11-2光纖傳光原理一、 教學(xué)目的了解光的全反射原理掌握光的全反射條件了解光纖傳光原理二、 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：光的全反射條件難點(diǎn)：由折射定律計(jì)算臨界角三、 教學(xué)器材光具盤四、 教學(xué)建議教法建議：多媒體演示光的全反射現(xiàn)象，講解，討論教學(xué)設(shè)計(jì)方案：（一） 多媒體課件演示引入新課草葉上露珠在陽光下晶瑩透亮；透過杯壁觀察盛滿水的玻璃杯水面，光燦如銀；水或玻璃中的氣泡顯得特別明亮。為什么會出現(xiàn)這一些現(xiàn)象呢？這些都是光的全反射引起的。（二） 引出課程內(nèi)容光的全反射（1）通過下面的實(shí)驗(yàn)觀察光發(fā)生了怎樣的變化。讓一束光沿著半圓柱玻璃磚從玻璃射向空氣。（見11-7圖），這時可以同時看到反射光線和折射光線，這兩條光線都比入射光線要弱。增大入射角，折射角也隨之增大，這時折射光線越來越弱，反射光線越來越強(qiáng)。當(dāng)入射角增大到某一角四時，折射角等于900，這時折射光線沿兩種介質(zhì)的界面?zhèn)鞑?。再增大入射角，折射光線消失，只剩下反射光線，光線全部反射回到玻璃中，如下圖所示。此時的反射光線幾乎與入射光線一樣亮。圖11-7圖11-7:觀察光的全反射現(xiàn)象（2）光的全反射定義入射光全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象稱為光的全反射。對應(yīng)于900折射角的入射角甲稱為臨界角。（3）光發(fā)生全反射必須具備的條件是：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于臨界角。復(fù)習(xí)提問：什么叫光疏介質(zhì)，什么叫光密介質(zhì)？答：兩種介質(zhì)相比較，折射率較小的（或光傳播速度較大的）稱為光疏介質(zhì)；折射率較大的（或光傳播速度較小的）稱為光密介質(zhì)。光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對的。記?。汗獾娜瓷洮F(xiàn)象只發(fā)生在光密介質(zhì)內(nèi)部，如果光線從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)不會發(fā)生全反射。（4） 臨界角的計(jì)算同學(xué)們還記得上次課所學(xué)習(xí)的折射定律嗎？（提問2到3名同學(xué)回答，并在黑板上寫下折射定律表達(dá)式）由折射定律可以計(jì)算臨界角：sin中 n =sin900nisin中=n （11—5）ni若光從某介質(zhì)n射向真空（或空氣），則, . 1n=l sin中=—根據(jù)上式，只要知道某種介質(zhì)的折射率n，就可以求出它對真空（或空氣）的臨界角中。書上用表11—2為我們列出了幾種介質(zhì)對真空（或空氣）的臨界角。（5） 全反射技術(shù)的應(yīng)用全反射在生產(chǎn)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。用全反射棱鏡可以制造潛望鏡；利用光在光導(dǎo)纖維中的全反射傳光、傳像等更是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的通信方式。提問請同學(xué)們思考討論：全反射在生產(chǎn)技術(shù)中還有哪些廣泛應(yīng)用？（6） 例題講解例題1.某種玻璃的折射率n=1.52,水的折射率n=1.33，光線如何射人，可在界面發(fā)生i全反射?臨界角中多大？解因?yàn)椴Ａ鄬λ枪饷芙橘|(zhì)，所以只有當(dāng)光從玻璃射向水里時才可能發(fā)生全反射，得sin甲n.n1.33 =tsin^=t= =0.875sin900n n1.52臨界角中=6103/

例題2,在水中的魚看來，水面上的所有景物，都出現(xiàn)在頂角大約為970的倒立圓錐內(nèi)(如圖11-8所示)，這是什么原因?它與魚在水中的深度有關(guān)嗎？解水對空氣來說是光密介質(zhì)，光線由水射向空氣時可能發(fā)生全反射，其臨界角可由式?n求得：中=48.60sin中=一求得：中=48.60n1圖11-81圖11-8:魚眼里的世界光線由空氣進(jìn)入水中，當(dāng)入射角在00?900時，折射角在00?48.60之間，即水面上所有入射光線進(jìn)入水中的折射光線均在頂角為97.20(48.60X2)的倒立圓錐內(nèi)。由于動物的眼睛總是習(xí)慣以光直線傳播來確定被觀察物體的位置，所以在水中的魚看來，水面上所有景物都出現(xiàn)在頂角為970的倒立圓錐內(nèi)，顯然，這與魚在水中的深度無關(guān)。光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維簡稱光纖，它是利用全反射原理使光沿著彎曲路徑傳播的光學(xué)元件。(1)光纖的構(gòu)造及傳光原理光纖由內(nèi)芯和外芯兩層組成，其中纖芯直徑約3?75Rm可由玻璃、石英、塑料等材料在高溫下拉制而成。如圖11-9所示，當(dāng)光在芯線中傳播時，由于包層的折射率比內(nèi)芯折射率小，所以光從芯線射向包層的過程中會發(fā)生全反射，光線就可以從光纖的一端傳至另一端。(2)光纖的應(yīng)用光纖彎曲了也能傳光，所以，光導(dǎo)纖維為光學(xué)窺視(傳光、傳像)和光通信的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了良好的條件。光纖主要應(yīng)用于通信，把要傳遞的信號調(diào)制成光信號沿光纖傳遞出去，在接收端再把光信號解調(diào)就得到了原信號。光纖通信已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，它具有容量大，能耗低，靈敏度高，抗干擾，保密性能好等優(yōu)點(diǎn)。光纖柔軟，體積小，重量輕，使用壽命長。一條細(xì)如發(fā)絲的光纖，可替代25萬條標(biāo)準(zhǔn)的銅質(zhì)電纜線，一條光纜可以同時傳送一萬余路電話、上千套電視節(jié)目。光纖通信是建立綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IS—DN)不可缺少的技術(shù)手段。它不僅可以在陸地上使用，而且被廣泛用于海洋。目前，跨越大西洋、北太平洋的海底光纜已投入使用，這些越洋光纜幾乎可以把整個地球環(huán)繞起來。我國的光纖通信事業(yè)發(fā)展十分迅速，國內(nèi)各大城市及西南、西北等邊遠(yuǎn)地區(qū)都已敷設(shè)了光纖通信線路，國內(nèi)巨大的光纖通信網(wǎng)絡(luò)已初步形成。總長4萬km、由全球92個國際公司投資的全世界最長、最大的國際通信光纖海纜“法新歐亞三號”，已于2000年投入使用。我國參與了這條海纜的投資并在上海和汕頭設(shè)有登陸點(diǎn)。目前，光纖通信已實(shí)現(xiàn)全世界計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，今天的電子郵件(E-mail)通過國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)已經(jīng)把世界各地聯(lián)結(jié)起來。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和發(fā)展，光纖通信已進(jìn)入人們的工作、生活，并將為未來的社會生活帶來巨大的變化。光纖不僅在通信技術(shù)方面取得顯著成就，在傳送電能方面也具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如果能實(shí)現(xiàn)利用光纖傳輸電能，將能大大降低電網(wǎng)的造價(jià)，不僅安全可靠，而且能節(jié)約有色金屬，延長電網(wǎng)使用周期。、教學(xué)小結(jié)光的全反射.全反射現(xiàn)象光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角逐漸增大，折射光線離法線越來越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越來越弱，反射光越來越強(qiáng)。當(dāng)折射角達(dá)到90。時，