过实验或案例，帮助学生更好地理解全反射的概念和规律。
三、练习（15分钟）
1. 设计一些练习题，让学生巩固全反射的定义和条件。
2. 引导学生应用全反射解决实际问题，提高他们的思维能力。
四、拓展（10分钟）
1. 展示一些全反射在日常生活中的应用，激发学生的兴趣。
2. 放映相关视频或图像，增加学生对全反射的理解和认识。
五、总结（5分钟）
对本节课的重点内容进行总结，并强调全反射的重要性和应用价值。
六、作业布置（5分钟）
布置相关的习题和题目，让学生在家中进行巩固和拓展。
教学反思：
通过这节课的教学，学生能够全面了解全反射的概念和条件，掌握全反射的相关知识。
在教学中，要注重引导学生思考、提高他们的学习兴趣，让他们能够将所学知识运用到实际生活中，提高其应用能力和解决问题的能力。
高三物理全反射问题教案中的数学公式解析在高三物理学习中，全反射问题是重点内容之一。
全反射是光线从一个光密介质入射到一个光疏介质时，在一定角度内全部反射回来的现象。
例如，在水面上看到的光线就是全反射现象。
在教学中，为了更好地理解这一现象，我们需要对相关的数学公式进行解析。
1.临界角公式首先介绍的是临界角公式，它是表示从光密介质入射到光疏介质时的最小入射角的公式。
这个公式是：sin ic = n1/n2其中，ic表示临界角；n1和n2表示两个介质的折射率，n1>n2时才有可能出现全反射。
这个公式的意义是：当光线从光密介质入射到光疏介质时，入射角小于这个临界角时，光线会产生折射现象；而当入射角大于等于这个临界角时，光线则会全部反射回去，产生全反射。
理解这个公式有两个关键点。
首先是“折射率”，它是物质对光线的折射能力的度量，也是介质对光传播的阻碍程度的度量，不同的物质有不同的折射率。
其次是“入射角”，它是指光线与法线之间的夹角。
当入射角小于临界角时，根据折射定律，光线要输出；当入射角大于等于临界角，根据全反射定律，光线全部反射回去。
临界角公式就是表示这个最小的入射角。
2.全反射角公式其次是全反射角公式，它是用来描述在光密介质中，光线被全反射时，从光疏介质看到的光线在介质中的夹角。
这个公式是：sin r = n1/n2其中，r表示全反射角；n1和n2表示两个介质的折射率。
这个公式的意义是：当光线从光密介质入射到光疏介质时，入射角大于等于临界角时，光线全部反射回去，产生全反射，此时从光疏介质看到的光线在介质中与法线成的夹角就是全反射角。
3.应用举例举例说明下这两个公式的应用：比如我们要求从光密介质（折射率为1.5）入射到光疏介质（折射率为1.0）时的临界角。
根据临界角公式我们可以得到：sin ic = 1.5/1.0 = 1.5因为正弦值不可能大于1，所以不存在这种情况，也就是说这个光密介质无法产生全反射现象。
19.3全反射【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——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。
全反射(2)【教学目标】1．正确理解光密介质和光疏介质2．理解光的全反射现象3．掌握临界角的概念和全反射条件4．了解全反射现象的应用5．解释自然现象【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【教学方法】演示实验，观察分析，概括总结【教具】激光光学演示仪，水柱导光演示器（注）【教学过程】（版书）一、光密介质和光疏介质1．复习光的折射定律，见图1．教师：光从真空射向玻璃界面时，一部分光发生反射，一部分光发生折射．（版书）①反射角等于入射角i′=i．（同学同时回答）图1②根据折射定律有：（同学边回答边版书）（版书）2．光密介质和光疏介质教师：比较一下水和玻璃的折射率n水＝4/3＝1.33n玻＝3/2=1.5教师：计算一下光在水中、玻璃中的传播速度．（学生计算并回答出结果，教师版书计算过程）教师：经比较知，玻璃的折射率大于水的折射率，光在玻璃中的传播速度小于光在水中的传播速度．（版书定义）折射率大的介质叫做光密介质．折射率小的介质叫做光疏介质．教师：注意光疏介质和光密介质是相对的．水和玻璃比较，水是光疏介质，玻璃是光密介质．若比较金刚石（n=2．42）和玻璃（n=1．5～1．9），（同学答：金刚石为光密介质，玻璃是光疏介质．）（版书）二、全反射现象1．演示实验观察：①折射光线和反射光线的强度随入射角的变大怎样变化．②当折射角等于90°时，折射光线和反射光线的强度又如何．教师做演示实验，转动半圆形玻璃砖使入射角逐渐增大，最后使折射角等于90°，如图2、图3．边做边启发学生观察并回答：当入射角变大时，折射角怎样变？（学生答，变大），折射光线的强度怎样变化？（学生答，逐渐减弱），反射光线的强度怎样变化？（学生答，逐渐增强），折射角等于90°时，折射光线如何？（学生答，消失），反射光线强度如何？（学生答，和入射光线强度差不多）．（版书）全反射定义：当折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射回玻璃中的光线，我们称这种现象为全反射．（版书）临界角：折射角变为90°时的入射角叫做临界角．用“C”表示．让同学们利用折射定律表示式找出临界角与折射率之间的关系并版书关系式：师生共同总结发生全反射的条件．（版书）2．全反射条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角．（版书）三、全反射的应用及自然现象1．科学技术上的应用——光导纤维教师介绍光导纤维及应用：光导纤维是比头发丝还细的玻璃丝，有芯线和包层．芯线比较包层是光密介质，光从芯线射向包层的界面时能发生全反射，这样光就可以在芯线内从光纤的一端传输到另一端．许多光纤并成一束，实现传光和传像．例如胃镜，光纤通讯等．（版书）光纤中的全反射光路图．请学生看课本P192页图7—26．教师做光导纤维的模拟实验并解释：①用红光激光射入玻璃棒的一端，从另一端传出．如图4．②水柱导光如图5，光随水柱传出．（版书）2．自然现象——海市蜃搂教师解释：光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生海市蜃楼．请学生看课本P194图7—29．教师解释海市蜃楼出现的情形：1981年8月19日文汇报曾以《蓬莱阁上观胜景，庙岛海市出蜃楼》为题登载了这年7月10日下午在山东蓬莱市海面上出现海市蜃楼的消息．四、练习（用投影仪给出）较______是光疏介质．甲乙两种介质中光速之比是______，光从______介质射向______介质可能发生全反射．2．一束光从介质A射向介质B时，A、B两介质比较（如图6）A．A是光疏介质B．A的折射率大C．A介质中光速大D．若光从B射向界面时，可能发生全反射3．图7中画的是光线由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中的光路图，指出哪些情况是可能发生的．（此种玻璃的临界角是41.8°）4．光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s，则光从此介质射向真空并发生全反射的临界角是：A．15°B．30°C．45°D．60°（注）：水柱导光演示器是自制教具，制作方法如下：示意图如图6所示．器材：圆筒（麦乳精筒），光屏，小电珠（6.3V，0.3A），电源（4节1号干电池），导线，细木杆．制作方法：（1）在圆筒靠近底面的侧壁上钻一小孔．（直径约0.6cm）（2）将电珠与导线焊牢并固定在木杆的一端，用透明胶带将电珠裸露的金属部分裹好．（3）先用塞子将小孔堵上，筒内灌满清水．（4）将电珠点燃放进筒内靠近小孔处．（5）拔掉塞子，让水从小孔流出，用光屏接水柱．水柱触到的部分是一个光斑．。
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。
人教版高三物理选修3《全反射棱镜》评课稿一、引言《全反射棱镜》是人教版高中物理选修3教材中的一节内容，本节内容主要介绍全反射和全反射棱镜的原理、特点以及应用。
在本评课稿中，将对这一节课进行全面的评价和总结。
二、教学目标本节课的教学目标主要有以下几点：1.理解全反射的概念、条件和原因；2.了解全反射在光纤通信中的应用；3.掌握全反射棱镜的结构、原理和性质；4.能够通过实验观察全反射现象并进行分析。
三、教学内容和方法3.1 教学内容本节课的主要内容包括：1.全反射的概念和条件：–定义全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光将完全反射回原介质。
–全反射条件：光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于等于临界角。
2.全反射在光纤通信中的应用：–光纤通信原理：利用光在光纤中的全反射传播，实现光信号的传输和传播。
–光纤通信的优点：高带宽、低损耗、抗电磁干扰等。
3.全反射棱镜的结构、原理和性质：–全反射棱镜的结构：由两个全反射面构成，棱镜的侧面是光的折射入射面。
–全反射棱镜的原理：当光从侧面入射时，光会发生全反射，形成内反射角和出射角。
–全反射棱镜的性质：内反射角等于外反射角。
4.实验观察全反射现象并进行分析：–利用全反射棱镜进行实验：将光源照射到全反射棱镜的侧面，观察入射角和出射角的变化。
–分析实验结果：通过实验数据，判断光是否发生了全反射现象。
3.2 教学方法本节课采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解理论知识，介绍全反射和全反射棱镜的概念、条件、原理和应用。
2.实验法：通过实验演示，让学生观察全反射现象，探究全反射棱镜的性质和特点。
3.讨论法：组织学生进行小组讨论，共同分析实验结果，加深对全反射棱镜的理解。
四、教学过程4.1 导入与激发兴趣在课程开始前，教师可以通过提问或展示实物等方式，引导学生思考以下问题：•你们是否了解全反射是什么？•你们知道全反射在哪些实际应用中被使用吗？4.2 理论知识讲解教师通过投影仪或板书等方式，向学生讲解全反射和全反射棱镜的相关概念、条件、原理和应用。
高三物理全反射知识点
在物理学中，全反射是光线从一种介质射入另一种介质时出现
的现象。
当光线从一种介质射入另一种光密介质时，如果入射角
大于临界角，光线将会全部反射回原介质，这就是全反射现象。
全反射的临界角可以通过折射定律和正弦定律来推导得出。
对
于光从光疏介质（例如空气）射入光密介质（例如玻璃），临界
角的计算公式为：
sin(临界角) = n2 / n1
其中，n1表示光从的光疏介质的折射率，n2表示光射向的光
密介质的折射率。
当入射角大于临界角时，产生全反射。
全反射常见的应用有光纤通信和光导板。
在光纤通信中，光通
过光纤中的玻璃芯传送信号，由于光纤芯和包覆层的折射率不同，光在芯和包覆层的界面上发生全反射，从而实现信号的传输。
光
导板则利用全反射现象，可以将光线传送到板内任意位置，实现
光的均匀分布。
除此之外，全反射还可以用来解释珍珠在水中的发光现象。
珍珠表面的涂层具有较高的折射率，当外界光线射入珍珠时，大部分光线都会发生全反射，而只有一小部分光线能够穿透，形成美丽的光线折射效果。
总结一下，全反射是光线从一种介质射入另一种介质中，当入射角大于临界角时，光线将会全部反射回原介质的现象。
全反射在光纤通信、光导板和珍珠发光等领域有着广泛的应用。
我们需要了解临界角的计算方法以及全反射的实际应用，才能更好地理解物理学中的全反射知识点。
高三物理教案全反射9篇全反射 1教学目标知识目标1、知道什么是光疏介质和光密介质，理解光的现象，掌握发生的条件.2、理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角.能力目标能判断是否发生，并能解决有关的问题.能运用的知识分析和解释一些简单的现象了解光的在光导纤维上的应用.情感目标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.教学建议1、初中没有学过，它对学生是一种新现象.建议作好演示实验，使学生清楚地认识现象，知道在什么条件下发生.2、现象是生活中常遇到的，要让学生认识并掌握现象产生的条件：一是光由光密介质进入先疏介质，二是入射角大于，或等于临界角.要让学生正确理解“光密”和“光疏”的概念，要知道“密”和“疏”是相对而言的，并且要注意不要把其与介质的密度混同起来.3、要让学生正确理解临界角的概念、这就要做好演示实验，要让学生看到：①折射角随入射角的增大而增大，入射角增大到某一角度时折射角趋近于90°，再增大入射角，光密介质中的折射光消失.②随着入射角和折射角的增大，反射光的亮度不断增强，折射光的亮度不断减弱，当折射光消失时，反射光最强.4、要让学生会用的知识对一些生活中的现象进行分析.建议介绍一下光导纤维可以将市场出售的纤维饰品让学生看一下以得到感性认识，加深理解.讲过之后，建议小结一下，说明光射到透明介质界面上时，一般来说，同时发生反射和折射，只有发生时没有折射光线.'教学设计示例（－）引入新课通过光的折射实验演示折射角和入射角的大小关系，然后由光的可逆性推断可能发生的现象，并用实验证实现象.（二）教学过程1、做好演示实验：光的折射和光的实验.2、带领学生分析发生的条件：光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角，不会发生，而光由光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角的增大，折射角先达到90°，就发生了现象.入射角必须大于一定的角度：临界角强调：：光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫.A、产生的条件：①光线从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或者等于临界角.B、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.C、当光由光密介质射火光疏介质时，应先判断会不会发生.为此应画出入射角等于临界角的光路，然后再根据折射定律或反射定律进行定量计算或动态分析.3、棱镜：通常指截面是三角形的三棱镜.探究活动（一）1. 利用光的的有关知识自制光导纤维.2. 查阅资料，了解我国光纤的发展和过程.（二）实验研究：题目：“海市蜃楼”实验模拟内容：本实验的关键在于配置密度分布不均匀的蔗糖溶液，做法如下：先在玻璃缸析出时为止，这样就配置了浓度很高的蔗糖溶液，再在蔗糖溶液上面缓慢加入清水，加入清水时要注意不能让溶液与清水混合。
课时13.2全反射1.知道光疏介质、光密介质,认识光的全反射现象。
2.知道产生全反射的条件,能解释全反射现象,会计算临界角。
3.知道全反射棱镜及其应用,初步了解光导纤维的工作原理。
重点难点:临界角的概念,全反射的原理及其应用。
教学建议:全反射现象在生活中常会遇到,本节从光的折射入手,探讨了光发生全反射的条件以及相关应用。
要理解“光密”和“光疏”的概念,不但要了解“密”与“疏”是相对而言的,还要让学生知道不能将光密与光疏跟介质密度的大小混同起来。
要正确理解临界角的概念,要知道折射角随入射角的增大而增大,而且反射光不断增强,折射光不断减弱。
全反射棱镜和光导纤维是全反射的应用,这部分内容有利于开阔学生视野,加深对全反射的认识。
导入新课:光亮的铁球,在阳光下很刺眼,将光亮铁球夹在试管夹上,放在点燃蜡烛的内焰上进行熏黑,再将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中,奇怪的现象发生了,放在水中的铁球变得比在阳光下更亮。
1.全反射(1)光密介质和光疏介质两种介质相比,折射率较大的叫①光密介质,折射率较小的叫②光疏介质。
(2)全反射当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生③折射和④反射。
如果入射角逐渐增大,折射光离法线会越来越远,而且越来越弱,反射光却越来越强。
当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,⑤折射光完全消失,只剩下⑥反射光,这种现象叫作全反射。
这时的入射角叫作⑦临界角。
(3)发生全反射的必要条件a.光由⑧光密介质射入⑨光疏介质;b.入射角⑩等于或大于临界角。
2.全反射棱镜截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜,当光线垂直任意一个表面射入时,在棱镜内部都能发生全反射,所以这样的棱镜叫全反射棱镜。
全反射棱镜的反射率大于(填“大于”或“小于”)平面镜的反射率。
3.光导纤维(1)光导纤维的工作原理:光在玻璃纤维内发生全反射,光沿锯齿路线传播。
(2)光导纤维传输信息的优点:容量大、衰减小、抗干扰性强。
1.光在光疏介质中传播速度大还是在光密介质中传播速度大?解答:光疏介质。
课题：全反射单位：桂林中学
设计者：黎建吾
Email：lijianwu1118@
假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。
如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下
学生实验附表及练习
光从水中射向空气, 半圆容器内装水，上方为空气，入射光线、法线、界面已作出，请将折射光线和反射光线作出。
小结实验：通过完成实验，得出什么结论
课堂练习 1. 利用全反射知识，通过作光路图，解释光
2.在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里如图，为什么？
2. 炎热的夏天，有时候发现马路上好像有水，
可以反射马路上方的物体，但车驶过，却发现车轮没有留下任何水的痕迹，这是怎么回事？
3. 请用全反射知识，解释海市蜃楼奇观是如何形成的？
全反射说课稿。
全反射【素质教育目标】①教学知识点：1、知道什么叫光疏介质？什么叫光密介质？2、理解全反射现象。
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。
②能力训练点：1、通过实物实验、多媒体模拟实验，培养学生的观察能力和分析能力。
2、充分发挥教学工具之作用，认真分析，完成由感性到理性的认知过程。
③德育渗透点：光的传播是有规律的，规律是可以认识的。
规律掌握了，可以更加发挥它的作用。
随着科学技术的发展，光导纤维的应用越来越广泛．要注意理解光导纤维的传光原理。
【重点和难点】①重点：1、明确光疏介质、光密介质的相对性2、发生全反射的条件②难点：应用全反射现象解决有关问题【课时】一课时【教学用具】全反射实物演示仪，多媒体课件【教学过程】复习提问：什么是光疏介质？什么叫光密介质？什么叫光的折射现象？导入新课：当光从光密介质进入光疏介质中去时，折射光线将偏离法线，折射角大于入射角。
想象一下，当入射角增大到一定程度时，折射角会增大到90 ，如果入射角再增大，会出现什么现象？演示实验1：当光线由水进入空气时，在水和空气的界面上会同时发生反射和折射现象，逐渐增大入射角，观察实验现象。
演示实验2：让光线沿着半圆形玻璃砖的半径射到直边上，逐渐增大入射角，观察实验现象。
实验现象：逐渐增大入射角，会看到折射光线离开法线越来越远，而且越来越弱，反射光线越来越强。
当入射角增大到某一角度，使折射角达到90 时，折射光完全消失，只剩下反射光。
（一）、全反射：a、定义：当光线从光密介质射向光疏介质时，入射角大于或等于某一角度时，折射光线消失的现象叫全反射。
b、发生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于某一角度。
c、临界角：发生全反射时，折射角等于90 时的入射角叫临界角。
折射率为n的某种介质在空气（或真空）中发生全反射时的临界角为C。
且sinC=1/n。
光线从各种不同的介质射到空气（或真空）中的临界角不同。
19.3全反射
【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
0°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。
*全反射的数学意义：我们看一种简单的全反射情形——某介质（折射率为n ）到真空（或空气）。
为了应用已经学过的折射定律，我们先假设它的可逆光路（参看图1）……然后，不难得出
参照21sin sin θθ=n 1，即sin θ2 = nsin θ1 ，显然，当θ1足够大
时，会
出现sin θ2＞1，θ2无解。
很显然，θ2有解和无解的临界情形是θ2 = 90°，此时θ1 =
arcsin
n
1。
3、临界角：为了显示这个角的特殊意义，我们给它一个特定
的字母C ，并将它称为临界角。
即 C = arcsin
n
1 有了临界角C ，我们就不难总结出全反射的条件——
光从光密介质进入光疏介质，当入射角i ≥C 时，发生全反射形
象，若入射角i ＜C 时，则不发生全反射，既有反射又有折射
形象。
那么，临界角的物理意义又是什么呢？当光线以相同的入射角从不同的介质射入真空（或空气），临
界角大的介质容易发生全反射还是临界角小的介质容易发生全反射？
☆学生：临界角小的。
那么，请同学们查一查“几种介质的折射率”表格，当光线从这些介质中射入真空（或空气），最容易发生全反射的介质是什么？
☆学生：金刚石。
事实上，钻石的璀璨、神秘的光芒正是由于光线在其中发生多次全反射的结果。
此外，玻璃中的气泡显得特别明亮、露珠显得幽暗，这些都是全反射造成的。
过渡：人们研究全反射，除了解释一些物理现象外，还有什么别的价值吗？
二、光导纤维
光导纤维简称光纤，我们常听到的“光纤通信”就是利用的光线在光纤中的全反射原理。
光线在光纤中是怎样发生全反射的呢？我们先看一个实验——
演示：光线在“模拟光纤”中的全反射。
提请学生观察：a 、玻璃棒周围有没有光线射出；b 、从玻璃棒末端射出的光强度和没有插玻璃棒时，光线从小孔射出时的强度。
总结：玻璃棒的侧面几乎没有光线射出；玻璃棒几乎“导出”的小空中所有光的能量。
形成这一现象的原因是什么呢？ 师生共同作图分析…见图2 。
启发：如果让这根玻璃棒继续弯曲下去——成为很多圈，以上的这种性质会改变吗？
☆学生：不会。
*思考启发：如果将玻璃棒的弯曲程度加大，以上的这种性质会改变吗？ ☆学生：会（在图2中的2处和4处可能不满足全反射的条件…）。
*但是，在弯曲程度加大的前提下，同时将玻璃棒做的很细，以上的
状况会有所改善吗？
☆学生：交流、作图…得出结论（会）。
我们都知道玻璃本来是非常坚硬的，但是有一种特制的玻璃丝，却可以做的非常柔软、非常细。
现在，我们将这样的多根玻璃纤维捆绑成一束，然后，将首端的光照情况遵循某种规律，如图3，则在纤维束的末
端，会出现什么情况？
☆学生：呈现首端一样的规律。
同学们，这就是光导纤维传递信息的基本原理。
在传递信息的手段中，我们已经学过了机械传送、机械波传递、有限电流传递、无线电波传输等等。
现在又出现一个光线传输，光纤传输有什么样的特点呢？
1、一维传输。
能流密度不变；
2、作为电磁波，波段特别，抗干扰性强； 光导纤维应用的领域：医疗、通信… ☆学生：光导纤维的前沿知识阅读…
补充材料：如图所示，一透明塑料棒的折射率为n,光线由棒的一端面射入，当入射角i 在一定范围内变化时，光将全部从另一端面射出。
当入射角为i 时，光在棒的内侧面恰好发生全反射。
由图可知，光在左端面折射时的折射角C r －2π=。
由折射定律得：C
i
r
i
n cos sin sin sin =
=。
故有：
C n C n i 2sin 1cos sin -==，
11sin 212-=-=n n i n 。
所以只要1arcsin 2-≤n i ，光将全部从右端面射出。
再如图3所示，一个横截面为矩形、折射率为n=1.5的玻璃条被弯成900，一束平行光由A 端面射入。
若矩形边长为d ，则只要曲率半径R ≥2d ，光均能从B 端射出。
由图可知，只要a 光线能发生全反射，则所有从A 端
入射的光均能发生全反射：sini=d R R +≥sinc=n 1=5.11
.
解得：R ≥2d.可见，光纤通迅中，只要光导纤维弯曲满足R ≥1
-n d
，则光导纤维可以足够细，弯成半圆
及圆。
〖例题〗在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在顶角约为97.6°的倒立锥面里（如图4所示），为什么？
三、小结
本节课，我们学习了光的全反射现象及其规律。
从物理的角度看，它是能量分配规律形成必然结果，从数学角度看，它是一般的折射定律在特定情形下“无解”的必然。
要发生全反射，要满足两个条件：①从光迷介质射入光疏介质，②入射角大于或等于临界角。
全反射在科技领域的重要应用是光纤，关于这方面的迁延知识大家可以从课外的资料、传媒上去了解得更多一些。
四、作业布置
阅读临时教材；“教材”P5第（1）（2）（3）题，上作业本；。
