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視頻標簽：光的全反射
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理選修3-4第十三章第二節《光的全反射》江西省 - 鷹潭
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高中物理選修3-4第十三章第二節《光的全反射》江西省 - 鷹潭
全反射教學設計
教學設計 【課堂引入】
問題：將光亮鐵球出示給學生看，在陽光下很刺眼，將光亮鐵球夾在試管夾上，放在點燃蠟燭上熏黑，將試管夾和鐵球置于燭焰的內焰進行熏制，一定要全部熏黑，再讓學生觀察．然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，現象發生了，放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮．好奇的學生誤認為是水泡掉了鐵球上黑色物，當老師把試管夾從水中取出時，發現熏黑的鐵球依然如故，再將其再放入水中時，出現的現象和前述一樣，學生大惑不解，讓學生帶著這個疑問開始學習新的知識——全反射現象。 【課堂學習】
學習活動一：全反射現象
問題1：什么是光密介質和光疏介質？
不同折射率的介質相比較，折射率較大的叫光密介質，折射率較小的叫光疏介質。舉例說明光密介質和光疏介質是相對的。 問題2：什么是全反射現象？
演示實驗：激光束射向半玻璃磚，觀察反射、折射現象。 設疑：如果入射角變大，反射光線和折射光線可能怎么變化呢？ 學生猜想：
①反射光，折射光全部消失。 ②反射光消失，只有折射光線。 ③折射光線消失，只有反射光線。
討論推理：第一種假設是不合理的，因為光傳播的是能量，若反射光線折射光線全部消失顯然違反能量守恒觀點。
第二種假設也不能成立，在學習反射定律時，知道，不論透明還是不透明物體都要反射一部分射到它表面的光，所以必定有反射光線存在。 第三種假設有可能存在。
實驗驗證：轉動光具盤，增大入射角，觀察反射光線和折射光線。
分析總結：隨著入射角逐漸增大，折射角也逐漸增大，但折射角總是大于入射角。同時還觀察到，折射光線越來越暗，越來越接近90o，當入射角增大到一定值時折射光線消失，只剩下入射光線、反射光線。繼續增大入射角時，仍然觀察不到折射光線。
師生互動：通過實驗我們觀察到第三種假設在一個特定的條件下是可能成立的，象這種只有反射光線而折射光線消失的現象是全反射現象。 學習活動二：全反射條件 問題1：什么是臨界角？
實驗分析：要發生全反射現象對入射角大小有一定的要求，我們把折射角為90°時的入射角
叫做臨界角。
學生推導：設光從某種折射率為n的介質設向空氣或真空時的入射角恰好是臨界角C，此時的折射角r=90°。由折射定律sinC/sinr=1/n，因為sin90°=1，則sinC=1/n。 問題2：全反射條件是什么？
演示實驗：觀察光從空氣射向玻璃和光從玻璃射向空氣時能否發生全反射，發生全反射的條件。
分析歸納：光從光疏介質射向光密介質不會發生全反射，光從光密介質射向光疏介質時，當入射角大于或等于臨界角，會發生全反射。
得出結論：全反射的條件：光從光密介質射向光疏介質，入射角大于或等于臨界角。 問題3：某人在水面上游泳，看見水底發光體在正下方，當他向前游了2 m時恰好看不見發光體。求發光體距水面的深度。（n水=4/3）
解析：如圖所示，由于全反射，發光體發出的光僅能照亮以2 m為半徑的圓形水面。
由幾何關系得：sinC=
2
222h 又有sinC=
n1，故2222h=4
3
h≈1.76 m.
問題4：自然界中存在哪些全反射現象？
全反射現象是在特定條件下光的傳播在兩種介質界面上發生的特殊現象，在自然界中卻是常見的光學現象。例如玻璃中的氣泡看起來特別明亮，神秘的海市蜃樓和沙漠蜃景都是由光的全反射現象
產生的。
學習活動三：全反射的應用
問題1：全反射現象在生產生活中有哪些應用？
物理學的研究給予我們解釋自然現象方法，同時也啟迪人們應用物理規律來改造自然，造福人類。醫學上被廣泛應用的光導纖維窺鏡就是用全反射原理制成的。 光導纖維
播放醫生利用光導纖維檢測病人身體的視頻。（讓學生知道物理與生活聯系很緊密，提高學生學習的興趣）光導纖維是利用什么原理？
演示實驗：觀察光導纖維對光的作用，結合所觀看視頻。 學生介紹：學生通過課前查閱有關資料，介紹光導纖維。 多媒體：介紹光纖通訊，進行愛國主義教育。 海市蜃樓 全反射棱鏡
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