第
3
节
理解教材新知
把握热点考向
应用创新演练
第四章

知识点一
知识点二
考向二
考向一
随堂基础巩固
课时跟踪训练
            1.光疏介质和光密介质是相对而言的，两
               种介质相比较，折射率大的为光密介                   质，折射率小的为光疏介质。
            2．要发生全反射，必须同时满足两个条
               件：
(1)光由光密介质射入光疏介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
[自学教材]
较小
较大
光疏
光密
光密
光疏
光密介质
光疏介质
折射角度变为90°
光密
光疏
大于或等于
[重点诠释]
        1．光疏介质和光密介质的理解
        不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质。
        (1)对光路的影响：
        根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角。
(2)光疏介质和光密介质的比较：
        (3)相对性：
        光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质 。
        2．全反射现象
        (1)全反射遵循的规律：
        发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。
        (2)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。
        (3)临界角
        ①不同介质的折射率不同，发生全反射的临界角也不同，介质的折射率越大，临界角越小。
        ②不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。
1．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入
射角为45°。如图4－3－1所示的四个光路图中，正确的是(　　)
图4－3－1
答案：A
[自学教材]
        1．光导纤维的原理
        利用了               的原理。
        2．光导纤维的构造
        光导纤维是一根极细的玻璃丝，直径约有几微米到100微米不等，由两种折射率不同的玻璃制成，分内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的折射率       ，当光在光纤内传播时，会在两层玻璃的界面上发生               ，通过一系列的全反射，光就沿着弯弯曲曲的光纤从一端传到另一端。
全反射
大
全反射
3．光导纤维的应用
(1)制成医学上常用的内窥镜；
(2)实现光纤通信。
4．光纤通信的优点
容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输速率高。
[重点诠释]
        光导纤维的传播原理
        (1)光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出。光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像。如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列。就可以传播图像。
图4－3－2
图4－3－3
2．光导纤维的结构如图4－3－4所示，其内芯和外套材料
不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是                        (　　)
图4－3－4
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．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界
面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以
起保护作用
解析：光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，故A选项正确。
答案：A
图4－3－5
[思路点拨]　
(1)光线由MN面射出玻璃时能发生全反射。
(2)确定能从MN面射出的光束的左右边界光线。
        [借题发挥]　
        解决全反射问题的关键：
        (1)准确熟练地作好光路图；运用几何关系、三角函数关系或反射定律等进行判断推理或计算。
        (2)抓住特殊光线的分析。求光线照射的范围时，关键是找出边界光线。如果发生全反射，刚能发生全反射时的临界光线就是一个边界光线，而另一光线要通过分析找出。
图4－3－6
答案：B
图4－3－7
        (1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去。
        (2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间。
        [思路点拨]　
        (1)光信号能否“泄漏”看当光在光纤内传播时，入射角最小时能否发生全反射。
        (2)光在光纤内传播的路程为光传播过程中的轨迹长度。
        (3)光速为光在光纤内的速度。
[答案]　(1)见解析　(2)1.6×10－4 s
2．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图
4－3－8所示，其中内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，下面说法正确的是            (　　)
图4－3－8
A．内芯和外套的折射率应满足n1＞n2
B．内芯和外套的折射率应满足n1＜n2
C．从左端面入射的光线，其入射角θ必须大于某值，全部光
才能被传导
D. 从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，全部光
才能被传导
解析：光纤通信是利用光的全反射原理来工作的，光只有从光密介质进入光疏介质中时，才能发生全反射，因而内芯和外套的折射率应满足n1＞n2。从题图中看由左端面入射的光线，其入射角越小，进入介质后，在n1与n2的界面上入射角越大，越易发生全反射，故A、D对。
答案：AD
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[课时跟踪训练]
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