第十七章 光的傳播（三、全反射）
【教學目的】
1.全反射現象及其發生條件
2.臨界角的計算
3.全反射的應用
【教學重點】
全反射現象及其發生條件
【教學難點】
綜合光路可逆知識和三角函數常識求解臨界角、理解發生全反射的條件
【教學難點】
激光器、半圓形玻璃磚、模擬光導纖維
【教學過程】
復習引入
復習啟發：我們才作過“測定玻璃折射率”的實驗，請同學們回憶一下，當入射角非常接近90°時，我們做實驗觀察時有什么感覺？
學生：比較難以看清p1和p2兩顆針。
為什么會出現這種現象呢？還是讓我們回到相關的物理學史。原來，物理學家們在探討光的折射的方向規律時，也探討過能量分配的規律。下表是斯涅爾測量的、光線從空氣射入玻璃界面時，反射光和折射光的能量分配情況──
入射角
入射光線能量為(100％)
反射光線能量
折射光線能量
0°
100％
4.7％
95.3％
30°
100％
4.9％
95.1％
60°
100％
9.8％
90.2％
80°
100％
39％
61％
90°
100％
100％
0％
從這個表格的數據，同學們可以發現什么規律？
學生：隨著入射角的增大，反射光的能量分配加大，而折射光的能量分配減小。
事實上，這種能量的分配情況在交換介質之后，還會出現更加有趣的情形──
一 全反射
為了方便表達全反射的規律，這里先介紹兩個新的名詞──
1.光疏介質和光密介質
光疏介質：兩種介質中折射率較小的介質叫做光疏介質。
光密介質：兩種介質中折射率較大的介質叫做光密介質。
很顯然，這是一個通過相互比較得出的概念，所以沒有絕對的光疏介質和絕對的光密介質。
示例：水和空氣比較；水和金剛石比較…
提問1：光線從光疏介質傳播到光密介質比較，傳播速度會怎樣變化？
學生： v疏＞v密
提問2：光線從光疏介質傳播到光密介質比較，傳播方向有什么規律？
學生： 折射角小于入射角。（反之，折射角大于入射角。）
提問3：光密介質的密度是不是一定比光疏介質大？
學生：查“幾種介質的折射率”表格，再做結論。
很顯然，光疏和光密是相對光的傳播而言，而與物質的密度沒有必然聯系。
過渡：剛才我們已經總結過了，光線從光密介質傳播到光疏介質時，折射角總是大于入射角的，而當入射角增大時，反射角也會同時增大，這時，哪一個角先趨近90°呢？
學生：折射角。
趨近90°后，折射光線又怎樣傳播呢？
下面看實驗演示──
演示：光的全反射實驗
提請學生觀察：a.反射光和折射光的強度變化；b.折射光的方向變化
提問：在強度方面，斯涅爾的研究是不是得到重現？
學生：是的。
啟發：入射角增大到一定的角度后，折射光還存不存在？
2.全反射：：當光從光密介質進入光疏介質時，折射角大于入射角。當入射角增大到某一角度時，折射角等于900，此時，折射光完全消失，入射光全部反回原來的介質中，這種現象叫做全反射。
全反射的物理意義：折射光的能量為零，入射光的能量全部等于反射光。