資源簡介

2.全反射
【學習目標】
學科知識 學科能力 學科素養
1.全反射的理解 2.全反射棱鏡及光導纖維 3.全反射的應用 1.理解光的全反射現象，并能運用全反射解釋生活中的相關問題 2.運用全反射棱鏡、光導纖維及臨界角解決具體問題 知道光的全反射現象及其產生的條件，了解光纖的工作原理及光纖在生活中的應用，體現了物理觀念的學科素養；運用光線模型探索光的全反射問題，培養學生的科學思維素養
知識點一　全反射
圖甲中荷葉上的小水珠看著晶瑩透亮；圖乙中玻璃玩具里的小氣泡看上去格外明亮；圖丙中自行車的尾燈，雖然本身不發光，但在夜間騎行時，后面汽車發出的強光照到尾燈后，司機會看到較強的光，用以警示后面車上的司機注意。
上述情境是什么現象？
提示：是光的全反射現象。
1．光疏介質和光密介質：對于折射率不同的兩種介質，我們把折射率較小的介質稱為光疏介質，折射率較大的介質稱為光密介質，光疏介質和光密介質是相對的。
2．全反射：當光從光密介質射入光疏介質時，同時發生折射和反射，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光。這種現象叫作全反射，這時的入射角叫作臨界角。
3．全反射的發生條件
（1）光線從光密介質射入光疏介質。
（2）入射角大于或等于臨界角。
4．臨界角C與折射率n的關系：sinC＝。
【判斷正誤】
1．兩種介質相比較，密度大的介質一定是光密介質。（×）
2．早晨草葉上的露珠特別明亮是陽光照到露珠上發生全反射的緣故。（√）
3．我們看到的海市蜃樓與沙漠蜃景都屬于全反射現象。（√）
對光疏介質和光密介質的理解
光疏介質 光密介質
判斷 折射率相對較小的介質 折射率相對較大的介質
傳播 速度 由n＝得v光密＜v光疏
折射 特點 1.光從光疏介質射入光密介質時，折射角小于入射角 2.光從光密介質射入光疏介質時，折射角大于入射角
相對性 光疏介質、光密介質是相對的，某介質相對于甲介質是光疏介質，而相對于乙介質可能是光密介質。例如：酒精（n1＝1.36）相對于水晶（n2＝1.55）是光疏介質，而相對于水（n3＝1.33）是光密介質
學生用書↓第105頁
注意：“光疏”與“光密”是從介質的光學特性來說的，與其密度大小無必然關系。例如：酒精的密度比水小，但酒精和水相比，酒精是光密介質。
1．（2022·山東等級考）柱狀光學器件橫截面如圖所示，OP右側是以O為圓心、半徑為R的圓，左側是直角梯形，AP長為R，AC與CO夾角為45°，AC中點為B。a、b兩種頻率的細激光束，垂直AB面入射，器件介質對a、b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在PM面發生全反射后，從OM面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（　　）
A．僅有a光B．僅有b光
C．a、b光都可以D．a、b光都不可以
針對練
2.（2022·山東煙臺市月考）單鏡頭反光相機簡稱單反相機，它用一塊放置在鏡頭與感光部件之間的透明平面鏡把來自鏡頭的圖像投射到對焦屏上。對焦屏上的圖像通過五棱鏡的反射進入人眼中。如圖為單反照相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC。光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發生全反射，且兩次全反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出。下列說法正確的是（　　）
A．∠BCD＝135°
B．∠BAE和∠BCD不相等
C．該五棱鏡折射率的最小值是
D．該五棱鏡折射率的最小值是
針對練
3.（2021·廣東高考）如圖所示，一種光學傳感器是通過接收器Q接收到光的強度變化而觸發工作的。光從擋風玻璃內側P點射向外側M點再折射到空氣中，測得入射角為α，折射角為β；光從P點射向外側N點，剛好發生全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣時臨界角θ的正弦值表達式。
知識點二　全反射棱鏡和光導纖維
圖1為雙筒望遠鏡，其核心部件是全反射棱鏡；圖2為醫用內窺鏡，其重要部件是光導纖維做的傳像束。
（1）全反射棱鏡應用了光的全反射原理，其構造有什么特點？
（2）光導纖維應用了什么原理？其構造有什么特點？
提示：（1）全反射棱鏡的截面是等腰直角三棱鏡；
（2）光導纖維應用了光的全反射原理，是非常細的特制玻璃絲，由內芯和外套兩層組成，內芯的折射率比外套的大。
1．全反射棱鏡
（1）形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡。
（2）光路特點
①當光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時，光在截面的斜邊上發生全反射，光射出棱鏡時，傳播方向改變了90°。
②當光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時，在兩個直角邊上各發生一次全反射，使光的傳播方向改變了180°。
（3）應用：對于精密的光學儀器，如照相機、望遠鏡等，可用來改變光的方向。
2．光導纖維
（1）原理：利用了光的全反射。
（2）構造：光導纖維由內芯和外套兩層組成。內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發生全反射。
（3）主要優點：容量大、能量損耗小、抗干擾能力強、保密性強等。
（4）應用：醫用光纖內窺鏡、光纖通信等。
【判斷正誤】
1．全反射棱鏡是一種能夠改變光路的光學儀器。（√）
2．光纖是一種透明的玻璃纖維，其內芯的折射率小于外套的折射率。（×）
3．全反射棱鏡對任意方向射入的光都能發生全反射。（×）
1．全反射棱鏡的理解
（1）構造特點：由玻璃制成的等腰直角三棱鏡。（玻璃的臨界角C：32°～42°）
（2）光路控制特點：（如圖所示）
①當光垂直于截面的直角邊射入棱鏡時，光在截面的斜邊上發生全反射，光射出棱鏡時，傳播方向改變了90°；
②當光垂直于截面的斜邊射入棱鏡時，在兩個直角邊上各發生一次全反射，使光的傳播方向改變了180°。
（3）全反射棱鏡的優點
①與平面鏡相比，全反射棱鏡反射率高，幾乎可達100%；
學生用書↓第107頁
②反射面不必涂任何反光物質，反射失真小；
③克服了平面鏡成多個像的問題。
2．光導纖維的理解
（1）光導纖維傳播圖像的原理：光由一端進入，在兩層的界面上經過多次全反射，從另一端射出。光導纖維可以遠距離傳播光，光信號又可以轉換成電信號，進而變為聲音、圖像。如果把許多（上萬根）光導纖維合成一束，并使兩端的纖維按嚴格相同的次序排列，就可以傳播圖像。
（2）內芯的折射率的特點：設光導纖維內芯的折射率為n，當入射角為θ1時，進入端面的折射光線傳到側面時恰好發生全反射，如圖所示，則有sinC＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sinθ1＝。由圖可知：當θ1增大時，θ2增大，而從纖維射向真空中光線的入射角θ減小，當θ1＝90°時，若θ＝C，則所有進入纖維中的光線都能發生全反射，即解得n＝，以上是光從纖維射向真空時得到的折射率，由于光導纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光導纖維內芯的折射率n＞。
考向探究一　全反射棱鏡的應用
4．空氣中兩條光線a和b從方框左側入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示，方框內有兩個折射率為n＝1.5的全反射玻璃棱鏡。下列選項中給出了兩個棱鏡的四種放置方式的示意圖，其中能滿足題意的是（　　）
A．B．
C．D．
考向探究二　光導纖維的應用
5．（多選）光纖通信采用的光導纖維由內芯和外套組成，長為L，其側截面如圖所示，一復色光以一定的入射角（i≠0）從軸心射入光導纖維后分為a、b兩束單色光，已知內芯材料對a光的折射率為n（n＞），真空中的光速為c。下列說法正確的是（　　）
A．在內芯介質中a單色光的傳播速度比b單色光大
B．入射角i由0°逐漸增大時，a單色光全反射現象先消失
C．從空氣射入光導纖維，a、b單色光的波長都變長
D．若入射角i＝θ時，a、b單色光在內芯和外套界面都發生全反射，則a單色光在介質中傳播的時間為
針對練
6.（2022·遼寧大連市月考）一橫截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖所示，光線O（含紅光和紫光）從一直角邊垂直射入，已知棱鏡對紅光的折射率為1.5，圖中畫出的a、b、c三條光線可能存在也可能不存在，則下列說法正確的是（　　）
A．a光存在且是紫光的出射光
B．b光存在且是紅光的出射光
C．c光存在且是紅光的出射光
D．b光存在且是紅光和紫光的出射光
針對練
7．一束光在光導纖維中傳播的示意圖如圖所示，光導纖維對該束光的折射率為n，該段光導纖維的長度為L，圖中的光線剛好在光導纖維與空氣的界面處發生全反射。已知空氣對該束光的折射率為1，光在真空中傳播的速度為c，下列說法正確的是（　　）
A．光導纖維的折射率n＞1
B．光導纖維的折射率n＜1
C．光在光導纖維中傳播的時間為
D．光在光導纖維中傳播的時間為
如圖為“海市蜃景”、“沙漠蜃景”的圖片，這些現象都屬于光的全反射現象，由于其形成原因有所不同，兩種“蜃景”也不同。
1．“海市蜃景”
（1）氣候條件：當大氣比較平靜且海面上的空氣溫差較大時（海面上空空氣的溫度隨高度升高而逐漸變大），空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小。我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，如圖所示。
（2）光路分析：遠處的景物反射的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較小的上一層的入射角越來越大，當光線的入射角增大到臨界角時，就會發生全反射現象，光線就會從高空的空氣層中通過空氣的折射逐漸返回折射率較大的下一層。
（3）虛像的形成：當光線進入人的眼睛時，人總認為光是從反向延長線的方向發射而來的，所以地面附近的觀察者就可以觀察到物體正立的虛像，且虛像“漂浮”在遠處的半空中，如圖所示。
2．“沙漠蜃景”
（1）氣候條件：夏天在沙漠里也會看到蜃景，太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。
（2）光路分析：從遠處物體射向地面的光線，進入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角逐漸增大，也可能發生全反射。
（3）虛像的形成：人們逆著反射光線看去，就會看到遠處物體的倒影，仿佛是從水面反射出來的一樣，如圖所示。
應用
8.（多選）如圖甲所示，夏天在平靜無風的海面上，向遠方望去，有時能看到山峰、船舶、集市、廟宇等出現在空中；如圖乙所示，沙漠里有時也會看到遠處的水源、仙人掌近在咫尺，這就是“蜃景”。下列有關“蜃景”的說法中正確的是（　　）
A．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小
B．沙面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小
C．A是“蜃景”，B是景物
D．C是“蜃景”，D是景物
應用
9.（多選）酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會看到在遠處的路面顯得格外明亮，仿佛有一片“水面”，如圖所示，但當你向“水面”靠近時，“水面”也隨著你的靠近而后退，對此現象正確的解釋是（　　）
A．這一現象是由光的折射和光的反射造成的
B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐人產生的幻覺
C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，附近空氣折射率變大，發生全反射
D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，附近空氣折射率變小，發生全反射
10．如圖所示，自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。它雖然本身不發光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車。尾燈的原理如圖所示，下面說法中正確的是（　　）
A．汽車燈光應從左面射過來，在尾燈的左表面發生全反射
B．汽車燈光應從左面射過來，在尾燈的右表面發生全反射
C．汽車燈光應從右面射過來，在尾燈的左表面發生全反射
D．汽車燈光應從右面射過來，在尾燈的右表面發生全反射
11．如圖所示的是長直光纖，柱芯為玻璃，外層用折射率比玻璃小的介質包覆。若光線自光纖左端進入，與中心軸的夾角為θ，則下列有關此光線傳播方式的敘述，正確的是（　　）
A．不論θ為何值，光線都不會發生全反射
B．不論θ為何值，光線都會發生全反射
C．θ夠小時，光線才會發生全反射
D．θ夠大時，光線才會發生全反射
12．如圖所示，一運動員在清澈的水池里沿直線以0.5m/s的速度游泳，已知水深為m，不考慮水面波動對視線的影響。t＝0時刻他看到自己正下方的水底有一小石塊，t＝6s時他恰好看不到小石塊了（眼睛在水面之上），下列說法正確的是（　　）
A．6s后，運動員會再次看到水底的小石塊
B．水的折射率n＝
C．水的折射率n＝
D．水的折射率n＝
13．（多選）（2022·湖北黃岡市月考）一種“光開關”的“核心區”如圖中虛框區域所示，其中1、2是兩個完全相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛框平行，兩斜面平行，略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同介質以實現開關功能。單色光a從1的左側垂直于棱鏡表面射入，若能通過2，則為“開”，否則為“關”，已知棱鏡對a的折射率為2，下列說法正確的是（　　）
A．若不充入介質，則能實現“關”功能
B．若充入的介質相對棱鏡是光疏介質，則有可能實現“開”功能
C．若充入的介質相對棱鏡是光密介質，則有可能實現“關”功能
D．單色光a通過“光開關”后傳播方向一定改變
課時精練（二十一）　全反射
（本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！）
14．（2022·河南開封市月考）如圖所示，水中的空氣泡和玻璃中的空氣泡看上去比較亮，對這一現象表述正確的是（　　）
A．這是空氣泡對光線有會聚作用的結果
B．這是空氣泡對光線有發散作用的結果
C．從空氣泡到達水或玻璃與氣泡分界面處的光一部分發生全反射形成的
D．從水中或玻璃中射到空氣泡界面處的光一部分發生全反射形成的
15．為了表演《隱形的大頭針》節目，某同學在半徑為r的圓形軟木片中間垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖所示。已知水的折射率為，為了保證表演成功即在水面上看不到大頭針，大頭針末端離水面的最大距離h為（　　）
A．rB．r
C．rD．r
16．（2022·遼寧高考）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學實驗中，航天員向水球中注入空氣形成了一個內含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（　　）
A．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變大
B．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變小
C．若光線1在M處發生全反射，光線2在N處一定發生全反射
D．若光線2在N處發生全反射，光線1在M處一定發生全反射
17．如圖所示，一束光與某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量為入射光能量的k倍（0A．該材料的折射率至少為
B．該材料的折射率至少為
C．光在該材料中的傳播速度為（1＋k）c
D．光從空氣進入該材料，光的頻率變小
18．（多選）如圖所示，真空中有一半徑為R、質量分布均勻的玻璃球，頻率為ν的細激光束在真空中沿直線BC傳播，于玻璃球表面的C點經折射進入小球，并在玻璃球表面的D點又經折射進入真空。已知∠COD＝120°，玻璃球對該激光的折射率為，c為光在真空中的傳播速度，則下列說法正確的是（　　）
A．激光束在C點的入射角α＝60°
B．此激光束在玻璃中從C到D傳播的時間為t＝
C．改變入射角α的大小，激光束不可能在玻璃球表面發生全反射
D．改變入射角α的大小，激光束可能在玻璃球表面發生全反射
19．（多選）（2020·山東等級考）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為，只考慮由DE直接射向側面AA′C′C的光線。下列說法正確的是（　　）
A．光從AA′C′C面出射的區域占該側面總面積的
B．光從AA′C′C面出射的區域占該側面總面積的
C．若DE發出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區域面積將增大
D．若DE發出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區域面積將減小
20．打磨某剖面如圖所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范圍內，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發生全反射（僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況），則下列判斷正確的是（　　）
A．若θ＞θ2，光線一定在OP邊發生全反射
B．若θ＞θ2，光線會從OQ邊射出
C．若θ＞θ1，光線會從OP邊射出
D．若θ＜θ1，光線會在OP邊發生全反射
21．如圖所示，半球形玻璃的折射率為n，半徑為R，平行單色光從下方射入，若要使第一次射到球面上的光不從球面上出射，可在半球形玻璃的圓形底面上放一個擋光屏，則該擋光屏的最小面積為（　　）
A．B．
C．D．
22．導光管采光系統是一套采集天然光，并經管道傳輸到室內的采光系統，如圖為過裝置中心軸線的截面。上面部分是收集陽光的半徑為R的某種均勻透明材料的半球形采光球，O為球心，下面部分是內側涂有反光涂層的導光管，MN為兩部分的分界面，M、N為球面兩點。若一束平行MN且與MN相距h＝R的細光束從空氣入射到采光球表面時，經折射綠光恰好照射到N點。則（　　）
A．綠光在采光球中的傳播速度為c
B．紅光一定能從N點上方射出
C．紫光有可能直接折射經過O點
D．要使光束在導光管中發生全反射，涂層折射率應小于管壁折射率
23．（多選）（2022·江蘇省昆山中學月考）如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊直角梯形的棱鏡，疊合在一起組成一個長方體。某單色光沿與P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面。已知材料的折射率nPA．不一定有光線從Q的下表面射出
B．從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行
C．光線在P中的波長小于在Q中的波長
D．如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于θ
24．（2022·全國甲卷）如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在平面內，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經折射后在BC邊的N點恰好發生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。
25．（2022·廣東汕頭市月考）在天宮課堂第二課“光學水球”實驗中，王亞平老師在水球中注入少量氣體，在水球內會形成一個氣泡。在另一側，我們可以觀察到王老師一正一反兩個像，如圖甲所示。這是因為有一部分光線會進入水球中的氣泡，形成了正立的人像，而另一部分無法進入氣泡的光線，形成了倒立的人像。為了方便研究，我們簡化為如圖乙所示。已知：水球半徑為R1，氣泡半徑為R2，兩球為同心球。有兩束平行光射入水球，其中a光沿半徑方向射入，b光恰好在氣泡表面發生全反射，水的折射率為n。求：a、b兩束平行光之間的距離x為多少？
參考答案：
1.A
【詳解】
當兩種頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到O點，經第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。
保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，由下圖乙可知，激光沿直線傳播到CO面經反射后向PM面傳播，根據圖像可知，入射點從A向B移動過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大。
當入射點為B點時，根據光的反射定律及幾何關系可知，光線傳播到PM面的P點，此時光線在PM面上的入射角最大，設為α，由幾何關系得α＝45°，
根據全反射臨界角公式得sinCa＝＝<，sinCb＝＝＞，兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關系為Ca<45°規律總結
解決全反射問題的基本思路
1．確定光是由光疏介質進入光密介質還是由光密介質進入光疏介質。
2．若由光密介質進入光疏介質時，則根據sinC＝確定臨界角，看是否發生全反射。
3．根據題設條件，畫出入射角等于臨界角的“臨界光路”。
4．運用幾何關系、三角函數關系、反射定律等先進行判斷推理，再進行動態分析或定量計算。
2.C
【詳解】
由題意畫出光路圖如圖所示，設光線在CD面上的入射角為θ，根據光路圖和反射定律可知4θ＝90°，得θ＝22.5°，由四邊形內角和為360°和角度關系可得∠BCD＝∠BAE＝90°＋θ＝112.5°，故A、B錯誤；光線在CD和AE界面上恰好發生全反射時，對應著五棱鏡折射率的最小值n0，則n0＝，解得n0＝，故C正確，D錯誤。故選C。
3.
【詳解】
根據光的折射定律有n＝
根據光的全反射規律有sinθ＝
聯立解得sinθ＝。
答案：
4.B
【詳解】
四個選項產生的光路效果如圖所示，故選B。
5.ABD
【詳解】
由題圖可知在內芯介質中a單色光的折射角比b單色光大，根據折射定律n＝可知在內芯介質中a單色光的折射率比b單色光小，又由n＝可知在內芯介質中a單色光的傳播速度比b單色光大，故A正確；根據折射定律可知入射角i由0°逐漸增大時，a、b單色光的折射角都增大，a單色光的折射角大于b單色光，導致a、b單色光在到達內芯和外套界面時的入射角都減小，且a單色光入射角小于b單色光，由于a單色光的折射率比b單色光小，根據sinC＝可知a單色光發生全反射的臨界角大于b單色光，則a單色光全反射現象先消失，故B正確；由于光在不同介質中的頻率不變，根據n＝可知傳播速度減小，由v＝λf可知波長減小，故C錯誤；當入射角i＝θ時，設a單色光的折射角為r，根據折射定律有n＝，可得sinr＝，根據數學知識可知cosr＝，根據幾何關系可知，a單色光的傳播距離為x＝，由n＝可得傳播速度為v＝，則a單色光在介質中傳播的時間為t＝＝，故D正確。故選A、B、D。
6.D
【詳解】
棱鏡對紅光的折射率為1.5，根據sinC＝＝，可知紅光的臨界角小于45°，紫光的臨界角也小于45°，由題圖知，入射角等于45°，紅光和紫光均發生全反射，a光不存在，故A錯誤；根據反射定律，c光不存在，b光存在且是紅光和紫光的出射光，故B、C錯誤，D正確。故選D。
7.A
【詳解】
由于光發生全反射的條件之一是光由光密介質射入光疏介質，所以光導纖維的折射率比空氣的折射率大，即n＞1，故A正確，B錯誤；當光線在界面處發生全反射時，根據臨界角與折射率的關系sinC＝，光在光導纖維中的傳播速度為v＝，v在沿光導纖維方向的分量為vx＝vsinC＝，所以光在光導纖維中傳播的時間為t＝＝，故C、D錯誤。故選A。
8.ACD
【詳解】
沙漠里下層空氣溫度比上層高，故沙漠地表附近的空氣折射率從下到上逐漸增大，遠處的景物發出的光線射向沙漠地表時，由于不斷被折射，越來越偏離法線方向，進入下層的入射角不斷增大，以致發生全反射，光線反射回空氣，人們逆著光線看去，就會看到倒立的景物，從而產生了“沙漠蜃景”現象。海面上的上層空氣的溫度比下層空氣的溫度高，故海面上的上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小，近處的景物反射的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較小的上一層的入射角增大到臨界角時，就會發生全反射現象，光線就會從高空的空氣層返回折射率較大的下一層，從而產生“蜃景”現象。故A、C、D正確，B錯誤。
9.AD
【詳解】
酷熱的夏天柏油路面溫度較高，路面上方下層空氣的溫度比上層空氣的溫度高，下層空氣的折射率比上層的小，由路面向上折射率逐漸變大，太陽光斜向下射向路面過程中是由光密介質射入光疏介質，經過多次折射使入射角逐漸變大，達到臨界角時發生全反射現象，故人們會看到遠處的路面仿佛有一片“水面”。故A、D正確。
10.C
【詳解】
汽車燈光應從右面射向自行車尾燈，光在尾燈內部左表面發生全反射，使自行車后面的汽車司機發現前面有自行車，避免事故的發生。故選C。
11.C
【詳解】
發生全反射的條件是光由光密介質射入光疏介質及入射角i要大于或等于臨界角C，即光線傳播到光纖側面時的入射角i應滿足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故C正確。
12.C
【詳解】
t＝6s時恰好看不到小石塊，則知光線恰好發生了全反射，入射角等于臨界角，6s后，入射角大于臨界角，光線仍發生全反射，所以不會看到小石塊，故A錯誤；由題意可得，t＝6s時光路如圖所示，t＝6s時通過的位移為x＝vt＝0.5×6m＝3m，根據全反射臨界角公式sinC＝可得sinC＝＝＝，則水的折射率為n＝，故C正確，B、D錯誤。故選C。
13.AB
【詳解】
若不充入介質，單色光a從1的左側垂直于棱鏡表面射入，在斜邊界面入射角為45°，由全反射的條件可知臨界角為sinC＝＝14.D
【詳解】
當光從水中或玻璃中射到空氣泡的界面處時，一部分光的入射角大于或等于臨界角，發生了全反射現象，所以水中的空氣泡和玻璃中的空氣泡看起來比較亮。故選D。
15.A
【詳解】
大頭針末端射到軟木片邊緣的光線恰好發生全反射時，在水面上看不到大頭針，且大頭針末端離水面的距離最大，此時sinC＝，又sinC＝，解得h＝r，A正確。
16.C
【詳解】
光的頻率是由光源決定的，與介質無關，頻率不變，A、B錯誤；由題圖可看出光線1入射到水球的入射角小于光線2入射到水球的入射角，則光線1在水球外表面折射后的折射角小于光線2在水球外表面折射后的折射角，設水球半徑為R、氣泡半徑為r、光線經過水球后的折射角為α、光線進入氣泡的入射角為θ，根據幾何關系有＝，則可得出光線2進入氣泡的入射角θ2大于光線1進入氣泡的入射角θ1，故若光線1在M處發生全反射，光線2在N處一定發生全反射，C正確、D錯誤。故選C。
17.A
【詳解】
這束光最終進入材料的能量為入射光能量的（1－k2）倍，說明光經過兩次反射進入材料后會發生全反射，光路圖如圖所示，設折射率為n，在B點的折射角為θ，設在C點剛好發生全反射，則全反射角為90°－θ，根據折射定律知＝n，＝n，聯立解得n＝，則該材料折射率至少為，A正確，B錯誤；光從空氣進入材料，頻率不變，速率變小，由v＝知光在材料中傳播的速度與材料的折射率有關，與入射角大小以及反射光的能量無關，故C、D錯誤。故選A。
18.ABC
【詳解】
由幾何知識得到激光束在C點折射角r＝30°，由n＝得：sinα＝，得入射角：α＝60°，故A正確；此激光束在玻璃中的波速為：v＝＝，CD間的距離為：s＝2Rsin60°＝R，則光束在玻璃球中從C到D傳播的時間為：t＝＝，故B正確；只有光從光密介質射向光疏介質時才有可能發生全反射，所以改變入射角α的大小，激光束不可能在玻璃球表面發生全反射，故C正確，D錯誤。
19.AC
【詳解】
由全反射臨界角與折射率的關系sinC＝＝可知，臨界角為45°，即光線垂直BC方向射出在AC面恰好發生全反射，由幾何知識可知光從AA′C′C面出射的區域占該側面總面積的，所以A項正確，B項錯誤；若DE發出的單色光頻率減小，則折射率n隨之減小，由sinC＝可知，其臨界角增大，所以AA′C′C面有光出射的區域面積將增大，C項正確，D項錯誤。
20.D
【詳解】
光線發生全反射的條件是光從光密介質進入光疏介質時，入射角i大于臨界角C。光線從圖示位置入射，到達OP邊時入射角i1＝－θ，θ越小，i1越大，發生全反射的可能性越大。根據題意，要在OP邊上發生全反射，應滿足θ＜θ2的條件，故A、B錯誤；若光線在OP上發生全反射后到達OQ邊，入射角i2＝3θ－，θ越大，i2越大，發生全反射的可能性越大。根據題意，要在OQ邊上發生全反射，應滿足θ＞θ1的條件，故C錯誤，D正確。故選D。
21.B
【詳解】
在O點左側，設從E點射入的光線進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE＝x區域的入射光線經上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖所示，則由公式sinθ＝，則可知在半球形玻璃上，半徑為x的圓形范圍內的光都可以從球面射出，由圖可知＝sinθ，則可得x＝Rsinθ＝，則擋光屏的最小面積為πx2＝π，故B正確，A、C、D錯誤。故選B。
22.B
【詳解】
如圖所示，根據幾何關系sinα＝＝，α＝2θ，折射率n＝＝，綠光在采光球中的傳播速度為v＝＝c，故A錯誤；紅光折射率小，折射角大，則紅光一定能從N點上方射出，故B正確；紫光不可能直接折射經過O點，如果經過的話，折射角為0°，故C錯誤；光由光密到光疏可能發生全反射，則涂層折射率應大于管壁折射率，故D錯誤。故選B。
23.AD
【詳解】
根據全反射臨界角與折射率的關系有sinC＝，由nP24.；a
【詳解】
光線在M點發生折射有n＝
由題知，光線經折射后在BC邊的N點恰好發生全反射，則sinC＝
C＝90°－θ
聯立有tanθ＝
n＝
根據幾何關系有tanθ＝＝
解得NC＝a－BN＝a－
再由tanθ＝
解得PC＝a。
答案：；a
25.R2
【詳解】
畫出b光部分光路，如圖所示。在M點，根據折射定律有n＝
因b光在N點發生全反射，有sinC＝
在三角形OMN中，根據正弦定理有＝
a、b平行光之間的距離x＝R1sini
聯立以上四式解得x＝R2。
答案：R2

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