資源簡介

第三節　光的全反射
(分值:100分)
選擇題1~9題,每小題8分,共72分。
基礎對點練
題組一　全反射現象的理解與判斷
1.下列有關光學現象的說法正確的是 (　　)
光從光密介質射入光疏介質,若入射角小于臨界角,則一定發生全反射
光從光密介質射入光疏介質,其頻率不變,傳播速度變小
光可以作為載體來傳遞信息
光在各種介質中的傳播速度相同
2.用激光筆照射光具盤上的半圓形玻璃磚,觀察到的現象如圖所示。以下說法正確的是 (　　)
光線a是入射光線
玻璃磚的折射率n=
順時針轉動玻璃磚時,光線b也順時針方向轉
逆時針轉動玻璃磚時,光線a逐漸減弱最后消失
題組二　全反射現象的分析與計算
3.一束光從某種介質射向空氣時發生全反射的臨界角是37°,則該束光在介質與空氣中的傳播速度大小之比是 (　　)
3∶4 4∶3
5∶3 3∶5
4.如圖所示,真空中折射率為的某種透明介質的橫截面是直角三角形abc,be垂直ac于e,α=60°。一束單色光從ac邊上ce之間的d點垂直射入透明介質,則該束單色光第一次射出透明介質時的出射角為 (　　)
30° 45°
60° 75°
5.如圖所示,均勻透明材料制作的半圓柱橫截面為ABC,圓心為O,半徑為R,半圓弧上有一點P,OP與AC間的夾角為45°,位于A點的點光源發出一細光束射向圓弧上某點,恰好發生全反射且反射光線垂直于OP,已知光在真空中的速度為c,材料的折射率為n,光在材料中傳播的時間為t,以下說法正確的是 (　　)
n=,t=,t=
n=,t=,t=
6.如圖,一長方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱,玻璃磚長為L。一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚,且覆蓋玻璃磚整個上表面。已知玻璃的折射率為,則半圓柱面上有光線射出 (　　)
在半圓柱穹頂部分,面積為
在半圓柱穹頂部分,面積為πRL
在半圓柱穹頂兩側,面積為
在半圓柱穹頂兩側,面積為πRL
題組三　光導纖維
7.如圖甲所示,光纖通信是利用激光在光導纖維中不斷發生全反射向前傳播的。如圖乙所示,將一激光以入射角θ從P點入射,經過折射后恰好在界面的Q點發生全反射,則此介質的折射率為 (　　)
綜合提升練
8.自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理,雖然它本身不發光,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。尾燈由透明介質制成,其外形如圖所示,下面說法正確的是 (　　)
汽車燈光從左面射過來,在尾燈的左表面發生全反射
汽車燈光從左面射過來,在尾燈的右表面發生全反射
汽車燈光從右面射過來,在尾燈的左表面發生全反射
汽車燈光從右面射過來,在尾燈的右表面發生全反射
9.為了研究某種透明新材料的光學性質,將其壓制成半圓柱形,橫截面如圖(a)所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向射入,與過O點的法線成θ角。CD為光傳感器,用以探測光的強度。從AB面反射回來的光的強度隨θ角變化的情況如圖(b)所示。已知sin 53°=0.8,該材料的折射率為 (　　)
10.(12分)如圖所示,截面為矩形的玻璃磚ABCD的AD邊長為L=1 m,一束單色光從AB邊以入射角θ射入玻璃磚,光線恰好在AD邊上發生全反射。已知sin θ=,光在真空的傳播速度c=3×108m/s。求:
(1)(6分)玻璃磚的折射率;
(2)(6分)光在玻璃磚中的傳播時間。
培優加強練
11.(16分)如圖甲所示,自行車尾燈在夜晚被燈光照射時特別明亮。尾燈結構簡化為截面為等腰直角三角形的三棱鏡,如圖乙所示,AB邊長為2L,AD距離為L,一束單色光從D點垂直于AC面入射,恰好在AB面上發生全反射,已知真空中的光速為c,求:
(1)(8分)三棱鏡的折射率;
(2)(8分)在三棱鏡中的傳播時間。
第三節　光的全反射
1.C　[光從光密介質射入光疏介質,其頻率不變,傳播速度變大,若入射角大于臨界角,則一定發生全反射,故A、B、D錯誤; 光也是一種電磁波,它可以像無線電波那樣,作為載體傳遞信息,故C正確。]
2.C　[由圖可知,c是入射光線,b是反射光線,a是折射光線,故A錯誤;玻璃磚的折射率n=,故B錯誤;順時針轉動玻璃磚時,入射角r增大,則反射角也增大,光線b順時針方向轉,故C正確;逆時針轉動玻璃磚時,入射角r減小,故折射角也減小,不可能發生全反射,光線a不會消失,故D錯誤。]
3.D　[光從某種介質射向空氣時發生全反射的臨界角是37°,則有sin 37°=,解得折射率為n=,由波速與折射率的關系n=,可得,即該束光在介質與空氣中的傳播速度大小之比是3∶5,故D正確。]
4.B　[由sin C=,可得單色光在該透明介質中發生全反射的臨界角為45°,由幾何關系知,在bc邊入射時的入射角為60°>45°,發生了全反射,在ab邊入射時的入射角為30°,有n=,解得θ=45°,B正確。]
5.D　[光路圖如圖所示,∠1為臨界角C,有sin C=,由幾何關系可知∠1=45°,解得n=,光在材料中傳播速度為v=c,光在材料中傳播的時間為t=,所以D正確。]
6.A　[光線經過玻璃磚上表面到達下方的半圓柱面出射時可能發生全反射,如圖。設恰好發生全反射時的臨界角為C,由全反射定律得n=,解得C=,則有光線射出的部分圓柱面的面積為S=2CRL,解得S=πRL ,故A正確。]
7.A　[激光以入射角θ從P點入射,經過折射后恰好在界面的Q點發生全反射,設在P點所形成的折射角的大小為α,則在Q點的入射角為-α,可得n=,即,解得sin θ=tan α,將cos2α+sin2α=1代入得n=,A正確。]
8.C　[從題圖中取一個凸起并作出一條光路如圖所示。由圖可知,每一部分相當于一塊全反射棱鏡,要想讓后面的司機看到反射光,光只能從右側(直邊)射入,經過尾燈左表面反射回去,故C正確,A、B、D錯誤。]
9.A　[由題圖(b)可知,當θ=53°時發生全反射,則全反射臨界角為C=53°,由全反射臨界角公式sin C=,
得n=,故選項A正確。]
10.(1)　(2)5.93×10-9s
解析　(1)設臨界角為C,則AB邊的折射角為90°-C,
則有n=,n=
解得n=。
(2)設光在玻璃磚中的傳播速度為v,則有n=,
光在玻璃磚中的傳播時間t=
解得t=×10-8s≈5.93×10-9s。
11.(1)　(2)L
解析　(1)光路圖如圖所示
因光線恰好在AB面上發生全反射,所以AB面的入射角等于臨界角,則全反射臨界角C=∠A=45°,根據sin C=
解得n=。
(2)根據幾何知識得AD=DE=FG=L
AE=L,BE=L
則EF==2L
光在三棱鏡中的路程為s=EF+DE+FG=4L
根據v=,t=
解得光在三棱鏡中的傳播時間t=。第三節　光的全反射
學習目標　1.進一步理解光疏介質與光密介質,認識光的全反射。2.理解臨界角的概念,知道發生全反射的條件。3.了解光導纖維的原理及其應用。4.能夠通過作光路圖,解決全反射現象的有關問題。
知識點一　全反射現象的理解和條件
(1)如上圖所示,當入射光滿足一定條件時,在玻璃磚的下表面就會出現沒有光線折射入空氣的現象,從能量守恒的角度分析,與有光線折射入空氣的情況相比,反射光線的亮度哪個大
(2)結合(1)試著分析鉆石為什么會看起來特別亮
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光疏介質和光密介質
(1)光疏介質和光密介質是相對的。
(2)光由光密介質進入光疏介質時,折射角　　　　入射角。
2.全反射
(1)定義:光從　　　　介質射到　　　　介質的界面時,全部被反射回原介質中傳播的現象。
(2)全反射的條件
①光需從　　　　介質射至　　　　介質的界面上;
②入射角必須等于或　　　　臨界角。
(3)臨界角
①定義:光從某種介質射向真空或空氣、折射角為90°時的　　　　,叫作這種介質的臨界角。
②臨界角C與折射率n的關系:sin C=　　　　。
思考 1.光從空氣射入水中時,能否發生全反射現象
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.某種介質對空氣的折射率是,一束光從該介質射向空氣,入射角是60°,則下列A、B、C、D四個光路圖中哪個是正確的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例1 如圖所示,半圓形玻璃磚放在空氣中,現讓三條同一顏色、強度相同的光線均由空氣沿半圓半徑方向射入玻璃磚,到達玻璃磚的圓心位置。下列說法正確的是 (　　)
A.假若三條光線中只有一條在O點發生了全反射,那一定是aO光線
B.假若光線bO能發生全反射,那么光線cO一定能發生全反射
C.假若光線bO能發生全反射,那么光線aO一定不能發生全反射
D.假若光線aO恰能發生全反射,那么光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度小
1.光從一種介質射到另一種介質的界面上,反射現象一定發生,折射現象有可能發生。若發生了全反射,則折射光線消失,折射現象沒有發生,反射能量等于入射能量。
2.全反射遵循的規律:發生全反射時,光全部返回原介質,入射光與反射光遵循光的反射定律,由于不存在折射光線,光的折射定律不再適用。
訓練1 (多選)關于全反射,下列說法正確的是(　　)
A.光從光密介質射向光疏介質時可能發生全反射
B.光從光疏介質射向光密介質時可能發生全反射
C.光從折射率大的介質射向折射率小的介質時可能發生全反射
D.光從傳播速度小的介質射向傳播速度大的介質時可能發生全反射
知識點二　全反射現象的分析與計算
例2 在潛水員看來,岸上的所有景物都出現在一個倒立的圓錐里,為什么 這個圓錐的頂角是多大 已知水的折射率為1.33,sin 48.8°=1.33。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
應用全反射解決實際問題的基本方法
(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)若光由光密介質進入光疏介質,則根據sin C=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、反射定律等進行判斷推理,通過運算及變換進行動態分析或定量計算。
訓練2 一種“光開關”的“核心區”如圖虛線框區域所示,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,直角邊與虛線框的邊平行,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1.5,下列說法正確的是(　　)
A.單色光a在棱鏡中的波長是在真空中波長的1.5倍
B.若不充入介質,則實現“開”功能
C.若充入的介質相對棱鏡是光疏介質,有可能實現“開”功能
D.若充入的介質相對棱鏡是光密介質,有可能實現“關”功能
知識點三　全反射的應用——光導纖維
1.構造:光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲,直徑只有1~100 μm,如圖所示,它是由內芯和外套兩層組成,內芯的折射率大于外套的折射率。
2.光纖的工作原理:由于有機玻璃的折射率　　　　空氣的折射率,當光從有機玻璃棒的一端射入時,可以沿著有機玻璃棒的表面發生多次　　　　,從另一端射出。
3.光纖通信的優點:容量　　　　、衰減　　　　、抗干擾能力強、傳輸質量高等。
4.光導纖維的應用:光導纖維除應用于光纖通信外,還可應用于醫學上的內窺鏡等。
思考 如圖所示為光導纖維的結構示意圖。光能在端面處發生全反射嗎 通信用的激光的波長大于紫外線的波長,如果用紫外線傳輸信號,其在光纖中的傳播速度比激光快嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例3 如圖所示,某種均勻材料制成的透明圓柱體長為L,一單色細光束從圓柱體左端面圓心O點以角i入射,光束進入透明體后恰好不從圓柱體上邊界表面射出,在0.56×10-8 s內該光束在圓柱體內經過一系列全反射后從圓柱體的右端面射出,真空中的光速c=3×108 m/s,該介質對該單色光的折射率n=。
(1)該單色光的入射角i是多少
(2)該透明圓柱體長L等于多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　訓練3 光纖通信已成為現代通信的主要支柱之一,在現代電信網中起著舉足輕重的作用,光纖通信中信號傳播的主要載體是光導纖維,結構如圖所示,其內芯和外套材料不同,光在內芯中傳播。下列說法正確的是 (　　)
A.光纖通信依據的原理是光的干涉
B.光纖通信依據的原理是光的折射
C.光導纖維內芯的折射率比外套的小
D.光纖通信具有容量大、抗干擾性強等優點
隨堂對點自測
1.(全反射現象的理解)(2024·四川自貢高二期末)玻璃的折射率為1.5,如圖所示,光線由空氣斜射入半圓形玻璃磚,或由玻璃磚斜射入空氣的光路圖中,正確的是(　　)
A.圖甲、丙 B.圖甲、丁
C.圖乙、丙 D.圖乙、丁
2.(全反射的分析與計算)如圖所示,一束單色光從真空斜射向某種介質的表面,入射角i=45°,折射角r=30°,則 (　　)
A.此介質的折射率等于1.5
B.此介質的折射率等于
C.i大于45°時會發生全反射現象
D.此介質全反射的臨界角為45°
3.(全反射的分析與計算)(2024·成都七中期末)某物理老師看書用的一個鎮紙(壓紙用的)是用玻璃做成的,其橫截面是一個如圖所示的直角三角形,其中∠C=30°。同學們好奇,于是用它做了一個光學實驗:在鎮紙的AC邊上用黑墨跡標記了一個O點,然后讓一束單色光從O點斜射入鎮紙內,當入射光與AC邊的夾角為45°時,光線進入鎮紙后能到達BC邊上的某處,且沒有光從BC邊射出,光線經BC反射后又垂直于AB邊射出,則鎮紙對該單色光的折射率為 (　　)
A.
4.(光導纖維)光能在光導纖維中傳播是利用了光的全反射現象。光導纖維的結構如圖所示,其內芯和外套材料不同,光在內芯中傳播,內芯的折射率為n1,外套的折射率為n2,則n1　　　　n2(填“大于”“等于”或“小于”);若光纖只有內芯并置于空氣中,光纖的長為L并已拉直,讓光從它的一個端面入射,從另一端面射出,則光在光纖中傳播的最長時間為　　　　(已知光在真空中的傳播速度為c,光在光纖表面只發生全反射)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
第三節　光的全反射
知識點一
導學
提示　(1)沒有光線折射入空氣時的反射光線亮。(2)射入鉆石的光線在其他面全部被反射并進入我們的眼睛,鉆石就會看起來特別亮。
知識梳理
1.(2)大于
2.(1)光密　光疏　(2)①光密　光疏　②大于　(3)①入射角?、?br/>[思考] 1.提示　不能
2.提示　由sin C=得C=45°<θ=60°,故在兩介質的界面上會發生全反射,所以只有反射光線,沒有折射光線,D光路圖正確。
例1 A　[根據題意,三條光線顏色相同,強度相同,所以三條光線所對應的折射率相同,當其恰好發生全反射時,臨界角相同,由圖可知,aO光線的入射角最大,當入射角達到臨界角時,恰好發生全反射,故A正確;若bO光線發生全反射,則aO一定發生全反射,但是cO不一定發生全反射,故B、C錯誤;若aO恰好發生全反射,則bO和cO不會發生全反射,由于bO入射角更接近臨界角,故bO的反射光線比cO的亮度大,故D錯誤。]
訓練1 ACD　[全反射的條件之一是光從光密介質射向光疏介質,折射率大的介質相對于折射率小的介質是光密介質,同一種光在不同介質中傳播,傳播速度小的介質相對于傳播速度大的介質是光密介質,故A、C、D正確,B錯誤。]
知識點二
例2 見解析
解析　幾乎貼著水面射入水里的光線,在潛水員看來是從折射角為C的方向射來的,水面上其他方向射來的光線,折射角都小于C。因此他認為水面以上所有的景物都出現在頂角為2C的圓錐里。
由公式sin C=和水的折射率n=1.33,可求得臨界角C=48.8°
設圓錐的頂角為α,則有α=2C=97.6°
即圓錐的頂角為97.6°。
訓練2 C　[根據公式v=,v=λf可知,頻率不變,波長變為原來的三分之二,A錯誤;單色光a從1的左側垂直于棱鏡表面射入的入射角為45° ,根據全反射的條件知sin C=知識點三
2.大于　全反射
3.大　小
[思考] 提示　在端面處光從光疏介質進入光密介質,所以不會發生全反射。紫外線的波長短、頻率高,其在光纖中的傳播速度比激光慢。
例3 (1)　(2)0.96 m
解析　(1)作出部分光路圖如圖所示,
由于恰好不從圓柱體上邊界表面射出,表明恰好發生全反射,由幾何關系有C+θ=
由全反射規律有n=,
根據折射定律有n=,解得i=。
(2)由分析可知,光在圓柱體中經過的路程s=
設光在圓柱體中的速度為v,則有n=,t=
解得L=0.96 m。
訓練3 D
隨堂對點自測
1.D　[光線從光疏介質到光密介質,入射角大于折射角,故甲圖錯誤,乙圖正確;依據折射率與全反射臨界角的關系n=,所以sin C==sin 45°,因此C<45°,所以光從玻璃磚以50°角斜射入界面時會發生全反射,故丙圖錯誤,丁圖正確,故D正確。]
2.D　[已知入射角i=45°,折射角r=30°,則此介質的折射率為n=,A、B錯誤;光從真空斜射向某種介質的表面,是從光疏介質射向光密介質,不可能發生全反射,C錯誤;全反射時有sin C=,所以此介質全反射的臨界角C=45°,D正確。]
3.B　[根據題意,光路圖如圖所示
由幾何關系可得,光線在O點斜射入鎮紙內的折射角為θ=180°-90°-2×30°=30°,故鎮紙對該單色光的折射率為n=,B正確,A、C、D錯誤。]
4.大于　
解析　光只有從光密介質射向光疏介質時才能發生全反射,因此n1大于n2。
在表面恰好發生全反射時,運動的路程最長,時間最長,由于
sin C=
則最長路程s==n1L
光在內芯中傳播的速度v=
因此光在光纖中傳播的最長時間
t=。(共55張PPT)
第三節　光的全反射
第四章 光及其應用
1.進一步理解光疏介質與光密介質，認識光的全反射。
2.理解臨界角的概念，知道發生全反射的條件。
3.了解光導纖維的原理及其應用。
4.能夠通過作光路圖，解決全反射現象的有關問題。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　全反射現象的分析與計算
知識點一　全反射現象的理解和條件
知識點三　全反射的應用——光導纖維
知識點一　全反射現象的理解和條件
(1)如上圖所示，當入射光滿足一定條件時，在玻璃磚的下表面就會出現沒有光線折射入空氣的現象，從能量守恒的角度分析，與有光線折射入空氣的情況相比，反射光線的亮度哪個大？
(2)結合(1)試著分析鉆石為什么會看起來特別亮？
提示　(1)沒有光線折射入空氣時的反射光線亮。(2)射入鉆石的光線在其他面全部被反射并進入我們的眼睛，鉆石就會看起來特別亮。
1.光疏介質和光密介質
(1)光疏介質和光密介質是相對的。
(2)光由光密介質進入光疏介質時，折射角______入射角。
大于
2.全反射
(1)定義：光從______介質射到______介質的界面時，全部被反射回原介質中傳播的現象。
(2)全反射的條件
①光需從______介質射至______介質的界面上；
②入射角必須等于或______臨界角。
(3)臨界角
①定義：光從某種介質射向真空或空氣、折射角為90°時的________，叫作這種介質的臨界角。
光密
光疏
光密
光疏
大于
入射角
【思考】 1.光從空氣射入水中時，能否發生全反射現象？
提示　不能
A
例1 如圖所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，現讓三條同一顏色、強度相同的光線均由空氣沿半圓半徑方向射入玻璃磚，到達玻璃磚的圓心位置。下列說法正確的是(　　)
A.假若三條光線中只有一條在O點發生了全反射，那一定是
aO光線
B.假若光線bO能發生全反射，那么光線cO一定能發生全反射
C.假若光線bO能發生全反射，那么光線aO一定不能發生全反射
D.假若光線aO恰能發生全反射，那么光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度小
解析　根據題意，三條光線顏色相同，強度相同，所以三條光線所對應的折射率相同，當其恰好發生全反射時，臨界角相同，由圖可知，aO光線的入射角最大，當入射角達到臨界角時，恰好發生全反射，故A正確；若bO光線發生全反射，則aO一定發生全反射，但是cO不一定發生全反射，故B、C錯誤；若aO恰好發生全反射，則bO和cO不會發生全反射，由于bO入射角更接近臨界角，故bO的反射光線比cO的亮度大，故D錯誤。
1.光從一種介質射到另一種介質的界面上，反射現象一定發生，折射現象有可能發生。若發生了全反射，則折射光線消失，折射現象沒有發生，反射能量等于入射能量。
2.全反射遵循的規律：發生全反射時，光全部返回原介質，入射光與反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用?！　　　?br/>ACD
訓練1 (多選)關于全反射，下列說法正確的是(　　 )
A.光從光密介質射向光疏介質時可能發生全反射
B.光從光疏介質射向光密介質時可能發生全反射
C.光從折射率大的介質射向折射率小的介質時可能發生全反射
D.光從傳播速度小的介質射向傳播速度大的介質時可能發生全反射
解析　全反射的條件之一是光從光密介質射向光疏介質，折射率大的介質相對于折射率小的介質是光密介質，同一種光在不同介質中傳播，傳播速度小的介質相對于傳播速度大的介質是光密介質，故A、C、D正確，B錯誤。
例2 在潛水員看來，岸上的所有景物都出現在一個倒立的圓錐里，為什么？這個圓錐的頂角是多大？已知水的折射率為1.33，sin 48.8°＝1.33。
答案　見解析
解析　幾乎貼著水面射入水里的光線，在潛水員看
來是從折射角為C的方向射來的，水面上其他方向
射來的光線，折射角都小于C。因此他認為水面以
上所有的景物都出現在頂角為2C的圓錐里。
設圓錐的頂角為α，則有α＝2C＝97.6°
即圓錐的頂角為97.6°。
知識點二　全反射現象的分析與計算
C
訓練2 一種“光開關”的“核心區”如圖虛線框區域所示，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，直角邊與虛線框的邊平行，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1.5，下列說法正確的是(　　)
A.單色光a在棱鏡中的波長是在真空中波長的1.5倍
B.若不充入介質，則實現“開”功能
C.若充入的介質相對棱鏡是光疏介質，有可能實現“開”功能
D.若充入的介質相對棱鏡是光密介質，有可能實現“關”功能
知識點三　全反射的應用——光導纖維
1.構造：光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1～100 μm，如圖所示，它是由內芯和外套兩層組成，內芯的折射率大于外套的折射率。
2.光纖的工作原理：由于有機玻璃的折射率大于空氣的折射率，當光從有機玻璃棒的一端射入時，可以沿著有機玻璃棒的表面發生多次_________，從另一端射出。
3.光纖通信的優點：容量____、衰減____、抗干擾能力強、傳輸質量高等。
4.光導纖維的應用：光導纖維除應用于光纖通信外，還可應用于醫學上的內窺
鏡等。
全反射
大
小
【思考】 如圖所示為光導纖維的結構示意圖。光能在端面處發生全反射嗎？通信用的激光的波長大于紫外線的波長，如果用紫外線傳輸信號，其在光纖中的傳播速度比激光快嗎？
提示　在端面處光從光疏介質進入光密介
質，所以不會發生全反射。紫外線的波長
短、頻率高，其在光纖中的傳播速度比激
光慢。
解析　(1)作出部分光路圖如圖所示，
訓練3 光纖通信已成為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網中起著舉足輕重的作用，光纖通信中信號傳播的主要載體是光導纖維，結構如圖所示，其內芯和外套材料不同，光在內芯中傳播。下列說法正確的是(　　)
D
A.光纖通信依據的原理是光的干涉
B.光纖通信依據的原理是光的折射
C.光導纖維內芯的折射率比外套的小
D.光纖通信具有容量大、抗干擾性強等優點
隨堂對點自測
2
D
1.(全反射現象的理解)(2024·四川自貢高二期末)玻璃的折射率為1.5，如圖所示，光線由空氣斜射入半圓形玻璃磚，或由玻璃磚斜射入空氣的光路圖中，正確的是(　　)
A.圖甲、丙 B.圖甲、丁 C.圖乙、丙 D.圖乙、丁
D
2.(全反射的分析與計算)如圖所示，一束單色光從真空斜射向某種介質的表面，入射角i＝45°，折射角r＝30°，則(　　)
B
3.(全反射的分析與計算)(2024·成都七中期末)某物理老師看書用的一個鎮紙(壓紙用的)是用玻璃做成的，其橫截面是一個如圖所示的直角三角形，其中∠C＝30°。同學們好奇，于是用它做了一個光學實驗：在鎮紙的AC邊上用黑墨跡標記了一個O點，然后讓一束單色光從O點斜射入鎮紙內，當入射光與AC邊的夾角為45°時，光線進入鎮紙后能到達BC邊上的某處，且沒有光從BC邊射出，光線經BC反射后又垂直于AB邊射出，則鎮紙對該單色光的折射率為(　　)
4.(光導纖維)光能在光導纖維中傳播是利用了光的全反射現象。光導纖維的結構如圖所示，其內芯和外套材料不同，光在內芯中傳播，內芯的折射率為n1，外套的折射率為n2，則n1________n2(填“大于”“等于”或“小于”)；若光纖只有內芯并置于空氣中，光纖的長為L并已拉直，讓光從它的一個端面入射，從另一端面射出，則光在光纖中傳播的最長時間為________(已知光在真空中的傳播速度為c，光在光纖表面只發生全反射)。
解析　光只有從光密介質射向光疏介質時才能發
生全反射，因此n1大于n2。
課后鞏固訓練
3
C
題組一　全反射現象的理解與判斷
1.下列有關光學現象的說法正確的是(　　)
A.光從光密介質射入光疏介質，若入射角小于臨界角，則一定發生全反射
B.光從光密介質射入光疏介質，其頻率不變，傳播速度變小
C.光可以作為載體來傳遞信息
D.光在各種介質中的傳播速度相同
解析　光從光密介質射入光疏介質，其頻率不變，傳播速度變大，若入射角大于臨界角，則一定發生全反射，故A、B、D錯誤； 光也是一種電磁波，它可以像無線電波那樣，作為載體傳遞信息，故C正確。
基礎對點練
C
2.用激光筆照射光具盤上的半圓形玻璃磚，觀察到的現象如圖所示。以下說法正確的是(　　)
D
題組二　全反射現象的分析與計算
3.一束光從某種介質射向空氣時發生全反射的臨界角是37°，則該束光在介質與空氣中的傳播速度大小之比是(　　)
A.3∶4 B.4∶3 C.5∶3 D.3∶5
B
D
5.如圖所示，均勻透明材料制作的半圓柱橫截面為ABC，圓心為O，半徑為R，半圓弧上有一點P，OP與AC間的夾角為45°，位于A點的點光源發出一細光束射向圓弧上某點，恰好發生全反射且反射光線垂直于OP，已知光在真空中的速度為c，材料的折射率為n，光在材料中傳播的時間為t，以下說法正確的是(　　)
A
A
題組三　光導纖維
7.如圖甲所示，光纖通信是利用激光在光導纖維中不斷發生全反射向前傳播的。如圖乙所示，將一激光以入射角θ從P點入射，經過折射后恰好在界面的Q點發生全反射，則此介質的折射率為(　　)
C
綜合提升練
8.自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，雖然它本身不發光，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。尾燈由透明介質制成，其外形如圖所示，下面說法正確的是(　　)
A.汽車燈光從左面射過來，在尾燈的左表面發生全反射
B.汽車燈光從左面射過來，在尾燈的右表面發生全反射
C.汽車燈光從右面射過來，在尾燈的左表面發生全反射
D.汽車燈光從右面射過來，在尾燈的右表面發生全反射
A
9.為了研究某種透明新材料的光學性質，將其壓制成半圓柱形，橫截面如圖(a)所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向射入，與過O點的法線成θ角。CD為光傳感器，用以探測光的強度。從AB面反射回來的光的強度隨θ角變化的情況如圖(b)所示。已知sin 53°＝0.8，該材料的折射率為(　　)
培優加強練

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