光的全反射第3節核心素養導學物理觀念(1)光疏介質和光密介質，全反射和臨界角。(2)光導纖維。科學思維學會判斷是否發生全反射的方法，并能畫出光路圖分析和計算相關問題。科學態度與責任認識全反射在生產及科學技術等方面的應用。[四層]學習內容1落實必備知識[四層]學習內容2強化關鍵能力0102CONTENTS目錄[四層]學習內容3·4浸潤學科素養和核心價值課時跟蹤檢測0304[四層]學習內容1落實必備知識一、全反射現象發生全反射的條件1.光疏介質和光密介質：對于折射率不同的兩種介質，我們把折射率______的稱為光疏介質，折射率______的稱為光密介質。光疏介質和光密介質是______的。2.全反射(1)定義：光從光密介質射到光疏介質的界面時，______被反射回原介質中傳播的現象叫作全反射。較小較大相對全部(2)發生全反射的條件①光線從______介質射入______介質；②入射角必須____________臨界角。(3)臨界角C和折射率n的關系式：sinC=____。光密光疏等于或大于

[微點撥](1)不同顏色的光由同一介質射向空氣或真空時，頻率越高的光的臨界角越小，越容易發生全反射。(2)相對于相同兩種介質的界面，紫光的臨界角最小、紅光的臨界角最大。二、全反射的應用——光導纖維1.原理：利用了光的________。2.構造：光導纖維是非常細的特制玻璃絲，分內外兩層。內層玻璃的折射率比外層玻璃的____，光傳播時在兩層玻璃的界面上發生_______。3.主要優點：容量大、衰減小、抗干擾能力強、傳輸質量高等。全反射大全反射1.圖甲中荷葉上晶瑩透亮的小水珠、圖乙中水里的小氣泡、圖丙中玻璃玩具里的小氣泡看上去格外明亮，這種現象屬于光的全反射現象，試判斷甲、乙、丙三圖中光疏介質和光密介質。圖例光疏介質光密介質甲_____________水乙氣泡中的空氣________丙氣泡中的空氣____________空氣水玻璃2.如圖，內層玻璃的折射率為n1，外層玻璃的折射率為n2。(1)光線在內層玻璃和外層玻璃的界面上發生了什么現象?提示：發生了光的全反射現象。(2)n1和n2的大小存在什么關系?提示：n1>n2。[四層]學習內容2強化關鍵能力如圖，讓一束光沿著半圓形玻璃磚的半徑射向玻璃磚，在底面上光發生反射和折射，逐漸增大入射角，為什么折射光線消失，只有反射光線?新知學習(一)|對全反射現象的理解任務驅動提示：因為入射角大于或等于臨界角，發生了全反射現象。1.對光疏介質和光密介質的理解(1)光疏介質和光密介質的比較重點釋解

光的傳播速度折射率光疏介質大小光密介質小大(2)相對性：光疏介質、光密介質是相對的，任何兩種透明介質都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判斷誰是光疏介質或光密介質。(3)光疏和光密是從介質的光學特性來說的，與它的密度大小無關。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質。2.全反射現象(1)全反射的條件①光由光密介質射向光疏介質。②入射角等于或大于臨界角。(2)全反射遵循的規律：發生全反射時，光全部返回原介質，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用。[典例]

(2024·山東高考)某光學組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內，單色光線以θ角入射到EF邊發生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。(1)求sinθ；典例體驗[答案]

0.75

(2)以θ角入射的單色光線，若第一次到達半圓弧AMB可以發生全反射，求光線在EF上入射點D(圖中未標出)到E點距離的范圍。

針對訓練√

2.某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于AC面射入，可以看到光束從圓弧面ABC出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時，出射光束恰好消失，該材料的折射率為

(

)A.1.2B.1.4C.1.6 D.1.8√

√C.當他以α=60°向水面發射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D.當他以α=60°向水面發射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°√

如圖所示，自行車的尾燈雖然本身不發光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反射回去，用以警示后面車上的司機，請思考該現象是什么原理?新知學習(二)|全反射的兩種應用任務驅動提示：光的全反射原理。

重點釋解

典例體驗√[解析]

光線從O點入射，設折射角為β，由折射定律得sin

α=nsin

β，解得β=30°，即在MQ邊的折射角為30°，故A錯誤；設邊長NP=l，則MN=2l，作出折射后的光路圖如圖所示，由幾何關系可知光在MN邊的入射角為60°，故B錯誤；

1.一束復色光從空氣射入光導纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內芯中的a、b兩束光，a光的

(

)A.頻率小，發生全反射的臨界角小B.頻率大，發生全反射的臨界角小C.頻率小，發生全反射的臨界角大D.頻率大，發生全反射的臨界角大針對訓練√

(2)光束從棱鏡中射出的折射角，并完成光路圖。答案：60°見解析圖

臨界角滿足30°<C<45°故光束在O1處發生全反射，根據幾何關系可知，光束垂直射到eh邊，根據光路的可逆性，則光束沿著原路返回，故光束在O處發生折射，根據折射定律，光束從棱鏡中射出的折射角為60°。[四層]學習內容3·4浸潤學科素養和核心價值?物理觀念——美麗的彩虹1.(選自魯科版教材“物理聊吧”)美妙的彩虹，常引發人們產生美好的聯想，被比喻為“天空的微笑”“相會的彩橋”等。通常能看見的彩虹是紅色在外、紫色在內，這被稱為“虹”。有時還能看見一組相對“虹”而言顏色較淡的彩色圓弧，紅色在內、紫色在外，這被稱為“霓”(如圖)。一、好素材分享——看其他教材如何落實核心素養根據下圖，與同學討論交流：(1)虹與霓的形成除了有光的折射外，還經歷了什么過程?提示：還經歷了全反射過程。(2)我們看到的虹比霓亮得多，你能說出其中的道理嗎?提示：虹在形成過程中，太陽光在水珠中經歷了一次全反射，而霓在形成過程中，太陽光在水珠中經歷了兩次反射，光能量有較大損耗。

?科學思維——光在半圓形玻璃磚中的全反射

二、新題目精選——品立意深處所蘊含的核心價值√√

2.將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對放置，圓心上下錯開一定距離，如圖所示。用一束單色光沿半徑照射半圓柱體A，設圓心處入射角為θ。當θ=60°時，A右側恰好無光線射出；當θ=30°時，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h。不考慮多次反射。求：(1)半圓柱體對該單色光的折射率；

(2)兩個半圓柱體之間的距離d。

課時跟蹤檢測123456789101112131.(多選)關于全反射，下列說法正確的是

(

)A.光只有從光密介質射向光疏介質時才可能發生全反射現象B.光只有從光疏介質射向光密介質時才可能發生全反射現象C.光只有從折射率大的介質射向折射率小的介質時才可能發生全反射現象D.光只有從折射率小的介質射向折射率大的介質時才可能發生全反射現象√√67891011121312345解析：光從光密介質射向光疏介質時，若入射角大于或等于臨界角，會發生全反射現象；光從光疏介質射向光密介質時，不會發生全反射現象，A正確，B錯誤；光只有從折射率大的介質射向折射率小的介質時，才可能發生全反射現象，C正確，D錯誤。156789101112132342.酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會看到在一定距離處，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠處車、人的倒影。但當你靠近“水面”時，它卻隨你靠近而后退。對此現象，下列解釋正確的是

(

)A.出現的是“海市蜃樓”，是光的折射造成的B.“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產生的幻覺C.太陽光輻射到地面，使地表溫度升高，折射率變大，發生全反射D.太陽光輻射到地面，使地表溫度升高，折射率變小，發生全反射√15678910111213234解析：酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近的空氣溫度比上層空氣的高，密度比上層空氣的小，折射率也比上層空氣的小，大于等于臨界角的光照射時發生全反射，出現“水面”，D正確，A、B、C錯誤。156789101112132343.如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是

(

)√15678910111213234解析：光從玻璃磚射向空氣時，如果入射角大于臨界角，則發生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應大于入射角，A正確，C錯誤。當光從空氣射入玻璃磚時，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，B、D錯誤。156789101112132344.自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身不發光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車，尾燈由透明介質制成，其外形如圖甲所示，下面說法正確的是

(

)A.汽車燈光從左面射過來，在尾燈的左表面發生全反射B.汽車燈光從左面射過來，在尾燈的右表面發生全反射C.汽車燈光從右面射過來，在尾燈的左表面發生全反射D.汽車燈光從右面射過來，在尾燈的右表面發生全反射√15678910111213234解析：從題圖中取一個凸起并作出一條光路如圖所示。由圖可知，每一部分相當于一塊全反射棱鏡，要想讓后面的司機看到反射光，因此光只能從右側(直邊)射入，經過尾燈左表面反射回去，故選項C正確，A、B、D錯誤。156789101112132345.(2024·江蘇高考)現有一光線以相同的入射角θ，打在不同濃度的兩杯NaCl溶液中，折射光線如圖所示(β1<β2)，已知折射率隨濃度增大而變大。則

(

)A.甲折射率大 B.甲濃度小C.甲速度大 D.甲臨界角大√15678910111213234

156789101112132346.(2024·浙江6月選考)如圖為水流導光實驗，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，則

(

)A.激光在水和空氣中速度相同B.激光在水流中有全反射現象C.水在空中做勻速率曲線運動D.水在水平方向做勻加速運動√15678910111213234

156789101112132347.(多選)光在某種介質中的傳播速度是1.5×108m/s，光從該介質射向空氣時

(

)A.發生全反射的臨界角是30°B.大于或等于30°的所有角都是臨界角C.入射角大于或等于30°時都能發生全反射D.臨界角可能是60°√

√15678910111213234√

156789101112132