全反射教案设计

李英

〖教学目标〗

1．知识目标

理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件。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。

2．能力目标

能判断是否发生全反射，并能解决有关问题，能运用全反射知识分析和解释一些简单的现象，了解光的全反射在光导纤维中的应用。

3．德育目标

通过对知识的学习，使学生对自然界中发生的一些现象有更深刻的认识，学会用科学知识来解释自然现象。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。

〖重点、难点分析〗

1．教学重点

理解全反射现象和临界角的意义。

2．教学难点

能利用全反射规律去解决实际问题。

3．教学方法

启发探究式教学方法。

〖教学过程与内容〗

1．由实验引入新课课题

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，现象出现了，放入水中的铁球变得比在阳光下更亮，呈现了银白色。好奇的学生误以为是水泡掉了铁球上的黑色物，我就用夹子把铁球从水中取出，让学生看到铁球还是黑色，我再次将铁球放入水中，出现的现象和前面一样，铁球仍然是银白色，学生又好奇，又疑惑不解，这时我说：要想把这个问题弄明白，通过我们今天对这节课的学习，你就会明白其中的道理，让学生带着疑问来学习新的知识——全反射现象。通过这样的引入，学生学习的兴趣很高，引入的效果很好。

接着，我介绍了本节课学生应该掌握的知识点，引导学生有意注意。

复习提问：折射率的概念。由提问介绍光疏和光密介质，并强调两点注意的问题。光疏介质和光密介质：不同折射率的介质相比较，我们把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。

（1）光疏介质和光密介质是相对的。

（2）介质的疏密与介质的密度的区别：不能认为光密介质的密度一定大于光疏介质的密度。

例如：酒精的折射率是1.36，水的折射率是1.33。酒精对水来说是光密介质，但酒精的密度比水小。

2．引导学生分析光从光密介质进入光疏介质，折射角与入射角的关系，分析得出全反射现象，并通过实验给出全反射概念。师生一起分析：当一束光从光密介质射向空气时，折射角大于入射角，当入射角逐渐增大时，折射角会随之增大，当入射角增大到一定角度时，折射角会先增大到接近90º，当入射角再增大，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圆柱透镜中心的连线，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，让学生观察光从半圆柱透镜射出时的光线的偏折情况。此时入射角为0º，折射角亦为0º，

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，同时可观察到反射角等于入射角，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90º时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象就叫做全反射现象。

光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90º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。

3．给出临界角的概念，并让学生推出光由介质n进入真空时的临界角公式。临界角：折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用符号C表示。

4．由学生总结出全反射的条件

（1）光从光密介质进入光疏介质。

（2）入射角等于或大于临界角。

5．全反射现象的解释及全反射的应用

（1）对课前小实验的解释。

（2）光导纤维

1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验，让一股水流从玻璃器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入中。丁达尔发现，细水流不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水弯弯曲曲地传播。

演示实验说明：

1）定义：是利用全反射规律而使光沿着弯曲途径传播的光学元件。

2）原理：全反射的原理。

3）原料：直径只有几微米到一百微米的特制玻璃丝。

4）结构：由内芯和外套两层组成。

5）解释：内芯的折射率比外套大光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。

6．资料

（1）世界上第一条光缆是1997年由美国MCI公司实现的，1998年中国就做出来了。

（2）中国的光纤之父是赵梓森院士。

（3）中国的光通信是与世界差距最小的领域之一，也是最有希望的一个领域。

（4）中国最大的优势是具有全球最大的光通信市场。

7．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97.6°的倒立圆锥里，为什么？

8．课堂练习

（1）光由一种介质进入另一种介质时，以下说法正确的是（C）。

A、入射角大于折射角。

B、光线一定要发生偏折。

C、光线由光疏介质进入光密介质，光的速度要减少。

D、光线由光密介质进入光疏介质，入射角大于折射角。

（2）关于全反射，下列说法正确的是（C）。

A、发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱。

B、光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射。

C、光从光密介质射向光疏介质时，能不发生全反射。

D、光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射。

（3）光线从折射率为2的介质中射向空气，如果入射角60°，