資源簡介

第1講　光的折射　全反射
課 程 標 準 素 養 目 標
1.理解光的折射定律，會測量折射率． 2．知道光的全反射現象及其產生條件． 3．初步了解光纖的工作原理、應用． 物理觀念：知道光的折射率，折射定律，光的全反射、光導纖維． 科學思維：從不同角度思考光的傳播問題；利用折射定律解決實際問題，知道玻璃磚、棱鏡等模型的應用．
考點一　折射定律　折射率
【必備知識·自主落實】
1．折射現象在折射現象中，光路是可逆的
光從一種介質斜射入另一種介質時傳播方向發生________的現象，如圖所示(以光從空氣射入水中為例)．
2．折射定律
(1)內容：折射光線與入射光線、法線處在________內，折射光線與入射光線分別位于法線的________；入射角的正弦與折射角的正弦成________比．
(2)表達式：________＝n.
3．折射率
(1)折射率是衡量材料________性能的重要指標．
(3)計算式：n＝________，因為v【關鍵能力·思維進階】
1．[2023·江蘇卷]地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發生彎曲．下列光路圖中能描述該現象的是(　　)
2.
[2024·山東濟南模擬預測]現要測量一玻璃圓盤的折射率，但是由于手邊沒有角度測量工具，一同學想到用表盤輔助測量．使一束單色光從11點處水平射入，發現從7點處水平射出，則玻璃折射率n為(　　)
A.1.5　　B．2 C．　　　D．
3．[2023·全國乙卷]如圖，一折射率為的棱鏡的橫截面為等腰直角三角形△ABC，AB＝AC＝l，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜．一細光束沿垂直于BC方向經AB邊上的M點射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點A，求M點到A點的距離．
思維提升
對折射率的理解
(1)折射率的大小不僅反映了介質對光的折射本領，也反映了光在該介質中傳播速度的大小v＝.
(2)折射率的大小不僅與介質本身有關，還與光的頻率有關．
①同一種介質中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小．
②同一種光，在不同介質中雖然波速、波長不同，但頻率相同．
考點二　光的全反射
【必備知識·自主落實】
　　　　　光密、光疏介質是相對的
1．定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將全部________，只剩下反射光線的現象．
2．條件
(1)光從光密介質射入________介質．
(2)入射角________臨界角．
3．臨界角
(1)定義：折射角等于________時的入射角．
(2)公式：sin C＝.若光從光密介質(折射率為n)射向真空或空氣時，發生全反射的臨界角為C，由n＝得sin C＝.
(3)大小：介質的折射率n越大，發生全反射的臨界角C越________．
4．應用實例：光導纖維、全反射棱鏡
【關鍵能力·思維進階】
考向1　全反射的條件
例 1 如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環境下，往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡．若入射光在氣泡表面的P點恰好發生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則(　　)
A．光從空氣進入水球，波長變短
B．光從空氣進入水球，頻率變大
C．水的折射率n＝sin θ
D．光在水球中的傳播速度v＝
考向2　全反射條件的應用
例 2 [2023·浙江6月]在水池底部水平放置三條細燈帶構成的等腰直角三角形發光體，直角邊的長度為0.9 m，水的折射率n＝，細燈帶到水面的距離h＝ m，則有光射出的水面形狀(用陰影表示)為(　　)
考向3　光導纖維
例 3 [2024·安徽校聯考模擬預測]光纖通信有傳輸容量大、傳輸衰減小、抗干擾性及保密性強等多方面的優點，我國的光纖通信起步較早，現已成為技術先進的幾個國家之一，如圖甲是光纖的示意圖，圖乙是光纖簡化示意圖(內芯簡化為長直玻璃絲，外套簡化為真空)，玻璃絲長為AC＝L，折射率為n，AB、CD代表端面，光從AB端面以某一入射角θ進入玻璃絲，在玻璃絲內部恰好發生全反射，已知光在真空中傳播速度為c，下列選項正確的是(　　)
A．內芯相對于外套是光疏介質
B．sin θ＝
C．光在玻璃絲中傳播的速度為c sin θ
D．光在玻璃絲中從AB端面傳播到CD端面所用的時間為L
考向4　光的折射和全反射的綜合應用
例 4 [2023·山東卷]
一種反射式光纖位移傳感器可以實現微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示．兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N，相距為d，直徑均為2a，折射率為n(n<)．M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行．激光在M內多次全反射后從下端面射向被測物體，經被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關．
(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ，求θ的正弦值；
(2)被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍(只考慮在被測物體表面反射一次的光線)．
思維提升
求解光的折射和全反射的技巧
核心素養提升 光學＋實際模型
典例1 (多選)[2023·湖南卷]一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發射激光信號，設激光光束與水面的夾角為α，如圖所示．他發現只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發出的激光光束，下列說法正確的是(　　)
A．水的折射率為
B．水的折射率為
C．當他以α ＝ 60°向水面發射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°
D．當他以α ＝ 60°向水面發射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°
典例2 [2024·江蘇揚州統考]如圖1所示，固定在容器中的油量計由許多透明等厚、長度不等的薄塑料片疊合而成．每個薄片的形狀如圖2所示，其底部為等腰直角三角形．光豎直向下射入油量計，塑料片下端浸入油中時，大部分光經折射進入油中，少部分反射回觀察窗口；塑料片未浸入油中時，光在塑料片底部發生全反射而返回油量計上端，可以通過觀察窗上的亮暗分布來判斷油量的多少．已知塑料片的折射率為n1，油的折射率為n2，則(　　)
A.n1一定小于n2
B．n1一定大于1.4
C．隨著油量的減少，觀察窗左邊最先開始亮
D．觀察窗亮的部分越長，說明剩余油量越多
典例3 [2024·山東聊城模擬] 汽車的前擋風玻璃設計成雙層玻璃，會使駕駛員在視覺上有“縮短”距離的作用．如圖甲，在水平路面上行駛的某型號重卡的雙層玻璃中夾的是空氣，雙層玻璃的傾斜角為30°(與豎直方向的夾角)，將重卡駕駛員前方的小轎車尾燈簡化為一個點光源A，若其發出的與水平方向成30°角的光線在B點到達重卡外層玻璃外表面，該光線在外層玻璃內部的折射光線恰好沿水平方向，光線射出外層玻璃經過中間的空氣層進入內層玻璃，折射后進入重卡駕駛員的眼睛，部分光路圖如圖乙所示．已知雙層玻璃的厚度均為d.則雙層玻璃使駕駛員的視覺上“縮短”的安全行駛距離AA′的長度為(　　)
A．d B. d
C．d D. d
典例4 (多選)如圖某電動車大燈為LED燈，它集遠光燈和近光燈一體，車燈離地高度為80 cm.圖是該大燈的內部示意圖，BD為水平參考線，LED燈板的上下兩面各有一個大功率的LED燈珠，當上下兩面的燈珠都亮時為遠光燈；在城市光線較好地段以及車輛會車時則只亮其中某側LED燈珠就是近光燈，燈珠的光線經ABC反光面反射后，變為水平的平行光，垂直截面為半圓形透鏡的豎直直徑AC射入透鏡．已知透鏡直徑遠小于大燈離地面高度，地面水平，半球透鏡對藍光的折射率為.(不考慮光在大燈中多次反射后的光線)下列說法正確的是(　　)
A．若只開燈板上側的LED燈珠，則為近光燈
B．若發射的是藍光，則地面上能被照射到的離燈最近距離為80 cm
C．若發射的是藍光，開遠光燈時，射出燈的光線最大張角為45°
D．若發射的是白光，則地面能被照亮的地方離車最近的光為紅光
第1講　光的折射　全反射
考點一
必備知識·自主落實
1．改變
2．(1)同一平面　兩側　正　(2)
3．(1)光學　(3)　大于
關鍵能力·思維進階
1．解析：根據折射定律
n上sin θ上＝n下sin θ下
由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則n下 > n上，則θ下逐漸減小，畫出光路圖如下
則從高到低θ下逐漸減小，則光線應逐漸趨于豎直方向．
故選A.
答案：A
2．解析：根據題意，由折射定律和反射定律畫出光路圖，如圖所示
由幾何關系可得，光線在11點處的入射角為60°，折射角為30°，則折射率為n＝＝
故選D.
答案：D
3．解析：由題意可知做出光路圖如圖所示
光線垂直于BC方向射入，根據幾何關系可知入射角為45°；由于棱鏡折射率為，根據n＝
有sin r＝
則折射角為30°；∠BMO＝60°，因為∠B＝45°，所以光在BC面的入射角為
θ＝90°－(180°－60°－45°)＝15°
根據反射定律可知∠MOA＝2θ＝30°
根據幾何關系可知∠BAO＝30°，即△MAO為等腰三角形，則＝
又因為△BOM與△CAO相似，故有＝
由題知AB＝AC＝l
聯立可得BM＝AC＝l
所以M到A點的距離為x＝MA＝l－BM＝l
答案：l
考點二
必備知識·自主落實
1．消失
2．(1)光疏　(2)等于或大于
3．(1)90°　(3)小
關鍵能力·思維進階
例1　解析：光從空氣進入水球，頻率不變，波速減小，則波長變短，選項A正確，B錯誤；
入射光在氣泡表面的P點恰好發生全反射，則水的折射率n＝，選項C錯誤；
光在水球中的傳播速度v＝＝c sin θ，選項D錯誤．故選A.
答案：A
例2　解析：燈帶發出的光從水面射出時不發生全反射的臨界角的正弦值
sin C＝＝
則tan C＝
燈帶上的一個點發出的光發生全反射的臨界角如圖所示
根據幾何關系可得
r＝h tan C＝ m＝0.3 m
則一個點發出的光在水面上能看到r＝0.3 m的圓，光射出的水面形狀邊緣為弧形，如圖所示
等腰直角三角形發光體的內切圓半徑r′滿足
a2＝(a＋a＋a)r′
解得r′＝<＝r
故中間無空缺．
故選C.
答案：C
例3　解析：內芯相對于外套是光密介質，故A錯誤；
由題目描述，θ不是臨界角，
如圖
臨界角為β，設光在玻璃絲中傳播速度為v，則n＝＝，解得v＝c sin β，故B、C錯誤；
由題描述可知，光進入玻璃絲內部后，在F點恰好發生全反射，光在玻璃絲中傳播的路程為s＝，
傳播的時間為t＝，解得t＝L，故D正確．故選D.
答案：D
例4　解析：(1)由題意可知當光在兩側剛好發生全反射時從M下端面出射的光與豎直方向夾角最大，設光在M下端與豎直方向的偏角為α，此時sin C＝＝cos α
可得sin α＝ ，
又因為n＝
所以sin θ＝n sin α＝
(2)根據題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示
則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍應該為b1當距離最近時有tan θ＝
當距離最遠時有tan θ＝
根據(1)可知tan θ＝
聯立可得b1＝
b2＝
所以滿足條件的范圍為
答案：(1)　(2)核心素養提升
典例1　解析：他發現只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發出的激光光束，則說明α＝41°時激光恰好發生全反射，則sin (90°－41°)＝
則n＝，A錯誤、B正確；
當他以α＝60°向水面發射激光時，入射角i1＝30°，則根據折射定律有n sin i1＝sin i2
折射角i2大于30°，則岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°，C正確、D錯誤．故選BC.
答案：BC
典例2　解析：光豎直向下射入油量計，塑料片下端浸入油中時，大部分光經折射進入油中，少部分反射回觀察窗口，則n1一定大于n2，故A錯誤；
如圖所示
光由上面射入塑料板中，在直角部分發生全反射時上面看起來才會明亮，光再從透明塑料射向空氣，此時發生全反射的條件的折射率應滿足n1＞＝，故B正確；
隨著油量的減少，塑料露出油面，光線在塑料和空氣的界面處發生全反射，返回油量計的上面并射出，故看起來是明亮的，因為右邊塑料最短，可知隨著油量的減小，觀察窗右邊最開始亮起，故C錯誤；
觀察窗亮的部分越長，說明油面越低，剩余油量越少，故D錯誤．故選B.
答案：B
典例3　解析：光路圖如圖所示，由幾何關系知光線AB進入外玻璃層的入射角i＝60°，折射角r＝30°
由題意知該光線在外層玻璃內部的折射光線恰好沿水平方向，則玻璃內部的折射光線長度BC＝＝d
則光線經過兩層玻璃的偏移量AA′＝2BC＝d
雙層玻璃使駕駛員的視覺上“縮短”的安全行駛距離AA′的長度為d.B正確．
答案：B
典例4　解析：若只開燈板上側的LED燈珠，則光線通過透鏡后會向下偏折，即為近光燈，故A正確；
若發射的是藍光，剛好在透鏡曲面處發生全反射，如圖
則θ＝45°
又因為透鏡直徑遠小于大燈離地面高度，所以可以將燈看作質點，最近距離的光線如圖所示，最近的光線離車燈水平距離LPQ＝80 cm
離燈的距離最近為LDQ＝80 cm，故B正確；
如圖
開遠光燈時向上和向下光線最大張角為α＝2θ＝90°，故C錯誤；
若發射的是白光，則透鏡對紫光折射率最大，所以地面能被照亮的地方離車最近的光為紫光，故D錯誤．故選AB.
答案：AB(共38張PPT)
第1講　光的折射　全反射
課 程 標 準 素 養 目 標
1.理解光的折射定律，會測量折射率． 2．知道光的全反射現象及其產生條件． 3．初步了解光纖的工作原理、應用． 物理觀念：知道光的折射率，折射定律，光的全反射、光導纖維．
科學思維：從不同角度思考光的傳播問題；利用折射定律解決實際問題，知道玻璃磚、棱鏡等模型的應用．
考點一
考點二
考點一
考點一　折射定律　折射率
【必備知識·自主落實】
1．折射現象 在折射現象中，光路是可逆的
光從一種介質斜射入另一種介質時傳播方向發生________的現象，如圖所示(以光從空氣射入水中為例)．
改變
2．折射定律
(1)內容：折射光線與入射光線、法線處在________內，折射光線與入射光線分別位于法線的________；入射角的正弦與折射角的正弦成________比．
(2)表達式：________＝n.
3．折射率
(1)折射率是衡量材料________性能的重要指標．
(3)計算式：n＝________，因為v同一平面
兩側
正
光學
　
大于
【關鍵能力·思維進階】
1．[2023·江蘇卷]地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發生彎曲．下列光路圖中能描述該現象的是(　　)
答案：A
解析：根據折射定律n上sin θ上＝n下sin θ下
由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則n下 > n上，則θ下逐漸減小，畫出光路圖如下
則從高到低θ下逐漸減小，則光線應逐漸趨于豎直方向．
故選A.
2.[2024·山東濟南模擬預測]現要測量一玻璃圓盤的折射率，但是由于手邊沒有角度測量工具，一同學想到用表盤輔助測量．使一束單色光從11點處水平射入，發現從7點處水平射出，則玻璃折射率n為(　　)
A.1.5　　B．2 C．　　　D．
答案：D
解析：根據題意，由折射定律和反射定律畫出光路圖，如圖所示
由幾何關系可得，光線在11點處的入射角為60°，折射角為30°，則折射率為n＝＝
故選D.
3．[2023·全國乙卷]如圖，一折射率為的棱鏡的橫截面為等腰直角三角形△ABC，AB＝AC＝l，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜．一細光束沿垂直于BC方向經AB邊上的M點射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點A，求M點到A點的距離．
解析：由題意可知做出光路圖如圖所示
光線垂直于BC方向射入，根據幾何關系可知入射角為45°；由于棱鏡折射率為，根據n＝
有sin r＝
則折射角為30°；∠BMO＝60°，
因為∠B＝45°，所以光在BC面的入射角為θ＝90°－(180°－60°－45°)＝15°
根據反射定律可知∠MOA＝2θ＝30°
根據幾何關系可知∠BAO＝30°，即△MAO為等腰三角形，則＝
又因為△BOM與△CAO相似，故有＝
由題知AB＝AC＝l
聯立可得BM＝AC＝l
所以M到A點的距離為x＝MA＝l－BM＝l
答案：l
思維提升
對折射率的理解
(1)折射率的大小不僅反映了介質對光的折射本領，也反映了光在該介質中傳播速度的大小v＝.
(2)折射率的大小不僅與介質本身有關，還與光的頻率有關．
①同一種介質中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小．
②同一種光，在不同介質中雖然波速、波長不同，但頻率相同．
考點二
考點二　光的全反射
【必備知識·自主落實】
1．定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將全部________，只剩下反射光線的現象．光密、光疏介質是相對的
2．條件
(1)光從光密介質射入________介質．
(2)入射角____________臨界角．
3．臨界角
(1)定義：折射角等于________時的入射角．
(2)公式：sin C＝.若光從光密介質(折射率為n)射向真空或空氣時，發生全反射的臨界角為C，由n＝得sin C＝.
(3)大小：介質的折射率n越大，發生全反射的臨界角C越________．
消失
光疏
等于或大于
90°
小
4．應用實例：光導纖維、全反射棱鏡
【關鍵能力·思維進階】
考向1　全反射的條件
例 1 如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環境下，往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡．若入射光在氣泡表面的P點恰好發生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則(　　)
A．光從空氣進入水球，波長變短
B．光從空氣進入水球，頻率變大
C．水的折射率n＝sin θ
D．光在水球中的傳播速度v＝
答案：A
解析：光從空氣進入水球，頻率不變，波速減小，則波長變短，選項A正確，B錯誤；
入射光在氣泡表面的P點恰好發生全反射，則水的折射率n＝，選項C錯誤；
光在水球中的傳播速度v＝＝c sin θ，選項D錯誤．故選A.
考向2　全反射條件的應用
例 2 [2023·浙江6月]在水池底部水平放置三條細燈帶構成的等腰直角三角形發光體，直角邊的長度為0.9 m，水的折射率n＝，細燈帶到水面的距離h＝ m，則有光射出的水面形狀(用陰影表示)為(　　)
答案：C
解析：燈帶發出的光從水面射出時不發生全反射的臨界角的正弦值
sin C＝＝
則tan C＝
燈帶上的一個點發出的光發生全反射的臨界角如圖所示
根據幾何關系可得
r＝h tan C＝ m＝0.3 m
則一個點發出的光在水面上能看到r＝0.3 m的圓，光射出的水面形狀邊緣為弧形，如圖所示
等腰直角三角形發光體的內切圓半徑r′滿足
a2＝(a＋a＋a)r′
解得r′＝<＝r
故中間無空缺．
故選C.
考向3　光導纖維
例 3 [2024·安徽校聯考模擬預測]光纖通信有傳輸容量大、傳輸衰減小、抗干擾性及保密性強等多方面的優點，我國的光纖通信起步較早，現已成為技術先進的幾個國家之一，如圖甲是光纖的示意圖，圖乙是光纖簡化示意圖(內芯簡化為長直玻璃絲，外套簡化為真空)，玻璃絲長為AC＝L，折射率為n，AB、CD代表端面，光從AB端面以某一入射角θ進入玻璃絲，在玻璃絲內部恰好發生全反射，已知光在真空中傳播速度為c，下列選項正確的是(　　)
A．內芯相對于外套是光疏介質
B．sin θ＝
C．光在玻璃絲中傳播的速度為c sin θ
D．光在玻璃絲中從AB端面傳播到CD端面所用的時間為L
答案：D
解析：內芯相對于外套是光密介質，故A錯誤；
由題目描述，θ不是臨界角，
如圖
臨界角為β，設光在玻璃絲中傳播速度為v，則n＝＝，解得v＝c sin β，故B、C錯誤；
由題描述可知，光進入玻璃絲內部后，在F點恰好發生全反射，光在玻璃絲中傳播的路程為s＝，
傳播的時間為t＝，解得t＝L，故D正確．故選D.
考向4　光的折射和全反射的綜合應用
例 4 [2023·山東卷] 一種反射式光纖位移傳感器可以實現微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示．兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N，相距為d，直徑均為2a，折射率為n(n<)．M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行．激光在M內多次全反射后從下端面射向被測物體，經被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關．
(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ，求θ的正弦值；
(2)被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍(只考慮在被測物體表面反射一次的光線)．
解析：(1)由題意可知當光在兩側剛好發生全反射時從M下端面出射的光與豎直方向夾角最大，設光在M下端與豎直方向的偏角為α，此時sin C＝＝cos α
可得sin α＝ ，
又因為n＝
所以sin θ＝n sin α＝
(2)根據題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示
則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍應該為b1當距離最近時有tan θ＝
當距離最遠時有tan θ＝
根據(1)可知tan θ＝
聯立可得b1＝,b2＝
所以滿足條件的范圍為答案：(1)　(2)思維提升
求解光的折射和全反射的技巧
核心素養提升 光學＋實際模型
典例1 (多選)[2023·湖南卷]一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發射激光信號，設激光光束與水面的夾角為α，如圖所示．他發現只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發出的激光光束，下列說法正確的是(　　)
A．水的折射率為
B．水的折射率為
C．當他以α ＝ 60°向水面發射激光時，岸上救
援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°
D．當他以α ＝ 60°向水面發射激光時，岸上救
援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°
答案：BC
解析：他發現只有當α大于41°時，岸上救援人員才能收到他發出的激光光束，則說明α＝41°時激光恰好發生全反射，則sin (90°－41°)＝
則n＝，A錯誤、B正確；
當他以α＝60°向水面發射激光時，入射角i1＝30°，則根據折射定律有n sin i1＝sin i2
折射角i2大于30°，則岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°，C正確、D錯誤．故選BC.
典例2 [2024·江蘇揚州統考]如圖1所示，固定在容器中的油量計由許多透明等厚、長度不等的薄塑料片疊合而成．每個薄片的形狀如圖2所示，其底部為等腰直角三角形．光豎直向下射入油量計，塑料片下端浸入油中時，大部分光經折射進入油中，少部分反射回觀察窗口；塑料片未浸入油中時，光在塑料片底部發生全反射而返回油量計上端，可以通過觀察窗上的亮暗分布來判斷油量的多少．已知塑料片的折射率為n1，油的折射率為n2，則(　　)
A.n1一定小于n2
B．n1一定大于1.4
C．隨著油量的減少，觀察窗左邊最先開始亮
D．觀察窗亮的部分越長，說明剩余油量越多
答案：B
解析：光豎直向下射入油量計，塑料片下端浸入油中時，大部分光經折射進入油中，少部分反射回觀察窗口，則n1一定大于n2，故A錯誤；
如圖所示
光由上面射入塑料板中，在直角部分發生全反射時上面看起來才會明亮，光再從透明塑料射向空氣，此時發生全反射的條件的折射率應滿足n1＞＝，故B正確；
隨著油量的減少，塑料露出油面，光線在塑料和空氣的界面處發生全反射，返回油量計的上面并射出，故看起來是明亮的，因為右邊塑料最短，可知隨著油量的減小，觀察窗右邊最開始亮起，故C錯誤；
觀察窗亮的部分越長，說明油面越低，剩余油量越少，故D錯誤．故選B.
典例3 [2024·山東聊城模擬] 汽車的前擋風玻璃設計成雙層玻璃，會使駕駛員在視覺上有“縮短”距離的作用．如圖甲，在水平路面上行駛的某型號重卡的雙層玻璃中夾的是空氣，雙層玻璃的傾斜角為30°(與豎直方向的夾角)，將重卡駕駛員前方的小轎車尾燈簡化為一個點光源A，若其發出的與水平方向成30°角的光線在B點到達重卡外層玻璃外表面，該光線在外層玻璃內部的折射光線恰好沿水平方向，光線射出外層玻璃經過中間的空氣層進入內層玻璃，折射后進入重卡駕駛員的眼睛，部分光路圖如圖乙所示．已知雙層玻璃的厚度均為d.則雙層玻璃使駕駛員的視覺上“縮短”的安全行駛距離AA′的長度為(　　)
A．d B. d
C．d D. d
答案：B
解析：光路圖如圖所示，由幾何關系知光線AB進入外玻璃層的入射角i＝60°，折射角r＝30°
由題意知該光線在外層玻璃內部的折射光線恰好沿水平方向，則玻璃內部的折射光線長度BC＝＝d
則光線經過兩層玻璃的偏移量AA′＝2BC＝d
雙層玻璃使駕駛員的視覺上“縮短”的安全行駛距離AA′的長度為d.B正確．
典例4 (多選)如圖某電動車大燈為LED燈，它集遠光燈和近光燈一體，車燈離地高度為80 cm.圖是該大燈的內部示意圖，BD為水平參考線，LED燈板的上下兩面各有一個大功率的LED燈珠，當上下兩面的燈珠都亮時為遠光燈；在城市光線較好地段以及車輛會車時則只亮其中某側LED燈珠就是近光燈，燈珠的光線經ABC反光面反射后，變為水平的平行光，垂直截面為半圓形透鏡的豎直直徑AC射入透鏡．已知透鏡直徑遠小于大燈離地面高度，地面水平，半球透鏡對藍光的折射率為.(不考慮光在大燈中多次反射后的光線)
下列說法正確的是(　　)
A．若只開燈板上側的LED燈珠，則為近光燈
B．若發射的是藍光，則地面上能被照射到的離燈最近距離為80 cm
C．若發射的是藍光，開遠光燈時，射出燈的光線最大張角為45°
D．若發射的是白光，則地面能被照亮的地方離車最近的光為紅光
答案：AB
解析：若只開燈板上側的LED燈珠，則光線通過透鏡后會向下偏折，即為近光燈，故A正確；
若發射的是藍光，剛好在透鏡曲面處發生全反射，如圖
則θ＝45°
又因為透鏡直徑遠小于大燈離地面高度，所以可以將燈看作質點，最近距離的光線如圖所示，最近的光線離車燈水平距離LPQ＝80 cm
離燈的距離最近為LDQ＝80 cm，故B正確；
如圖
開遠光燈時向上和向下光線最大張角為α＝2θ＝90°，故C錯誤；
若發射的是白光，則透鏡對紫光折射率最大，所以地面能被照亮的地方離車最近的光為紫光，故D錯誤．故選AB.

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