光导纤维利用的是全反射原理

第4章 光的波动性

4.6 全反射与光导纤维

4.7激光

【学习目标】

1．知识与技能：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；了解全反射现象的应用，激光的特点及应用；通过实验，培养学生的鉴别能力、观察能力、分析推理能力及创新思维能力。

2．过程与方法：通过实验设计和动手实验，经历探究科学的过程，体验成功的喜悦。学会用科学知识来解释自然现象，使学生对自然界中许多美好的现象进行充分的认识。

3．情感态度与价值观：通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯，了解物理知识与现代科技的密切关系。了解我国光纤和激光技术的进展以及在现代科技中的应用，培养爱国主义热情和科学态度．

【要点导学】

1．探究光的全反射

光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象。当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上，随着入射角的逐渐增大，反射光强度越来越强，而折射光强度越来越弱，当入射角增大到某一角度，折射角达到90°，此时折射光线完全消失，只剩下反射光线。

2．全反射现象

（1）全反射现象：当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上，折射光线完全消失，只剩下反射光

§7光的折射与全反射（一）

一、一周知识概述

1、理解折射定律与各物理量之间的关系。

2、掌握用几何方法处理有关光的折射的有关问题。

3、掌握全反射的条件，规律。

二、重难点知识讲解

（一）基础知识

1、光的传播规律

（1）光的直线传播规律、光速

光在同种均匀介质中总是沿直线传播。

各种频率的光在真空中传播速度均为C=3×108m/s

各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即v<C

同一种频率的光在不同介质中传播速度一般不同；不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。

（2）光在射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循所谓的反射定律。反射定律的基本内容包含如下三个要点：

①反射光线、法线、入射光线共面；

②反射光线与入射光线分居法线两侧；

③反射角等于入射角，即i=i′

（3）光在射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循所谓的折射定律。折射定律的基本内容包含如下三个要点；

①折射光线、法线、入射光线共面；

②折射光线与入射光线分居法线两侧；

③入射角与折射角的正弦值之比恰等于第二与第一两种介质的折射率之比，即。

特别是当光从空气（折射率为1）射入折射率为n的

包含整个的教学流程

《§4.6全反射与光导纤维》教学设计

甘泉县高级中学 张园峰

一、教学设计说明

由于这个班级是普通班，学生基础比较差，不学习的学生也比较多，但仍然要采取“兵教兵”的方式，最终要起到“兵强兵”的目的，因此，本节课首要任务要调动学生的积极性，结合新课程理念，在课堂教学改革中，坚持让学生成为课堂主人，努力营造互动的课堂，调整课堂教学的教学方式和学习方式，让学生以学为乐，真正成为学习的主人，从而促进学生全面发展，个性发展。

二、教学分析

1、教材的地位与作用

《全反射》是高中物理第三册的选修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

2、教学对象分析

学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。

三、教学目标

1、知识与技能目标

（1）理解光密介

包含整个的教学流程

《§4.6全反射与光导纤维》教学设计

甘泉县高级中学 张园峰

一、教学设计说明

由于这个班级是普通班，学生基础比较差，不学习的学生也比较多，但仍然要采取“兵教兵”的方式，最终要起到“兵强兵”的目的，因此，本节课首要任务要调动学生的积极性，结合新课程理念，在课堂教学改革中，坚持让学生成为课堂主人，努力营造互动的课堂，调整课堂教学的教学方式和学习方式，让学生以学为乐，真正成为学习的主人，从而促进学生全面发展，个性发展。

二、教学分析

1、教材的地位与作用

《全反射》是高中物理第三册的选修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

2、教学对象分析

学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。

三、教学目标

1、知识与技能目标

（1）理解光密介

2019-2020年高中物理第4章光的波动性 4.6 全反射与光导纤维 4.7

激光课后训练沪科版选修3-4

1．华裔科学家高锟获得xx年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是（）。

A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大

D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大

2．如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为（）。

A． B．

C． D．

3．已知介质对某单色光的临界角为C，则（）。

A．该介质对单色光的折射率等于

B．此单色光在该介质中的传播速度等于c·sin C（c是光在真空中的传播速度）

C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C倍

D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍

4．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空

西安市高中物理-全反射测试题

一、全反射选择题

1．如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则

A．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

B．在真空中，a光的波长小于b光的波长

C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D

．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失

2．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心I区域有a光、b 光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断不正确的是（）

A．a、b光从I区域某点倾斜射出时，a光的折射角小

B．在真空中，a光的波长大于b光的波长

C．水对a光的折射率大于对

b光的折射率

D．水下a、b光能射到图中I区域以外区域

3．如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，从空气中沿半径方向射入玻璃半圆柱后，一部分光沿OA方向射出，另一部分光沿OB方向射出。则（）

A．OA为黄光，OB为紫光

B．OA为紫光，OA为黄光

C．OA为黄光，OB为复色光

D．OA为紫光，OB为复色光

4．右图是一个

1

4

圆柱体棱镜的截面图,图中E?F?G?H将半径OM分成5等份,虚线EE1?FF1?

GG1?HH1平行

减反射原理和减反射技术

3.1 硅材料的光学特性

晶体硅材料的光学特性，是决定晶体硅太阳电池极限效率的关键因素，也是太阳电池制造工艺设计的依据。

3.1.1 光在硅片上的反射、折射和透射

照射到硅片表面的光遵守光的反射、折射定律。如图3.1所示，表面平整的硅片放置在空气中，

?表示反射光强度，I1表示有一束强度为I0的光照射前表面时，将在入射点O发生反射和折射。以I0折射光强度。这时入射角?等于反射角r，并且

c'sin?vn'v?'??'cnsin?vv （3-1）

图3-2 光在半导体薄片上的反射、折射和透射 图3-3 计算表面反射的二维模型

Fig 3-2 Light reflection, infraction and Fig 3-3 2D model for surface reflection transition on semiconductor sheet. calculate.

式中??为入射光进入硅中的折射角，v、v分别为空气及硅中的光速，n、n分别

「 「

一种全反射型的LED路灯透镜光学设计[附图]

2011-04-21 14:40:41 文章来源：OFweek半导体照明网 我来说两句 (0)

导读: 本文介绍了一种全反射型的二次光学透镜的设计，该透镜可以实现很高的输出光效率、蝙蝠翼形的配光曲线分布、以及较均匀的长方形光斑。 二次光学是直接决定LED路灯的输出效率、配光分布、均匀度及眩光程度的重要环节。绿色环保的城市道路照明要求LED路灯产生正好覆盖马路的长方形的光斑，对马路之外的其他地方譬如居民楼和建筑物的光污染尽量的少。XY非轴对称的自由曲面二次光学的配光设计，是实现此目标的最好的方法。使得在单个透镜模组上就可以完成高效率长方形的输出光斑、蝙蝠翼形的远场角度分布、以及实现截光设计。整个灯头的结构变得非常的简洁，只要将这些完成配光设计的LED透镜模组，按照同一个方向排列在一块平面的PCB板上即可，简化了LED路灯的机械结构、散热管理、以及电源控制的排布。本文介绍了一种全反射型的二次光学透镜的设计，该透镜可以实现很高的输出光效率、蝙蝠翼形的配光曲线分布、以及较均匀的长方形光斑。 1、技术背景

LED固态半导体照明技术被认为是21世纪的战略节能技术。中国、欧洲和北美

2超声波及超声检测原理 2. 1超声波的基本性质

通常人耳能听到声音的频率范围在20}20KHz之间，把超过20KHz的声波称为超声波。超声波在本质上是一种机械波，所以它的产生必须依赖两个条件，一是有机械振动的声源，二是有能够传播振动的弹性介质。

波的种类是根据介质质点的震动方向和波动传播方向的关系来区分的。超声波在介质中传播的波形有许多种，有纵波、横波、表面波等。

2.1.1超声场的特征量

充满超声波的空间叫做超声场。声压、声强度、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量。

a.声压

超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强与没有超声场存在时的静态压强之差被称为声压，常用P表示，单位为帕。超声波在介质中传播时，介质中每一点的声压随着时间t、距离x而变化，其公式为:

xp??Awpsinw(t?)?pcvc

式中P为介质的密度、必为介质的角频率C为超声波在介质中的波速，

v为介质质点的振动速度。可见声压的绝对值与波速以及角频率成正比。

b.声强度

在垂直于超声波方向上的单位面积内通过的声能量被称为声强度，也 称声强。

式中A为超声波的振幅。从公式可见声强与质点振动的位移振幅的平方成正比，与质点振动的角

《全反射》教学设计

一、教材分析

《全反射》是高中物理选修3-4的必修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。本节就从光的折射入手，探讨了光发生全反射的条件，以及相关应用。全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。 二、教学目标 1．知识目标：

（1）理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。

（2）培养学生观察、分析、解决问题的能力。 2．能力目标：

（1）用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。

（2）启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。 3．情感、态度和价值观目标：

（1）培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。 （2）感悟物理学研究中理论与实践的辨证关系。 三、教学重点难点

重点：临界角的概念及全反射条件 难点：全反射现象的应用 四、学情分析

学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现