全反射
一、教學目標
1.在物理知識方面的要求.
(1)理解光的全反射現象;
(2)掌握臨界角的概念和發生全反射的條件;
(3)了解全反射現象的應用.
2.通過觀察演示實驗,理解光的全反射現象,概括出發生全反射的條件,培養學生的觀察、概括能力;通過觀察演示實驗引起學生思維海洋中的波瀾,培養學生透過現象分析本質的方法、能力.
3.滲透學生愛科學的教育,培養學生學科學、愛科學、用科學的習慣,生活中的物理現象很多,能否用科學的理論來解釋它,更科學的應用生活中常見的儀器、物品.
二、重點、難點分析
1.重點是掌握臨界角的概念和發生全反射的條件,折射角等于90°時的入射角叫做臨界角,當光線從光密介質射到它與光疏介質的界面上時,如果入射角等于或大于臨界角就發生全反射現象.
2.全反射的應用,對全反射現象的解釋.光導纖維、自行車的尾燈是利用了全反射現象制成的;海市蜃樓、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈現的自然現象.
三、教具
1.全反射現象演示儀,接線板,煙霧發生器,火柴,產生煙霧的煙霧源,半圓柱透明玻璃(半圓柱透鏡),彎曲的細玻璃棒(或光導纖維).
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(破碎且內部較完整).
4.直尺.
四、主要教學過程
(一)引入新課
演示ⅰ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.
(二)新課教學
1.全反射現象.
光傳播到兩種介質的界面上時,通常要同時發生反射和折射現象,若滿足了某種條件,光線不再發生折射現象,而全部返回到原介質中傳播的現象叫全反射現象.
那么滿足什么條件就可以產生全反射現象呢?
2.發生全反射現象的條件.
(1)光密介質和光疏介質.
對于兩種介質來說,光在其中傳播速度較小的介質,即絕對折射率較大的介質,叫光密介質,而光在其中傳播速度較大的介質,即絕對折射率較小的介質叫光疏介質,光疏介質和光密介質是相對的.例如:水、空氣和玻璃三種物質相比較,水對空氣來說是光密介質,而水對玻璃來說是光疏介質,根據折射定律可知,光線由光疏介質射入光密介質時(例如由空氣射入水),折射角小于入射角;光線由光密介質射入光疏介質(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射入光疏介質時,折射角大于入射角,由此可以預料,當入射角增大到一定程度時,折射角就會增大到90°
演示ⅱ將半圓柱透鏡的半圓一側靠近激光光源一側,使直平面垂直光源與半圓柱透鏡中心的連線,點燃煙霧發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.一束激光垂直于半圓柱透鏡的直平面入射,讓學生觀察.我們研究光從半圓柱透鏡射出的光線的偏折情況,此時入射角0°,折射角亦為零度,即沿直線透出,當入射角增大一些時,此時,會有微弱的反射光線和較強的折射光線,同時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,而折射光線越來越弱,當入射角增大到某一角度,使折射角達到90°時,折射光線完全消失,只剩下反射光線.這種現象叫做全反射.