13.2全反射

2全反射考点一对全反射的理解1．关于全反射，下列叙述中正确的是()A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象答案 C解析发生全反射时折射光线消失，所以选项A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误，选项C正确．2．(多选)下述现象哪些是由于全反射造成的()A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象C．口渴的沙漠旅行者，往住会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮答案ACD3.(多选)如图1所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光线到达界面Ⅰ时的入射角，则()图1A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象答案CD解析在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，则选项C正确；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D正确．考点二全反射棱镜4.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在自行车尾灯上，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯由透明介质做成，其外形如图2所示．下列说法中正确的是()图2A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射D．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射答案 B5．如图3所示的等腰直角三角形表示三棱镜．光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此可知棱镜的折射率不可能是()图3A．1.7 B．1.8C．1.5 D．1.36答案 D解析光线射向底边的入射角为45°，因为发生全反射，所以临界角要小于或等于45°，故n≥2，D不可能．考点三光导纤维6．光导纤维的结构如图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4A．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，可以起保护作用答案 A解析光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．7．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用．如图5所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，O点为圆心，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°，真空中光速c＝3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.则()图5A．光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108 m/sB．光在该有机玻璃中的折射率为1.8C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°D．若将该材料做成长300 km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s 答案 A解析根据折射定律得：n＝sin(180°－127°)sin 30°＝0.80.5＝1.6，则光在该有机玻璃中传播的速度为v＝cn＝3×1081.6m/s＝1.875×108 m/s，故A正确，B错误；根据sin C＝1n得，sin C＝11.6＝0.625<sin53°，所以发生全反射的临界角不是53°，故C错误；当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的最短时间t＝Lv＝nLc＝1.6×3×1053×108s＝1.6×10－3 s，故D错误．8．(2019·三亚华侨学校高二期末)如图6所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab 面入射，有光线从ab面射出．以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为()图6A.1sin θ2B.1sin θC.1sin 2θD.12sin θ答案 B解析 由题可知，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab 面射出，说明光线发生了全反射，此时的入射角等于临界角，即有i ＝C ，由几何关系知入射角i ＝θ，又sin C ＝1n ，则n＝1sin C ＝1sin θ，只有B 项正确． 9．如图7所示，一个透明玻璃球的折射率为2，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是( )图7A ．2B ．3C ．4D ．5 答案 B解析 设光在该玻璃球中发生全反射的临界角是C ，则sin C ＝1n ＝22，解得C ＝45°；光在玻璃球中的折射率n ＝sin 45°sin θ，解得θ＝30°.光路图如图所示，所以共3条光线射出玻璃球．10．(2019·菏泽市高二检测)如图8，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形ABC ，∠A 为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为( )图8A.62 B. 2 C.32D. 3 答案 A解析 光路图如图所示，由折射定律知n ＝sin 45°sin r ，光线进入棱镜后在AC 边恰好发生全反射，sin C ＝1n，由几何关系： C ＝90°－r 解以上三式得n ＝62，选项A 正确． 11．(2019·沈阳市高二检测)如图9是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光( )图9A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出答案 B解析 由临界角公式得到sin C ＝1n ＝35.设圆弧的半径为R，R sin C＝35R，则由题可知，当光从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光将不能从圆弧射出．当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光将从圆弧面射出．所以光只能从圆弧NG1射出．故选项B正确．12．(2019·江苏卷)如图10所示，某L形透明材料的折射率n＝2.现沿AB方向切去一角，AB 与水平方向的夹角为θ.为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值．图10答案60°解析水平方向的光线射到AB面时，入射角为α，不射入空气，则在AB面发生全反射，α≥C.恰好发生全反射时：sin C＝1n＝12，得C＝30°.又α＋θ＝90°得θ≤60°故θ的最大值为60°.13．(2020·江苏高二期末)湖面上有一伸向水面的混凝土观景台，如图11所示是其截面图．观景台下表面恰好和水面相平，A为观景台右侧面在湖底的投影，水深h＝4 m．一位身高1.8 m 的游客在距离观景台右侧边缘2.4 m处，正好看到距离观景台右侧面x＝3 m处的水面下方的P点，P为一单色点光源．图11(1)求该单色光在水中的折射率；(2)若将此光源竖直向上移动到接近水面时，观景台上的B点处再也没有光线射出，求点光源至少需要向上移动多少米？ 答案 (1)43(2)(4－7) m解析 (1)根据题意画出光路图，根据几何关系得：sin i ＝45，sin r ＝35则该单色光在水中的折射率为：n ＝sin i sin r ＝43；(2)设光源离水面的距离为l 时，观景台上的B 点处恰好没有光线射出，此时入射角为C ，则有sin C ＝1n ＝34根据几何关系得：l ＝xtan C联立解得l ＝7 m所以点光源至少需要向上移动(4－7) m.14．(2020·广西高二期末)如图12所示，AOB 是由某种透明物质制成的半径为R 的14圆柱体横截面(O 为圆心)，透明物质折射率为 2.今有一束平行光以45°的入射角从真空射向柱体的OA 平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB 面上射出，设凡射到OB 面的光线全部被吸收，也不考虑OA 面的反射．求：图12(1)从AO 面射入透明物质的折射角；(2)光线从透明物质射向真空时发生全反射的临界角； (3)AB 面上能射出光线的部分的弧长． 答案 (1)30° (2)45° (3)πR 4解析 (1)如图所示：从O 点射入的光线，折射角为r ，根据折射定律有：n ＝sin 45°sin r解得：r ＝30°； (2)由临界角公式得： sin C ＝1n ＝22故临界角为：C ＝45°；(3)设光线从某位置P 点入射的光线，折射到AB 面上Q 点时，入射角恰等于临界角C ，△PQO 中：α＝180°－90°－C －r ＝15°，所以能射出光线的区域对应的圆心角为：β＝90°－α－r ＝45°，即π4，则能射出光线的部分的弧长：s ＝βR ＝πR4.。

第2节全反射基础过关1.(多选)下列说法正确的是()A.因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B.因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C.同一束光，在光密介质中的传播速度较大D.同一束光，在光密介质中的传播速度较小解析因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质，选项A错误，B正确；由v＝cn可知，同一束光在光密介质中的传播速度较小，选项C错误，D正确。

答案BD2.(多选)关于全反射，下列说法中正确的是()A.发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线B.光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射C.光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为一部分光从水或玻璃射向气泡时，在界面处发生了全反射解析光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度后，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射，故选项A、B错误，C正确；光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面处发生了全反射，即反射光增强，透射光减弱，就使气泡看起来特别亮，选项D正确。

答案CD3.夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低。

可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的。

景物反射的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，人们逆着光线看去就出现了蜃景。

如图1所示，下列说法正确的是()图1A.蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C.A是蜃景，B是景物D.B是蜃景，A是景物解析当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，下层空气的折射率比上层的大。

远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大于临界角时，就会发生全反射现象。

13.2全反射学习目标1．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。

2．理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象。

3．了解全反射棱镜和光导纤维的工作原理以及在生产、生活中的应用。

自主学习一、全反射1．光疏介质和光密介质2．全反射(1)概念：当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，_____光完全消失，只剩下______光，这种现象叫做全反射。

(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的______。

用字母C表示。

(3)发生全反射的条件①光从______介质射入______介质。

②入射角____________临界角。

(4)临界角与折射率的关系当光由介质射入空气(真空)时，sin C＝______。

二、全反射棱镜截面为______的棱镜叫做全反射棱镜，其作用是改变光的传播______。

三、光导纤维1．原理利用了______射的原理。

2．构造光导纤维直径只有几微米到一百微米，由______和______两层组成，内芯的折射率比外套的______，光传播时在内芯与外套的界面上发生______。

判一判(1)密度大的介质就是光密介质。

()(2)两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质。

()(3)光密介质和光疏介质具有绝对性。

()(4)截面是三角形的棱镜是全反射棱镜。

()(5)全反射棱镜和平面镜都是利用了光的全反射原理。

()(6)光在光纤中传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射。

()(7)光纤通信的主要优点是容量大。

()想一想(1)只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？(2)为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？(3)微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂，光纤为什么要由两层介质构成？核心探究一、全反射1．光疏介质和光密介质不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。

13.2全反射1、有“全折射”吗？502：1，2，4，5，6；495：2、1sin Cn的推导？502：1，12；495：3、当入射角逐渐增大时，为什么折射光线离法线越远，光线越弱？与能量有关吗？502：2，5，11，12；495：1，3，5，6，7，8，10，11，12 4、全反射与光的颜色有关吗？光的颜色会影响什么？502：2，8；495：5、当光从光密介质射入光疏介质时，折射光线为什么会消失，为什么不沿着两种介质的分界面传播呢？502：3，11；495：8，11，126、光路是可逆的，当光从光密介质射入光疏介质时，当入射角大于等于临界角时，相逆的情况是什么？502：3；495：7、当发生全反射后，入射角继续增大会有什么情况？502：3；495：1，5，88、光密介质光疏介质与介质的密度有关吗？502：4，6；495：4，119、Arc是什么含义？502：4，9，12；495：10、全反射的现象能用能量守恒理解吗？502：6；495：411、为什么所有的景物都出现在一个倒立的圆锥里？502：8；495：812、为什么水中或玻璃中的气泡会发生全反射？502：10；495：1213、当光从光密介质射入光疏介质时，折射光线，反射光线随入射角的改变有一定规律吗？502：；495：114、全反射为什么只能在光从光密介质射入光疏介质时才能发生？502：6；495：15、全反射解题的步骤？502：6；495：816、全反射棱镜不涂敷反光物质，反射失真小如何理解？502：1，3，4，9，10，12；495：1，2，3，7，1017、课本51页乙图的全反射的出射光线为何比入射光线暗？而甲图却基本相同呢？502：1，2，10，11；495：18、水流导光的原理？为什么光导纤维一定是全反射？502：1，7，11；495：2，3，4，5，6，7，8，10，11，12 19、全反射棱镜为什么在望远镜中应用？502：5；495：2，6，7，8，920、为什么全反射棱镜比平面镜反射率高？502：8，9，10，11；495：1121、光在有机玻璃中传播与光纤中传播原理不同如何理解？502：；495：1，5，1022、海市蜃楼如何用全反射知识理解？502：6，9；495：1123、为什么全反射棱镜要做成等腰直角三角形？502：2，8；495：1，5，6，8，1024、全反射棱镜的反射率能否达到百分百？如果不能，能量去哪儿了502：9；495：。