案例全反射
全反射原理的应用
全反射原理的应用1. 什么是全反射原理？全反射是光线从一种介质射向另一种介质时，在一定条件下发生的一种光现象。
当光线从光密介质射向光疏介质时，入射角度越大，折射角度就越大。
当入射角度大到一定程度时（称为临界角），光线的折射角等于90度，此时光线不会透射到光疏介质中，而是全部发生反射，这种现象称为全反射。
2. 全反射原理的应用全反射原理在光学领域有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用案例：2.1 光纤通信光纤通信是一种利用光传输信息的通信技术。
光纤的核心部分采用了全反射原理来实现光信号的传输。
光信号在光纤中通过不断的全反射来传输，因为光纤的折射率较高，所以发生全反射的条件较容易满足。
通过控制光信号的入射角度，可以精确控制光信号在光纤中的传输方向，从而实现高速、长距离的信息传输。
2.2 光学显微镜光学显微镜是一种常见的实验室仪器，在生物学、医学、材料科学等领域有着广泛的应用。
显微镜利用了全反射原理来实现对样品的放大观察。
光线经过物镜透镜后，入射到样品上，如果入射角度大于样品的临界角，光线就会发生全反射，然后再次进入物镜透镜，最终通过目镜透镜观察到样品的放大图像。
2.3 光导电技术光导电技术是利用全反射原理来实现光信号与电信号的转换。
光导电技术常用于传感器、显示器等领域。
在传感器中，光信号通过全反射原理被转换为电信号，从而实现对环境的感知和测量。
在显示器中，通过控制光信号的入射角度，可以实现像素点的亮灭控制，从而显示出图像和文字。
2.4 激光器激光器是一种利用激光全反射原理来实现高强度、高一致性、高单色性的光源。
激光器的工作原理是通过激发介质内的原子或分子，使其发射光子，光子在光学谐振腔中进行反射，最终形成激光。
激光器中的光子经过多次的全反射，从而形成高度聚集的光束。
3. 总结全反射原理在光学领域有着广泛的应用，例如光纤通信、光学显微镜、光导电技术、激光器等。
这些应用都是基于光线在不同介质之间发生全反射的特性来实现的。
“全反射”教学案例
（ ） 对 生 活 中有 关 物 理 现 象 的 观察 ， 透 在 １从 渗
演示 实 验 ： 长 柄 不 锈 钢 大汤 勺 用蜡 烛 火 焰 的 将
探究 过程 中让 学生 体 验 解 决 问题 的成 功 喜 悦 ， 激发
学 生探索 自然规律 的兴趣 ； 兴趣 和实 事求 是 的科学 态度 ； ．
２ １ 第 ４期 ０ ０年
物理 通报
探 究性教 学案例
“ 反 射 ’教 学 案 例 全 ’
石付才 杨涟 汛 鲁晏辉
（ 华容县第三 中学 湖南 岳 阳 ４４０ ） １２３
１ 教 学 目标
汤勺 ，０ ｌ ５０ｍ 圆底 烧瓶 １ ， 个 橡皮 塞 ， 架 台 ， 铁 玩具 激 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光笔 ， 液态 牛奶 ， 璃棒 ， 玻 长纸 条 ．
（ ）了解全 反射 现象 的应 用 ； ３ （ ） 过 实 验 培 养 学 生 的 观 察 能 力 ， 括 出发 ４通 概 生 全反 射 的条件 ， 即培养学 生 的观察 、 括能 力 ． 概
１２ ． 过程与 方 法
让学生 观 察 、 析 ， 示 全 反 射 的 现 象 及 产 生 的条 分 揭
３ 教 学方 法
２ 假设 一 种介 质是 光 密介 质 ， 么 它 是 不是 永 ） 那
远 是光 密介 质 ？ 例 说 明 ． 举
（ ） 验探 究 ２实 提 出 问题 ： 照 到透 明物质 界 面时 是 否 总是 同 光
时发生 反射 和折 射 ？ 光线 由光 密介 质射 人光 疏介 质 ，
水． 和 回答教 师的 提问 ． ・
用烧 杯量 出大 约 ２０ｍｌ ５ 的水 ， 用 滴 管 向该烧 再
杯 中滴 人 ３ ４滴液 态牛奶 ， 玻璃棒 搅 拌均 匀 ， 至 用 然
全反射教学案例
《全反射》探究试验教学案例华一、教学内容：高级中学课本（必修）第二册第189页二、教学目标：（1）知识目标：使学生理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，理解全反射现象的应用。
（2）技能目标：培养学生的探索水平、观察水平和分析推理水平；通过全反射的实验设计，培养学生科学的研究态度和方法；培养学生使用全反射知识解释简单的实际问题的水平。
（3）德育目标：培养学生探索精神与合作精神,及唯物主义辨证思想。
三、教学重点：1．全反射现象和全反射现象产生的条件；2．全反射实验设计四、教学难点：（1）临界角；（2）全反射实验设计【教学过程】（一）、实验设疑引入教师演示实验：两支相同的试管，一支是空的，一支装有水（为了区别两支试管，在装有水的试管上标上标签）把它们同时放入水中，观察水中的那部分试管壁有何不同？（用投影仪投影到屏幕上）提出疑问：为什么空试管壁看起来如此明亮？（由此激发学生学习兴趣）通过“全反射”这节课的学习，大家便可解开心中的疑问。
（二）、新课教学1、建立光密介质和光疏介质的概念师：由上节课知识可知，光从空气射入水中会发生什么现象？入射角和折射角的大小关系如何？这是因为水与空气的什么光学性质不同？（课件演示动画，变抽象为具体）由此引出（课件展示）：两种介质中折射率相对较大的叫光密介质两种介质中折射率相对较小的叫光疏介质例如：水、空气、玻璃三种介质。
水相对空气是什么介质？水相对于玻璃是什么介质？（由此加深对“相对”二字的理解）2、实验探索2—1：全反射现象提出问题：光照到透明物质界面时是否总是同时发生反射和折射？（课件展示）学生实验探索：用烧瓶、混有少量牛奶的水、激光笔做实验来解答这个问题。
（两人一组做实验）逐步启发学生设计出实验方案（可在课前预习中让学生思考，再在上课时让他们提出自己的方案，并实行讨论）（1）光从空气→水中；看到那些光线？逐渐改变入射角，这些光线是否会消失？（2）光从水中→空气；先以较小的入射角入射，可看到那些光线？然后从零度逐渐增加入射角，折射光线和反射光线的角度和强度怎么变化？那种光线会消失？（学生兴趣高涨，实验过程中积极讨论，合作。
高三物理-全反射教案
高三物理－全反射教案一、引入1. 制定听课目标：了解全反射的概念及实际应用。
2. 引入问题：夜晚的高速公路是如何照明的？二、知识点讲解1. 全反射的定义：指光线从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于一定值（临界角）时，光线将全部反射回来，不再继续穿透。
2. 临界角的定义：光线从光密介质射向光疏介质，当入射角为临界角时，光线沿界面反射方向传播，且折射角为90度，此时的入射角称为临界角。
3. 临界角的计算公式：sin θc= n2/n1 （n1>n2）4. 实际应用：光纤通信、显微镜、夜间行车灯等。
三、案例分析1. 光纤通信：光纤是一根支持光的传输的线缆，它可传输大量的数字或模拟信号，因其高速传输、大带宽、低损耗等优点，而受到广泛应用。
在光纤通信中，光信号经过光纤的全反射传输，可以减少能量的损失，从而实现高速、远距离传输的目的。
2. 显微镜：显微镜是通过放大物体的图像从而观察细小物质的仪器。
显微镜中采用的是高折射率材料制成的透镜，能够将光线折射能力增大，提高放大的效果。
而透镜与样品之间的空气界面则是在光线借助全反射的方式进入的。
3. 夜间行车灯：夜晚行车前照灯和雾灯的玻璃镜片是采用高强度、高耐磨损、高透光性的工程塑料材料制成，其面上对其他车辆具有“错误瞄准”效应。
采用全反射的设计，在前方散射一片同色光束，使驾驶员从远处就能看到道路，方向清晰，关键是此时车灯的照度符合标准化设计。
四、练习题1. 当一个光线由光密介质射向光疏介质时，全反射发生的条件是什么？2. 计算下列情况下的临界角。
n1=1.52，n2=1.33。
3. 请举出至少两个实际应用中采用全反射的例子。
五、总结全反射是一种光在光密介质和光疏介质之间发生反射现象的特殊情况。
通过对全反射的讨论，可以帮助学生更好地理解这种现象及其实际应用。
光的全反射现象与应用案例
光的全反射现象与应用案例光的全反射是一种在光从一种介质射入另一种介质，并且入射角大于临界角时发生的现象。
在全反射发生时，光束完全反射回原介质内，没有光线透射到第二个介质。
这一现象常见于光的传播过程中，具有广泛的应用。
全反射的原理可以用光的波导效应来解释。
当光束从光密介质射入光疏介质时，入射光束倾斜角度越大，入射光在界面上折射后离法线的角度越大。
当入射角度大于临界角时，光束将无法透射到第二个介质中，而会完全反射回原介质内。
光的全反射现象在光纤通信中得到了广泛的应用。
光纤通信利用光的全反射特性将光信号通过光纤传输。
光纤通信具有高速传输、抗干扰能力强等特点，在现代通信领域发挥着重要作用。
光纤的核心是由折射率较高的玻璃或塑料材料构成，外层包裹着折射率较低的材料。
当光从光纤的末端射入时，入射光束倾斜角度超过临界角，就会发生全反射，并沿光纤传播。
光纤的内部涂覆有一层反射层，可以将信号反射回光纤内部，确保信号的传输距离。
光纤通信的应用案例包括电话通信、宽带互联网以及电视信号传输等。
光的全反射现象还在光学仪器和传感器中得到了应用。
例如，在显微镜中使用了全反射镜筒来引导光线，并提供清晰的显微观察图像。
光线从样本中折射和透射后被镜筒全反射，然后被目镜接收，从而获得放大的图像。
另外，全反射还能够被用于测量液体的折射率。
通过将液体样品与光纤接触，光束从光纤射入液体中并发生全反射，根据入射角度测量反射光的强度，便可以计算出样品的折射率。
全反射的应用远不止于此，它还在光学传感器、光学显微镜、光电传感器等领域得到了广泛应用。
例如，全反射可以被用于制作光纤光栅，用于测量应变、温度等物理量。
此外，全反射现象还可以应用于触摸屏技术中，提供灵敏度和准确度，并广泛运用于显示器、智能手机等设备。
总之，光的全反射现象是光学中一种重要的现象，具有广泛的应用。
光纤通信、光学仪器、传感器等领域中的许多设备都利用了全反射的特性。
未来，随着光技术的进一步发展，全反射现象将会在更多领域得到应用。
探究式教学案例：全反射
应用认知结构中的有关知识，加强各光学现象知识的联系。
6、如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距 ，由此可得油的折射率n=；（结果可用根式表示）
全反射现象在生活中常会遇到，学生具有许多全反射现象的情景，用光的折射定律去解释会暴露出模糊之处，引导通过对实验的观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，弄清本质。深入主要通过学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用性实验，开拓学生的视野。
（n= = ）
增强认识结构中知识的联系，提高设计分析能力与综合处理问题能力。
B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大；
C．光从空气射到分界面上，入射角足够小；
D．光从空气射到分界面上，入射角足够大。
巩固对全反射条件的理解，使认知结构中概念更加清晰。
2.一束光从空气射向折率为n= 的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则：
A．当i>45°时会发生全反射现象；
B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°；
C．欲使折射角r=30°，应以i=45°的角度入射；
D．当入射角i=arctg 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直。
应用认知结构中全反射的条件，使认识结构中的规律更稳定。
3．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的光路图如图所示，若光在三种介质1、2、3中的速度分别为v1、v2、v3，则它们的大小关系是（）
随入射角增大，折射角、反射角相应变化，同时对应的反射光强度、入射光强度也相应变化。发生全反射，折射光强度为零，反射光强度等于入射光强度。
《全反射教案》
《全反射教案》word版第一章：全反射的概念与条件1.1 教学目标：让学生了解全反射的基本概念。
让学生掌握全反射发生的条件。
1.2 教学内容：介绍全反射的定义。
解释全反射发生的条件：光从光密介质进入光疏介质，入射角大于临界角。
1.3 教学方法：使用PPT展示全反射的图像和实例。
通过提问方式引导学生思考全反射的条件。
1.4 教学活动：引导学生观察全反射的图像，让学生理解全反射的概念。
让学生通过实际操作，使用玻璃和水来观察全反射现象。
第二章：全反射的数学表达2.1 教学目标：让学生掌握全反射的数学表达式。
让学生了解全反射角度的计算方法。
2.2 教学内容：介绍全反射的数学表达式：\[ \sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1} \]解释临界角的计算方法。
2.3 教学方法：使用PPT展示全反射的数学表达式和计算方法。
通过例题引导学生理解和应用全反射的数学表达式。
2.4 教学活动：让学生通过例题计算全反射角度。
引导学生进行小组讨论，分享计算全反射角度的方法。
第三章：全反射的应用3.1 教学目标：让学生了解全反射在实际中的应用。
让学生掌握全反射在光纤通信中的应用。
3.2 教学内容：介绍全反射在光纤通信中的应用：光纤的传输原理。
解释全反射在其他领域的应用，如全反射望远镜。
3.3 教学方法：使用PPT展示全反射在光纤通信中的应用。
通过实例引导学生了解全反射在其他领域的应用。
3.4 教学活动：让学生观察光纤通信的实验装置，了解全反射在光纤通信中的应用。
引导学生进行小组讨论，分享全反射在其他领域的应用实例。
第四章：全反射的实验观察4.1 教学目标：让学生通过实验观察全反射现象。
让学生了解实验中全反射的观察方法。
4.2 教学内容：介绍全反射实验的原理和实验装置。
解释实验中如何观察全反射现象。
4.3 教学方法：使用PPT展示全反射实验的原理和实验装置。
通过实验引导学生观察全反射现象。
4.4 教学活动：让学生进行全反射实验，观察全反射现象。
运用趣味教学激发学生求知欲发挥学生主体作用——“全反射”教学案例
酒
空
介质，空气就是光疏介质。
问题1：如果知道水的折射率为1.33，那水是光疏介质还
是光密介质呢？
生：和酒精比，水是光疏介质；和空气比，水是光密介质。
师：所以光疏介质和光密介质是相对的。
师：同样，让光从一种介质进入另一种介质，就会发生折
射现象。α是入射角，β就是折射角。此时入射角比折射角大。
问题2：随着入射角增大，折射也会？最后入射角先到达
物理教学,2017,39(02):18-22.
[2]4(05):100-101.
2018.No10 72
图1
图2
2 新课讲授
师：我们之前学过光从一种介质进入另一种介质时，我们
可以定性的描述它，随着入射角的增大，折射角也会增大。也
可以用折射定律来定量的描述（折射定律：
）。
我们知道折射率是表示光的折射能力强度的量，折射率大
的介质为光密介质，折射率小的介质为光疏介质。如果知道酒
精的折射率n =1.36，而空气的折射率n =1。那酒精就是光密
问题4：折射光线为什么会消失，发生这样的现象需要什
么样的条件？
首先折射角要比入射角大，才会发生这样的现象。也就是
光要从光密射入光疏介质，这是发生这种现象的第一个条件。
接着教师拿起绿色激光笔演示光从玻璃砖射入空气的实验，当
入射角逐渐增加，增加到一个定值，折射光线消失。反过来，
将入射角减小后，折射光线却出现了。再次慢慢增加入射角到
3 总结 通过红蓝标签互换小魔术引入和对奇妙的全反射实验深入
理解讲授，以及一连串的首尾呼应的提问激发了学生浓厚的求
知欲望。创新教学手段，采用趣味性教学的方式，让学生在实
验、基础知识、基本规律的综合运用中掌握观察、分析、解决 问题的能力[2]，从而真正实现学生的主体作用，达到趣味教学
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认知结构建构分析2（单元（模块）复习做什么）
认知结构拓展
光从光密介质射入光疏介质，入射角一定时，考虑光的折射、全反射、反射，与模块中其它知识的综合
根据介质形状确定入射角
判断是否发生全反射
考虑光的折射与反射
注意挖掘光路图中的边角几何关系
分析光的能量变化
认知结构建构分析3（综合复习做什么）
认知结构综合应用
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
应用认知结构中的有关知识，加强各光学现象知识的联系。
6、如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距 ，由此可得油的折射率n=；（结果可用根式表示）
全反射现象在生活中常会遇到，学生具有许多全反射现象的情景，用光的折射定律去解释会暴露出模糊之处，引导通过对实验的观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，弄清本质。深入主要通过学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用性实验，开拓学生的视野。
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大
C．A是蜃楼，B是景物
D．B是蜃楼，A是景物
“海市蜃楼”是由空中大气对光线的折射和全反射形成的。但因空气层折射率大小分布与“沙漠蜃景”不同，使得光线偏折情况有所不同，所呈现象也不同。
典型例题（综合复习）
例4：如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，且n1>n2，光在空气中的传播速度为c，则光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为（已sinφ=n2/n1，其中φ为全反射的临界角)）
探究式教学案例：全反射
王高波
认知结构建构分析1（新课做什么）
角度
内容
需要明确提取的知识命题
现象
生活中全反射现象的认识
（看不见在水杯底的硬币）
人看见物体是由于物体发出的光进入眼睛
光可能从一种介质中折射不出
实验
光从空气射向水（改变入射角）
光从水射向空气（改变入射角）
发生全反射现象需要一定条件
不同介质折射率不同
B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大；
C．光从空气射到分界面上，入射角足够小；
D．光从空气射到分界面上，入射角足够大。
巩固对全反射条件的理解，使认知结构中概念更加清晰。
2.一束光从空气射向折率为n= 的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则：
A．当i>45°时会发生全反射现象；
B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°；
随入射角增大，折射角、反射角相应变化，同时对应的反射光强度、入射光强度也相应变化。发生全反射，折射光强度为零，反射光强度等于入射光强度。
典型例题（单元（模块）复习）
例3：夏天，海面上的下层空气的温度比上层低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的或反射的光线由于不断折射，越来越偏离原来的方向，人们逆着光线看去就出现了蜃楼，如图所示，下列说法正确的是
判断能否发生全反射根据二个条件来判断。
例2：如图所示，光源发出的光线经狭缝进入折射率为 的半圆形玻璃M。当M绕圆心O缓慢地沿逆时针旋转时，光线OA跟法线之间的夹角r逐渐____，强度逐渐____，光线OB跟法线之间的夹角i′逐渐____，
强度逐渐____；当角i等于____时，
光线OA完全消失。
（增大，减弱，增大，加强，45°）
方法
解释各种全反射现象
全反射现象的本质可通过光的折射定律解释，分析一个实际现象时，先要分清光从何种介质射入，在多种介质的情况下，要注意进入眼睛的光是从何而来，从而明确分析观察到的现象。
认知结构简单应用
关注认知结构应用时暴露出来的缺陷，进一步明确知识命题
新课教学方法与策略（怎么做）简述：本课是形成全反射的概念，掌握全反射现象产生的条件和应用，要完成从生活现象到科学解释的认知重构。
C．欲使折射角r=30°，应以i=45°的角度入射；
D．当入射角i=arctg 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直。
应用认知结构中全反射的条件，使认识结构中的规律更稳定。
3．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的光路图如图所示，若光在三种介质1、2、3中的速度分别为v1、v2、v3，则它们的大小关系是（）
将全反射知识与光的其它特点结合，分析实际的光学问题
“沙漠蜃景”和“海市蜃景”的解释
光导纤维的应用
典型例题（新课）
总结与提炼ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例1：如图所示，介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率为1.4，下列说法正确的是
A．光线a、b都不能发生全反射
B．光线a、b都能发生全反射
C．光线a发生全反射，
光线b不发生全反射
D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射
概念
光疏介质
光密介质
临界角
光疏介质――折射率较小介质
光密介质――折射率较大介质
临界角――恰好发生全反射时的入射角
规律
再探全反射的条件
光从光密介质射向光疏介质
入射角大于临界角
典型情景
涂有炭黑的球在水中成一个光亮的球
全反射棱镜的应用
光导纤维传递光信息
应用规律解释对应现象
全反射棱镜改变光的方向的原理
光导纤维传递信息的特点及其构造
A．L/cB．n1L/n2c
C．n1n2L/cD．n12L/n2c
光在介质中传播速率由折射率决定，光导纤维是利用光从光密介质射入光疏介质时发生全反射的现象来传递光信号的，并理解相对折射率。
习题（新课）
功能与作用
1.光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是：
A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小；
A．从ab面射出
B．从ac面射出
C．从bc面射出，且与bc面垂直
D．从bc面射出，且与bc面斜交
结全光路图对几何光学知识全面应用，建立全面的知识网络系统。
习题（模块复习）
5．下述现象哪些是由于全反射造成的
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B.阳光下茂密树阴下地面上的圆形亮斑.
C．用光导纤维传输光信号、图象信号
A．v1>v2>v3
B．v1<v2<v3
C．v1<v3<v2
D．v1>v3>v2
折射定律、全反射条件与光的速度决定因素的综合应用，使认知结构重组升华。
4．如图是一个直角棱镜的横截面，∠bac= 900，∠abc= 600，一束平行细光束从O点射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n= ，若不考虑原入射光线在bc面上的反射，则一定有光线