(2)掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件;
(3)了解全反射現(xiàn)象的應(yīng)用.
目標(biāo) 通過觀察演示實(shí)驗(yàn),理解光的全反射現(xiàn)象,概括出發(fā)生全反射的條件,培養(yǎng)的觀察、概括;通過觀察演示實(shí)驗(yàn)引起海洋中的波瀾,培養(yǎng)透過現(xiàn)象分析本質(zhì)的、.
德育目標(biāo) 滲透學(xué)生愛科學(xué)的,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的習(xí)慣,生活中的現(xiàn)象很多,能否用科學(xué)的理論來解釋它,更科學(xué)的應(yīng)用生活中常見的儀器、物品.
重點(diǎn)是掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件,折射角等于90°時(shí)的入射角叫做臨界角,當(dāng)光線從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上時(shí),如果入射角等于或大于臨界角就發(fā)生全反射現(xiàn)象.
全反射的應(yīng)用,對全反射現(xiàn)象的解釋.光導(dǎo)纖維、自行車的尾燈是利用了全反射現(xiàn)象制成的;海市蜃樓、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈現(xiàn)的自然現(xiàn)象.
引導(dǎo)探究
實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合
1.全反射現(xiàn)象演示儀,接線板,煙霧發(fā)生器,火柴,產(chǎn)生煙霧的煙霧源,半圓柱透明玻璃(半圓柱透鏡),彎曲的細(xì)玻璃棒(或光導(dǎo)纖維).
2.燒杯,水,蠟燭,火柴,試管夾、鍍鉻的光亮鐵球(可夾在試管夾上).
3.自行車尾燈(破碎且內(nèi)部較完整).
4.直尺.
教學(xué)環(huán)節(jié)
演示Ⅰ將光亮鐵球出示給學(xué)生看,在陽光下很刺眼,將光亮鐵球夾在試管夾上,放在點(diǎn)燃蠟燭上熏黑,將試管夾和鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制,一定要全部熏黑,再讓學(xué)生觀察.然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中,現(xiàn)象發(fā)生了,放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮.好奇的學(xué)生誤認(rèn)為是水泡掉了鐵球上黑色物,當(dāng)把試管夾從水中取出時(shí),發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故,再將其再放入水中時(shí),出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣,學(xué)生大惑不解,讓學(xué)生帶著這個(gè)疑問開始新的知識--全反射現(xiàn)象.
1.全反射現(xiàn)象.
光傳播到兩種介質(zhì)的界面上時(shí),通常要同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,若滿足了某種條件,光線不再發(fā)生折射現(xiàn)象,而全部返回到原介質(zhì)中傳播的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象.
那么滿足什么條件就可以產(chǎn)生全反射現(xiàn)象呢?
2.發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件.
(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì).
對于兩種介質(zhì)來說,光在其中傳播速度較小的介質(zhì),即絕對折射率較大的介質(zhì),叫光密介質(zhì),而光在其中傳播速度較大的介質(zhì),即絕對折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì),光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對的.例如:水、空氣和玻璃三種物質(zhì)相比較,水對空氣來說是光密介質(zhì),而水對玻璃來說是光疏介質(zhì),根據(jù)折射定律可知,光線由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)(例如由空氣射入水),折射角小于入射角;光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)(例如由水射入空氣),折射角大于入射角.
既然光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),折射角大于入射角,由此可以預(yù)料,當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí),折射角就會增大到90°,如果入射角再增大,會出現(xiàn)什么情況呢?
演示Ⅱ?qū)雸A柱透鏡的半圓一側(cè)靠近激光光源一側(cè),使直平面垂直光源與半圓柱透鏡中心的連線,點(diǎn)燃煙霧發(fā)生器中的煙霧源置于激光演示儀中,將接線板接通電源,打開激光器的開關(guān).一束激光垂直于半圓柱透鏡的直平面入射,讓學(xué)生觀察.我們研究光從半圓柱透鏡射出的光線的偏折情況,此時(shí)入射角0°,折射角亦為零度,即沿直線透出,當(dāng)入射角增大一些時(shí),此時(shí) 高中政治,會有微弱的反射光線和較強(qiáng)的折射光線,同時(shí)可觀察出反射角等于入射角,折射角大于入射角,隨著入射角的逐漸增大,反射光線就越來越強(qiáng),而折射光線越來越弱,當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),折射光線完全消失,只剩下反射光線.這種現(xiàn)象叫做全反射.
(2)臨界角C.折射角等于90°時(shí)的入射角叫做臨界角,用符號C表示.光從折射率為n的某種介質(zhì)射到空氣(或真空)時(shí)的臨界角C就是折射角等于90°時(shí)的入射角,根據(jù)折射定律可得:
(3)發(fā)生全反射的條件.
①光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì);
②入射角等于或大于臨界角.
3.對全反射現(xiàn)象的解釋.
(1)引入新課的演示實(shí)驗(yàn)Ⅰ.被蠟燭熏黑的光亮鐵球外表面附著一層未燃燒完全的碳蠟混和物,對水來說是不浸潤的,當(dāng)該球從空氣進(jìn)入水中時(shí),在其外表面上會形成一層很薄的空氣膜,當(dāng)有光線透過水照射到水和空氣界面上時(shí),會發(fā)生全反射現(xiàn)象,而正對小球看過去會出現(xiàn)一些較暗的區(qū)域,這是入射角小于臨界角的區(qū)域,明白了這個(gè)道理再來看這個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生會有另一番感受.
(2)讓學(xué)生觀察自行車尾燈.用燈光來照射尾燈時(shí),尾燈很亮,也是利用全反射現(xiàn)象制成的儀器.在講完全反射棱鏡再來體會它的原理就更清楚了.可先讓學(xué)生觀察自行車尾燈內(nèi)部的結(jié)構(gòu),回想在夜間看到的現(xiàn)象.引導(dǎo)學(xué)生注意生活中的物理現(xiàn)象,用科學(xué)知識來解釋它,從而更好的利用它們?yōu)槿祟惙⻊?wù).
(3)用激光演示儀的激光光源演示光導(dǎo)纖維傳播光的現(xiàn)象,或用彎曲的細(xì)玻璃棒進(jìn)行演示,配合作圖來解釋現(xiàn)象:
從細(xì)玻璃棒一端射進(jìn)棒內(nèi)的光線,在棒的內(nèi)壁多次發(fā)生全反射,沿著鋸齒形路線由棒的另一端傳了出來,玻璃棒就像一個(gè)能傳光的管子一樣.
實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲,直徑只有幾μm到100μm左右,而且是由內(nèi)心和外套兩層組成的,光線在內(nèi)心外套的界面上發(fā)生全反射,如果把光導(dǎo)纖維聚集成束,使其兩端纖維排列的相對位置相同,這樣的纖維就可以傳遞圖像.
(4)讓學(xué)生閱讀大氣中的光現(xiàn)象--蒙氣差,海市蜃樓,沙漠里的蜃景.
1.全反射現(xiàn)象是非常重要的光學(xué)現(xiàn)象之一,產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件是:①光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上,②入射角等于或大于臨界角.這兩個(gè)條件都是必要條件,兩個(gè)條件都滿足就組成了發(fā)生全反射的充要條件.
2.全反射的應(yīng)用在實(shí)際生活中是非常多的.在用全反射的知識解釋時(shí),特別要注意是否滿足兩個(gè)條件.回答這類問題要注意邏輯推理,一般是依據(jù)條件要敘述清楚,根據(jù)要給充分,結(jié)論要簡明.
3.為了給后面全反射棱鏡的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ).臨界角是幾何光學(xué)中一個(gè)非常重要的概念,但在階段不深入討論臨界的情況.
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