全反射現(xiàn)象 教學設計

遼寧省撫順德才高級中學 何文勝

教學課題：

全反射現(xiàn)象.

教學目標：

1.知識目標

①理解全反射現(xiàn)象.

②掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件.

③知道自然界中的一些全反射現(xiàn)象.

④知道光纖是利用全反射現(xiàn)象傳播光信號的.

2.能力目標

①能通過觀察和分析，歸納總結出什么叫光的全反射現(xiàn)象.

②能通過對光路圖的分析對比，從而得出發(fā)生全反射的條件.

③能運用所學知識解釋自然界中的一些全反射現(xiàn)象.

3.情感目標

①體驗從觀察、分析、比較等獲取知識的成功喜悅，從而培養(yǎng)學生熱愛實驗、勤于思考、樂于探究的科學品質(zhì).

②通過全反射現(xiàn)象的應用，從而養(yǎng)成運用科學理論觀察和分析周圍事物的習慣，并知道物理知識與現(xiàn)代科技的密切關系，進一步增強學習物理的興趣.

教學重點：

理解全反射現(xiàn)象；掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件.

教學難點：

①知道臨界角的概念；知道臨界角是發(fā)生全反射的最小入射角.

②知道發(fā)生全反射的條件.

課時：

1課時

教學過程：

一、設置疑問，導入新課

問題1：曾有幾個在沙漠中迷路的人，突然發(fā)現(xiàn)前方不遠處出現(xiàn)了城堡，于是他們就向城堡走去，但越走離城堡卻越遠……你們知道這是什么現(xiàn)象造成的嗎？

問題2：你們見過海市蜃樓嗎？在遼闊的海面出現(xiàn)了種種奇觀，忽而是多孔橋般的奇景，忽而顯現(xiàn)出從未見過的島嶼，其間有清晰的高樓大廈，周圍有冒煙的煙囪，在波濤滾滾的海面上展現(xiàn)出一幅多姿多彩的畫卷。古人曾把這種現(xiàn)象認為是蜃（蛟龍）吐氣而成的，你們認為是嗎？那這種蜃景是怎樣形成的呢？

今天我們就來學習與這些問題有關的現(xiàn)象——全反射現(xiàn)象。

二、新課教學

（一）全反射

圖片1：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的平側(cè)面并指向圓心O。

圖片2：一束激光從空氣射向半圓形玻璃磚的圓側(cè)面并指向圓心O。

兩個實驗的入射角都從0°增大到90°的過程中，觀察兩個實驗并比較兩個實驗現(xiàn)象的相同點和不同點。

提示學生思考: ①反射角、折射角隨入射角的變化情況；②隨入射角增大，反射光線、折射光線的強弱變化情況；③圓側(cè)界面和平側(cè)界面的現(xiàn)象等。（教師演示兩遍后，讓學生分組討論并回答）

引導學生歸納：①光從玻璃→空氣時，當入射角i大于或等于某一個角度時，折射光線消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象，稱為光的全反射現(xiàn)象。②光從玻璃→空氣時，折射角總大于入射角，折射角先達到90°（此時入射角還小于90°），當折射角達到90°時的入射角稱為臨界角。

引思：兩個實驗現(xiàn)象不同的原因是什么？（實驗1是光從空氣→玻璃，實驗2是光從玻璃→空氣。）

兩種介質(zhì)有什么不同？（空氣的折射率小，玻璃的折射率大，二者相對來說，空氣是光疏介質(zhì)，而玻璃是光密介質(zhì)。）

是不是只有光從玻璃射入空氣才會產(chǎn)生這種全反射現(xiàn)象呢？

通過對大量實驗研究證明，凡是光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)（如水→空氣，酒精→空氣等）都有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象。引導學生總結什么叫全反射現(xiàn)象？

1.全反射現(xiàn)象:光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)時，折射光消失，只有反射光的現(xiàn)象。

引思：在什么情況下能產(chǎn)生全反射？

引導學生根據(jù)實驗回答：光從玻璃（光密介質(zhì)）→空氣（光疏介質(zhì)），且入射角大于或等于某個臨界角時，能產(chǎn)生全反射。

2.全反射的條件：

①光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)；

②入射角≥臨界角（i≥C）。

3.臨界角（C）：

（1）定義：光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)時，折射角r=90°時的入射角。

強調(diào)：臨界角是發(fā)生全反射的最小入射角（只有i≥C，才能發(fā)生全反射）。

隨入射角增大引起全反射的過程，是一個由量變到質(zhì)變的過程，而臨界角是發(fā)生質(zhì)變的關節(jié)點。

（2）如何確定臨界角？

①實驗法：讓光從光密介質(zhì)→光疏介質(zhì)，調(diào)節(jié)入射角i的大小，使折射角r =90°，此時的入射角即為介質(zhì)的臨界角。

②計算法：據(jù)介質(zhì)的折射率n求臨界角C。

4.比較幾種介質(zhì)的臨界角的大小（P145表7-6）。

臨界角越小，越容易發(fā)生全反射現(xiàn)象，如金剛石（鉆石）、玻璃等。

自然界中有全反射現(xiàn)象嗎？

（二）自然界中的全反射現(xiàn)象

①早晨看到植物葉面上的露珠晶瑩明亮。

引導學生分析：露珠成橢球形，周圍是空氣，射入露珠的陽光有一部分在下表面（水→空氣）發(fā)生全反射，這部分光很強，從露珠射出進入觀察者眼中，因此感覺露珠晶瑩明亮。

（以下情況學生自己分析）

②水中升起的空氣泡看上去很亮。

③海市和沙漠地區(qū)的蜃景。

(三)全反射的應用——光纖

光纖（用導光性能很好的玻璃纖維制成）：利用全反射現(xiàn)象傳播光信號。

演示：用光纖傳送文字、圖象或聲音信號。

醫(yī)學用的內(nèi)窺鏡（如胃鏡、場鏡等），也是利用光纖傳送圖像信號。

光纖還可用來進行遠距離通信——光纖通信。光纖代替電纜：成本低、容量大、抗干擾能力強。

請同學們課后上網(wǎng)查詢，全反射還有哪些應用？

三、課堂小結

1.什么叫全反射現(xiàn)象?

2.產(chǎn)生全反射的條件?