3. 光的全反射教学设计范文

光的全反射

王梦

【教学目标】

（一）知识与技能

1．知道光疏介质、光密介质. 理解光的全反射。

2．掌握发生全反射的条件，理解临界角的概念，并能解决有关的问题。

3．知道光导纤维及其应用。

（二）过程与方法

1．通过实验探究，学习全反射的概念；

2．通过理论分析，学习全反射发生的条件以及临界角的概念；

3．学习用全反射的知识解释相关现象及应用，分析解决相关问题。

（三）情感、态度与价值观

通过学习全反射现象，了解全反射现象在生产生活以及科学技术中的广泛应用，体验科学研究对技术革新的巨大的促进作用。理解信息技术与物理学的发展密切相关。

【教学重点】

1、

做好演示实验，探究全反射现象以及全反射发生条件；

2、

通过理论分析理解临界角以及临界角与折射率的关系。

【教学难点】

临界角概念、在实际应用中理解原理及分析问题解决问题。

【教学方法】

实验探究与讲授

【教学过程】

引入新课

引入光密介质和光疏介质: 光从一种介质进入另一种介质时，两种介质相对而言，折射率大的我们称之为光密介质，折射率小的我们称之为光疏介质。

比较下列三种物质的折射率，判断光密介质和光疏介质。

空气折射率n=1.00，水折射率n=1.33，玻璃折射率n=1.41 让学生依据折射定律完成右边两个图上画出完整的光路，并完成下面的结论：强调：在界面处应该既画出折射光线，还应该画出反射光线。

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。

提问：

已知光从光密介质射向光疏介质，折射角都是大于入射角的，如图是光线从玻璃射入空气。

设想：当入射角慢慢增大时，当入射角增大到某一值时，折射角会先增大到90°。如果此时我们再增大入射角，会发生什么现象呢？

玻璃

空气

折射光线

入射角反射光线

（让学生思考，并讨论几分钟，有的学生可能猜想折射角可能超过90°，提出：可能折射到水中去了；有的学生可能不能提出猜想。）

这时老师提出用实验进行探究。

一、研究光的全反射现象

1、实验探究

器材：光的全反射演示仪（带刻度的面板，半圆形玻璃砖，激光笔）

原理：让激光沿着半圆形玻璃砖的半径方向入射，那么进入玻璃的光线照到平面界面时，在出射时发生的折射便是从光密介质进入光疏介质。

实验步骤：

（1）在入射角很小的时候开始，让激光沿着半圆形玻璃砖的半径方向入射，让学生观察激光在平面界面的反射和折射光线；

（2）逐渐增大入射角，让学生观察反射光线和折射光线方向的变化，并提示学生观察反射光线和折射光线亮度的变化；

（3）继续增大入射角，在折射角接近90°时，特别提醒学生观察。（见右图片）

实验现象：学生结合学案自主总结。

随着入射角的增大，折射角也随之增大，同时反射光线逐渐变亮而折射光线逐渐变暗；

在入射角增大到某一值时，折射光线看不见了（这时的折射角为90°）。

结论：当光线从玻璃砖进入空气时，入射角增大到某一值而折射角达到90°时，折射光线消失。

提问：当光从空气进入玻璃砖时，折射光是否也会消失？

（学生思考并讨论，有些学生可能会猜想，也是可以发生的；有些学生会根据折射角的特点猜想是不可以发生的。）

实验验证：让激光从玻璃砖平面界面进入，并逐渐增大入射角，会发现折射角永远小于90°，折射光不可能消失。

结论：光线从空气进入玻璃砖时，不论入射角如何改变，折射光都不会消失。

2、分析论证

（1）全反射现象：

光从一种介质进入另一种，当入射角超过某一角度时折射光会消失，只剩下反射光。这种现象叫做全反射。

（2）产生全反射的条件是：

①光从光密介质射向光疏介质；

②入射角大于或等于临界角．

两条件必须同时满足，才发生全反射。

（3）临界角：刚好发生全反射现象时，即折射角等于90°时的入射角叫临界角．

显然，临界角是一种特殊的入射角．当光线从某介质射入真空(或空气)时，其临界角的正弦值为sinC=1v=．

nc【练习】光在某种介质中的传播速度为1.5×108

m/s，则光从此介质射向真空时发生全反射的临界角是

【

】

A．15°

B．30°

C．45°

D．60°

二、全反射现象的应用

指导学生自主阅读课本，让学生解释教材上的应用案例：为什么玻璃或水中的气泡，从侧面看起来特别明亮。

因为当光线从玻璃射向小气泡时，在分界面上发生了全反射现象。

三、光纤及其应用

指导学生阅读课本，然后老师提问：光纤通信的原理及其优点是什么？

1、光纤的原理

全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。

做出示意图，提问：内外两层介质谁是光密介质，谁是光疏介质？

光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。

2、光纤的应用：

医学上的应用：内窥镜。现代的内窥镜一般都有显示屏或与电脑连接。

光纤通讯：下面是通信用光缆。

3、观看小视频《光纤通信》了解光纤在通信方面的应用。

【课堂小结】结合学案，学生自主总结，教师检查并订正。

（1）全反射现象：光在入射到两种介质的交界面处时，通常一部分光被反射回原来的介质，另一部分光进入第二种介质并改变了传播方向。当光由光密介质射向光疏介质且入射角大于或等于临界角时，光全部被反射回原介质中去。

（2）当折射角增大到90°时的入射角称为临界角C。

（3）全反射现象在生产、生活以及科学技术中有着广泛的应用（特别是光纤）。

【课后练习】

讨论并完成学案上的相关练习。