物理粤教版选修3-4学案：课棠互动 第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析

课后集训基础过关1.光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，如图4-3-2所示，正确的是（玻璃的折射率为1.5）( )图4-3-2A.图乙、丙、丁B.图甲、丁C.图乙、丙D.图甲、丙解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得C=arcsinn 1=arcsin 5.11=41°49′,入射角50°大于临界角，将发生全反射，故正确答案是A.答案：A2.一束光从空气射向折射率为n=2的某种玻璃的表面，如图4-3-3所示，i 代表入射角，则( )图4-3-3A.当i ＞45°时，会发生全反射现象B.无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°C.欲使折射角r=30°，应以i=45°的角度入射D.当入射角i=tan -12时，反射光线跟入射光线恰好互相垂直答案：BC3.在完全透明的水下某处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，如果圆形透光平面的半径匀速增大，则光源在( )A.加速上升B.加速下沉C.匀速上升D.匀速下沉答案：D4.如图4-3-4所示，光线从空气垂直射入棱镜界面的BC 上，棱镜的折射率n=2,这条光线离开棱镜时与界面的夹角为( )图4-3-4A.30°B.45°C.60°D.90°解析：光路图如图4-3-5所示，此棱镜的临界角为C ，则sinC=221 n ,∴C=45°光线在AB面上发生全反射，又∵n=230sin sin =︒α,∴sinα=22,∴α=45°.图4-3-5答案：B5.如图4-3-6所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是( )图4-3-6A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射答案：BCD6.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，一定会发生全反射现象C.光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射 解析：全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于或等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质.答案：CD7.已知介质对某单色光的临界角为C ，则( )A.该介质对单色光的折射率等于Csin 1 B.此单色光在该介质中的传播速度等于c·sinC （c 是光在真空中的传播速度）C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC 倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的C sin 1倍 解析：由临界角的计算式sinC=n 1得n=C sin 1,选项A 正确；将n=v c 代入sinC=n 1得sinC=cv ,故v=c sinC,选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0,在介质中的波长为λ,由波长、频率、光速的关系得c=λ0f,v=λf,故sinC=0λλ=c v ,λ=λ0sinC,选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误.答案：ABC综合运用8.如图4-3-7所示，ABCD 是两面平行的透明玻璃砖，AB 面和CD 面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，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，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则( )图4-3-7A.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解析：在界面Ⅰ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，都不发生全反射现象，则选项C 正确；在界面Ⅱ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进入玻璃后再达到界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，因此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 也正确，选项C 、D 正确.答案：CD9.一个半圆柱形玻璃体的截面如图4-3-8所示，其中O 为圆心，aOb 为平面acb 为半圆柱面，玻璃的折射率n=2.一束平行光与aOb 面成45°角照到平原上，将有部分光线经过两次折射后从半圆柱面acb 射出，试画出能有光线射出的那部分区域，并证明这个区域是整个acb 弧的一半.图4-3-8解析：能射出的那部分光线区域如图4-3-9所示.根据折射定律n=sini/sinr 知图4-3-9 sinr=sini/n=sin45°/2=21,可见r=30°, 由全反射临界角sinC=211 n 知C=45°, 由图知对①号典型光线有∠aOd=180°-［C+（90°-r)］=180°-［45°+（90°-30°)］=75°, 对②号典型光线有∠bOe=180°-［C+（90°+r)］=180°-［45°+（90°+30°)］=15°,可见射出区域为∠dOe 所对应的圆弧.因∠dOe=180°-∠aOd-∠bOe=180°-75°-15°=90°.10.在厚度为d 、折射率为n 的大玻璃板下表面，有一个半径为r 的圆形发光面.为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？解析：根据题述，光路如图4-3-10所示，图中，S 点为圆形发光面边缘上一点.由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA 确定，当入射角大于临界角C 时，光线就不能射出玻璃板了.图4-3-10图中Δr=dtanC=CC d cos sin , 而sinC=n 1,则cosC=n n 12-,所以Δr=12-n d . 故应贴圆纸片的最小半径R=r+Δr=r+12-n d.答案：r+12-n d11.如图4-3-11所示，一根长为L 的直光导纤维，它的折射率为n.光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？（设光在直空中的光速为c)图4-3-11解析：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象.要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小.光导纤维的临界角为C=arcsin n1. 光在光导纤维中传播的路径为d=CL sin =nL. 光在光导纤维中传播的速度为v=n c . 所需最长时间为t max =cL n nc nL vd 2==. 答案：CL n 2 12.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB 面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC 面射出，如图4-3-12所示.该材料的折射率是多少.图4-3-12解析：如图4-3-13所示，根据折射定律：n=rsin 60sin ︒ ①图4-3-13由题意可知：sinC=n1 ② 而C=90°-r ③由②③得cosr=n1 ④ 而cosr=r 2sin 1-代入④得r 2sin 1-=n 1 ⑤ 联立①和⑤得，n=27. 答案：27 13.已知水的折射率为34，在水面下放一个强点光源S ，则可在水面上看到一个圆形透光面.如果这个透光面的直径D 为4 m ，求光源离水面的距离H.解析：在水面上看到的圆形透光面，是水面下点光源发出的光穿过水面进入空气而形成的.如果水中点光源发出的光射向水面时，入射角大于等于临界角，这些光线将发生全反射，则光不能穿过水面.如图4-14所示，点光源S 发出的光线SA 、SB 到达水面时，恰好发生全反射，C 是临界角，在AB 区域内有光射入空气.由几何关系可知：tanC=HR 而sinC=n 1 所以H=432)43(141211sin 2cos tan 2tan 22⨯-⨯=⨯-===n n D C C D C D C R m=1.76 m 答案：1.76 m。

第三届广东省物理师范生教学技能创新实践大赛参赛教案教材：粤教版高中物理选修3-4第4章第3节授课对象：高中二年级学生参赛选手：高远静选手单位：华南师范大学【课题】光的全反射【教学时间】15分钟【教学对象】高中二年级学生【教材】粤教版高中物理选修3-4第4章第3节【教学内容分析】1.教材的地位和作用：本节内容是在学习了初中内容的光的反射和高中内容的光的折射之后编写的，作为光的一种特殊现象来介绍，是反射现象和折射现象的拓展提升。

全反射现象的研究，在全章中承上启下，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为日后光的干涉、衍射和偏振现象的学习作铺垫。

同时，本节内容常常在日常生活中表现为光怪陆离的现象，通过本节课的教学有助于学生用物理科学知识解释神奇现象，有利于培养学生分析和解决实际问题的能力，激发学生学习物理的兴趣。

此外，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识从生活走向物理，从物理走向社会，培养学生参与科技热情的重要教学内容。

全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

2．课程标准要求：认识光的全反射现象。

初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用。

认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。

3．教材的编写思路：教材把本节内容划分为两个知识点：一光的全反射，二光导纤维的结构与应用。

教材首先基于学生上一节学习的折射现象的知识和经验，提出一个逆向思维的引导性问题——当光从光疏介质斜射入光密介质时，入射角总是大于折射角。

倘若让光束从光密射入光疏介质也会有类似的现象发生吗？——直接引入本节的学习内容。

然后通过实验观察与思考，总结归纳光的全反射现象，并根据实验现象同时提出临界角的概念。

接着，教材为了让学生明确研究光的全反射现象的现实意义和社会价值，专门在第二部分举出全反射现象的应用实例——光导纤维，并介绍了光导纤维的结构以及在光纤通信方面的应用。

最后，为了培养学生的创新精神和实践能力，教材安排了自制学具的实践活动，并在教材网站上提供光纤和光缆的拓展知识阅读。

第四节 光的干涉课堂互动三点剖析1.光的干涉光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象.（1）光的干涉必须具备的条件：频率相同，振动情况总是相同.能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用一束光分成两列而获得.（2）相邻两亮条纹间的间距公式：Δx=d l λ，其中λ为光波波长，l 为缝到屏的距离，d 为双缝间距.2.薄膜干涉薄膜干涉：光照射在薄膜上，在前表面和后表面两个界面上均会发生反射，由于薄膜的厚度不均匀，不同位置的反射光传播的路程差不同，形成明暗相间的条纹，根据条纹的情况可以判断薄膜的厚度.增透膜是利用在薄膜两表面的反射光形成干涉相互抵消的特点，在入射光强度一定的情况下，两列反射光叠加形成暗纹，相互抵消使反射光的强度减弱，从而使透射光强度加强.3.相干光源如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫相干光源.相干光源可用同一束光分成两束而获得.要求是相同频率，振动情况相同且相差恒定.各个击破【例1】两个普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为( )A.两个灯亮度不同B.灯光的波长太短C.两灯光的振动情况不同D.电灯发出的光不稳定解析：一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的，故选C. 答案：C类题演练1用包括有红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最近的干涉条纹是( )A.紫色条纹B.绿色条纹C.红色条纹D.都一样近解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两亮条纹间的间距Δx= d l 可知：条纹间的间距与波长成正比，故A 项正确.答案：A【例2】如图4-4-1所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光为普通光加滤光片产生的，检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )图4-4-1A.a 的上表面和b 的下表面B.a 的上表面和b 的上表面C.a 的下表面和b 的上表面D.a 的下表面和b 的下表面解析：关键是找到使光线发生干涉的薄膜，本题中a是样本，b是被检查的平面，而形成干涉的两束反射光是a、b间的空气薄层，所以选C答案：C类题演练2市场上有一种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物体时能使被照物体处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( ) A.λ/8 B.λ/4 C.λ/2 D.λ解析：要消除红外线的反射，必须使红外线在薄膜的两个面上反射光的路程差正好等于红外线半个波长λ/2的奇数倍，即Δs=（2k+1)λ/2，其中Δs为光在薄膜两个面上反射的路程差，即Δs=2d,Δs的最小值为λ/2,所以2d=λ/2，即薄膜的最小厚度d为λ/4，答案B 是正确的.答案：B【例3】为什么一般很难看到光的干涉现象？解答：由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定相同或相差不一定恒定.故一般情况下看不到光的干涉现象.类题演练3在做杨氏干涉实验时，用普通的白光作光源，若在双缝处把一缝用红色玻璃挡住，另一缝用绿色玻璃挡住，则屏上会出现( )A.红色光的干涉条纹B.绿色光的干涉条纹C.红绿相间的干涉条纹D.无干涉条纹，但仍有亮光答案：D。

第3讲 光的全反射[目标定位] 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.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．一、全反射现象 1．光密介质和光疏介质(1)对于两种介质来说，光在其中传播的速度较小的介质，即折射率较大的介质叫光密介质；光在其中传播的速度较大的介质，即折射率较小的介质叫光疏介质．(2)光疏介质和光密介质是相对的．2．全反射：光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象． 二、全反射条件 1．全反射的条件(1)光需从光密介质射至光疏介质的界面上． (2)入射角必须等于或大于临界角． 2．临界角(1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角．(2)临界角C 与折射率n 的关系：sin C ＝1n.想一想 当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案 不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．三、全反射的应用——光导纤维1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射，从另一端射出．2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生全反射．3．光纤通讯的优点是容量大，衰减小，抗干扰能力强、传播速率高.一、对全反射的理解1．对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．(3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小．2．全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C表示，sin C＝1n .(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角．(3)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．例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解析发生全反射时折射光线的能量为零，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．答案 C针对训练已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶解析根据发生全反射的条件，必须满足从光密介质射向光疏介质，故选项C正确．答案 C二、光导纤维1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射．2．优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等． 3．应用：光纤通信；医学上的内窥镜．例2 光导纤维的结构如图1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1A ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射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，可以起保护作用解析 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A 对．答案 A三、全反射的定量计算应用全反射解决实际问题的基本方法：(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质．(2)若光由光密介质进入光疏介质时，根据sin C ＝1n确定临界角，看是否发生全反射．(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”．(4)运用几何关系(如三角函数、反射定律等)进行判断推理、运算及变换．例3 如图2所示为一圆柱中空玻璃管，管内径为R 1，外径为R 2，R 2＝2R 1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i 应满足什么条件？图2解析 光路图如图，设第一次折射的折射角为r ，全反射临界角为C ，折射率为n ，由折射定律有n ＝sin i sin r ，sin C ＝1n ；在图的三角形中，由数学知识可得：sin (180°－C )R 2＝sin r R 1.综上解得：i ＝30°，所以为保证在内壁处光不会进入中空部分，入射角i 应满足i ≥30°.答案 i ≥30°对全反射的理解1．(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108m/s ，光从该介质射向空气时( ) A ．介质的临界角是30°B ．大于或等于30°的所有角都是临界角C ．入射角大于或等于30°时都能发生全反射D ．临界角可能是60°解析 由n ＝c v ＝3×1081.5×108＝2，sin C ＝1n知临界角C ＝30°，所以A 、C 正确． 答案 AC全反射的应用及定量计算2.空气中两条光线a 和b 从虚线方框左侧入射，分别从虚线方框下方和上方射出，其框外光线如图3所示．虚线方框内有两个折射率n ＝1.5的玻璃全反射棱镜，下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图．其中能产生图3 效果的是( )图3解析 四个选项产生光路效果如图：由图可知B 项正确． 答案 B3．如图4所示，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形．有一半径为r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为( )图4A ．rB ．1.5rC ．2rD ．2.5r解析 画出一条光线传播的光路图，如图所示．根据几何关系可知，故选项C 正确．答案 C4．一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．解析 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n ＝sin r sin i式中，n 是玻璃的折射率，i 是入射角，r 是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘．由题意，在A ′点刚好发生全反射，故r ＝π2设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有sin i ＝L L 2＋h 2由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r 联立以上各式得n ＝1＋⎝⎛⎭⎪⎫h R －r 2答案1＋⎝⎛⎭⎪⎫h R －r 2题组一 光疏介质和光密介质 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；由v ＝c n可知，光在光密介质中的速度较小．答案 BD2．(多选)一束光从介质1进入介质2，如图1所示，下列对于1、2两种介质的光学属性判断正确的是( )图1A ．介质1是光疏介质B ．介质1的折射率大C ．光在介质1中传播速度大D ．光在介质2中传播速度大解析 光线从介质1射入介质2，从光路图可以看出入射角为：i ＝90°－60°＝30°，折射角为：r ＝90°－15°＝75°，入射角小于折射角，说明介质1是光密介质，折射率大，选项B 正确，A 错误；由n ＝cv可知光在介质2中的传播速度大，选项C 错误，D 正确．答案BD3．(多选)当光从光密介质射向光疏介质时( )A．反射光线的强度随入射角的增大而减小B．折射光线的强度随入射角的增大而减小C．当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零D．当入射角等于零时，反射光线的强度等于零解析反射光的能量随入射角增大而增大，折射光的能量随入射角的增大而减小，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零．答案BC题组二全反射现象及应用4．关于光纤的说法，正确的是( )A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D．在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大．载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的．所以，正确选项是C．答案 C5．(多选)以下哪些现象是由于光的全反射形成的( )A．在岸上能看见水中的鱼B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．用光导纤维传输光信号答案CD6．下列选项为光线由空气进入全反射玻璃棱镜再由棱镜射入空气的光路图．可以发生的是( )解析 光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A 正确．答案 A7．光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图2所示．下列论述：①光在介质1中的传播速度较大；②光在介质2中的传播速度较大；③光从介质1射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象；④光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象．其中正确的是( )图2A ．只有①③正确B ．只有①④正确C ．只有②③正确D ．只有②④正确解析 由图可知，介质1的折射率小于介质2的折射率．由n ＝cv可知，折射率越大，光在其中的传播速度越小，①正确，②错误；由全反射的条件可知，③错误，④正确．答案 B8．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O 时，下列情况不可能．．．发生的是( )解析 当光由空气射向玻璃的界面时，折射角小于入射角，选项A 错误，B 正确；当光由玻璃射向空气的界面时，折射角大于入射角；若入射角大于等于临界角，则发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，选项C 、D 都有可能．答案 A9．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图3所示．下列说法中正确的是( )图3A ．此介质的折射率等于1.5B ．此介质的折射率等于 2C ．入射角小于45°时可能发生全反射现象D ．入射角小于30°时可能发生全反射现象解析 由折射定律n ＝sin i sin r ，得介质的折射率n ＝sin 45°sin 30°＝2，选项A 错误，B 正确；因为光从空气射向介质，无论入射角满足什么条件都不能发生全反射现象，选项C 、D 错误．答案 B10.(多选)如图4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，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则( )图4A ．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解析 在界面Ⅰ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，都不能发生全反射现象，则选项C 正确，A 错误；在界面Ⅱ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 也正确，B 错误．答案 CD 题组三 综合应用11.(多选)如图5所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，E 、F 分别为边AB 、BC 的中点，则( )图5A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行解析 在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3，A 正确；由光路的可逆性可知，在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错误；由公式λ介＝λ空气n，可知C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错误．答案 AC12．如图6所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出．图6(1)求该玻璃棒的折射率；(2)若将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．解析 (1)因为一细束单色光由MN 端面中点垂直射入，所以到达弧面EF 界面时入射角为45°，又因为恰好发生全反射，所以45°为临界角C ，由sin C ＝1n可知，该玻璃棒的折射率n ＝1sin C＝ 2.(2)如图所示，若将入射光向N 端平移，第一次射到弧面EF 上的入射角将增大，即大于临界角45°，所以能发生全反射.答案 (1) 2 (2)能13．图7为单反照相机取景器的示意图，ABCDE 为五棱镜的一个截面，AB ⊥BC ．光线垂直AB 射入，分别在CD 和EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC 射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)图7解析 根据光路图可知4α＝90°则入射角α＝22.5°，即临界角C ≤α 由sin C ＝1n ，得折射率最小值n ＝1sin 22.5°答案1sin 22.5°14.一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图8所示为过轴线的截面图，调整入射角α，光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为43，求sinα的值．图8解析 当光线在水面发生全反射时有sin C ＝1n，当光线从左侧射入玻璃杯时，由折射定律有n ＝sin αsin ⎝⎛⎭⎫π2－C ，联立以上两式并代入数据可得sin α＝73. 答案7315．如图9所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm.若已知水的折射率为n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)图9解析 设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员手到脚的实际长度为L ，由全反射公式得sin α＝1n，几何关系sin α＝R R 2＋h2，R r ＝L l得h ＝n 2－1·Llr ，取L ＝2.2 m ， 解得h ＝2.1 m. 答案 2.1 m16.如图10所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径．来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，另一光线BN 恰好在N 点发生全反射．已知∠ABM ＝30°，求：图10(1)玻璃的折射率； (2)球心O 到BN 的距离．解析 (1)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知，i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得n ＝sin rsin i①代入数据得n ＝3②(2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角C sin C ＝1n③设球心到BN 的距离为d ，由几何知识可知d ＝R sin C ④ 联立②③④式得d ＝33R 答案 (1) 3 (2)33R。

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第三节光的全反射现象1．（3分）光从空气射入水中,当入射角变化时，则（）A．反射角和折射角都发生变化B．反射角和折射角都不变C．反射角发生变化,折射角不变D．折射角变化，反射角始终不变【解析】根据反射定律和折射定律判断A对．【答案】A2．(3分）关于光的折射下列说法错误的是( ）A．折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内B．入射线和法线与折射线不一定在一个平面内C．入射角总大于折射角D．光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角【解析】根据折射定律,入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内．B错．入射角不一定总大于折射角．C错．【答案】BC3．（4分）一小球掉入一水池中，小球所受重力恰与其所受阻力和浮力的合力相等，使小球匀速下落,若从水面到池底深h＝1。

5 m,小球3 s到达水底，那么，在下落处正上方观察时（)A．小球的位移等于1.5 mB．小球的位移小于1。

5 mC．小球的运动速度小于0。

5 m/sD．小球的运动速度仍等于0。

5 m/s【解析】由于沿竖直方向看水中物体时，“视深”是实际深度的错误!倍，所以在上面的人看来，物体向下运动的位移h′＝错误!，由于n〉1，所以h′〈h＝1.5 m,B项正确，在上面的人看来，小球的运动速度v＝错误!<0。

高中物理第四章光第三节认识光的全反射现象课棠互动学案粤教版选修31、全反射现象光密介质和光疏介质不同折射率的介质相比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质、这里要特别注意：光密介质和光疏介质是相对而言的，不是绝对的、全反射现象光从光密介质射向光疏介质时，通常情况下，在两种介质的界面上要同时发生反射和折射，但是，如果满足一定的条件，折射光线就会消失，入射光全部被反射回来，这种现象叫全反射现象、这里不但要注意产生全反射的条件，还要注意要结合实验来理解全反射现象，这也是学习物理的一种重要方法，因为物理是一门实验科学、2、发生全反射的条件及应用应用公式sinC=求临介角时应注意：上式中的C是指光从折射率为n的介质射向空气（或真空）时的临界角、发生全反射要同时满足下面两个条件：一是光要从光密介质射向光疏介质；二是入射角等于或大于临界角、要注意观察“光从玻璃射入空气”的演示实验中入射光线、反射光线、折射光线的方向变化及光线的亮度（能量）变化规律：入射角增大时，折射角增大，同时，折射光线的强度减弱（能量减小），而反射光线的强度增强（能量增大）；当入射角等于或大于临界角时，折射光线的能量减弱到零，折射光线不再存在，反射光线和入射光线强度相同，即发生了全反射、注意：在全面理解和掌握发生全反射条件的同时，还要掌握发生全反射以前，增大入射角时，反射光线、折射光线的强度（能量）变化、在后面的学习中，也会用到这方面的知识、3、全反射的应用：光导纤维和全反射棱镜等光导纤维（1）作用：传递声音、图像及各种数字信号、（2）原理：光的全反射、（3）构造特点：双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小、（4）优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、（5）实际应用：光纤通信、医用胃镜等、各个击破【例1】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；由v=c/n可知，光在光密介质中的速度较小、本题答案是BD、答案：BD类题演练1一条光线由水中射向空气，当入射角由0逐渐增大到90时，下列说法正确的是( )A、折射角由0增大到大于90的某一角度B、折射角始终大于入射角，当折射角等于90时，发生全反射C、折射角始终小于90，不可能发生全反射D、入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大解析：因为光线由水射向空气，根据折射定律可知，nsinθ1=sinθ2 而n=1、33所以存在折射时，总是θ2＞θ1，直到θ2=90（发生全反射）为止、发生全反射以后，折射光线不存在，折射定律不再适用、该题中，发生全反射以前，入射角的正弦与折射角的正弦之比就是n,是一个常数、选项B正确、答案：B【例2】光由折射率分别为n1=1、33的水和n2=的玻璃射向空气时的临界角各是多大？解析：由临界角公式sinC=可得水的临界角C1=arcsin=arcsin=48、8玻璃的临界角C2=arcsin=arcsin=45类题演练2如图4-3-1所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入到玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置、下列说法正确的是( )图4-3-1A、三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B、假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C、假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D、假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折、在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能、如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大、所以选项A对；假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射、所以选项C 对，B错；假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大、所以D对、本题答案选ACD、答案：ACD【例3】关于光纤的说法，正确的是( )A、光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B、光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C、光纤是非常细的特制玻璃丝，有内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D、在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的解析：光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大、载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射、光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点、在实际应用中，光纤是可以弯曲的、所以，答案是C、答案：C类题演练3平面镜反射与全反射相同吗？解析：有人认为平面镜反射与是把光线全部反射回来，与全反射相同，这是不对的，平面镜是靠玻璃上镀一层光亮的反射膜（一般是镀铝，极少数要求高的镀银）反射光线，膜不透光，不会有进入另一介质折射光，但固体的膜仍要吸收一部分光，并不能保证把入射光百分之百地反射回来，而全反射则是真正把入射光百分之百地反射回来、因此很多地方用全反射棱镜来代替平面镜，例如潜望镜，双筒望远镜等都用到全反射棱镜、答案：不同。

课堂互动三点剖析1.全反射现象光密介质和光疏介质不同折射率的介质相比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质.这里要特别注意：光密介质和光疏介质是相对而言的，不是绝对的.全反射现象光从光密介质射向光疏介质时，通常情况下，在两种介质的界面上要同时发生反射和折射，但是，如果满足一定的条件，折射光线就会消失，入射光全部被反射回来，这种现象叫全反射现象.这里不但要注意产生全反射的条件，还要注意要结合实验来理解全反射现象，这也是学习物理的一种重要方法，因为物理是一门实验科学.2.发生全反射的条件及应用应用公式sinC=n1求临介角时应注意：上式中的C 是指光从折射率为n 的介质射向空气（或真空）时的临界角.发生全反射要同时满足下面两个条件：一是光要从光密介质射向光疏介质；二是入射角等于或大于临界角.要注意观察“光从玻璃射入空气”的演示实验中入射光线、反射光线、折射光线的方向变化及光线的亮度（能量）变化规律：入射角增大时，折射角增大，同时，折射光线的强度减弱（能量减小），而反射光线的强度增强（能量增大）；当入射角等于或大于临界角时，折射光线的能量减弱到零，折射光线不再存在，反射光线和入射光线强度相同，即发生了全反射. 注意：在全面理解和掌握发生全反射条件的同时，还要掌握发生全反射以前，增大入射角时，反射光线、折射光线的强度（能量）变化.在后面的学习中，也会用到这方面的知识.3.全反射的应用：光导纤维和全反射棱镜等光导纤维（1）作用：传递声音、图像及各种数字信号.（2）原理：光的全反射.（3）构造特点：双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小.（4）优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强.（5）实际应用：光纤通信、医用胃镜等.各个击破【例1】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；由v=c/n 可知，光在光密介质中的速度较小.本题答案是BD.答案：BD类题演练1一条光线由水中射向空气，当入射角由0°逐渐增大到90°时，下列说法正确的是( )A.折射角由0°增大到大于90°的某一角度B.折射角始终大于入射角，当折射角等于90°时，发生全反射C.折射角始终小于90°，不可能发生全反射D.入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大解析：因为光线由水射向空气，根据折射定律可知，nsinθ1=sinθ2 而n=1.33所以存在折射时，总是θ2＞θ1，直到θ2=90°（发生全反射）为止.发生全反射以后，折射光线不存在，折射定律不再适用.该题中，发生全反射以前，入射角的正弦与折射角的正弦之比就是n,是一个常数.选项B 正确.答案：B【例2】光由折射率分别为n 1=1.33的水和n 2=2的玻璃射向空气时的临界角各是多大？ 解析：由临界角公式sinC=n1 可得水的临界角C 1=arcsin 11n =arcsin 33.11=48.8° 玻璃的临界角C 2=arcsin 21n =arcsin 21=45° 类题演练2如图4-3-1所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入到玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是()图4-3-1A.三条光线中有一条在O 点发生了全反射，那一定是aO 光线B.假若光线bO 能发生全反射，那么光线cO 一定能发生全反射C.假若光线bO 能发生全反射，那么光线aO 一定能发生全反射D.假若光线aO 恰能发生全反射，则光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线的亮度大 解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折.在直径界面，光线aO 的入射角最大，光线cO 的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO 光线，因为它的入射角最大.所以选项A 对；假若光线bO 能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO 的入射角更大，所以，光线aO 一定能发生全反射，光线cO 的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO 不一定能发生全反射.所以选项C 对，B 错；假若光线aO 恰能发生全反射，光线bO 和cO 都不能发生全反射，但bO 的入射角更接近于临界角，所以，光线bO 的反射光线较光线cO 的反射光线强，即bO 的反射光线亮度较大.所以D 对.本题答案选ACD.答案：ACD【例3】关于光纤的说法，正确的是( )A.光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B.光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C.光纤是非常细的特制玻璃丝，有内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的解析：光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大.载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射.光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点.在实际应用中，光纤是可以弯曲的.所以，答案是C.答案：C类题演练3平面镜反射与全反射相同吗？解析：有人认为平面镜反射与是把光线全部反射回来，与全反射相同，这是不对的，平面镜是靠玻璃上镀一层光亮的反射膜（一般是镀铝，极少数要求高的镀银）反射光线，膜不透光，不会有进入另一介质折射光，但固体的膜仍要吸收一部分光，并不能保证把入射光百分之百地反射回来，而全反射则是真正把入射光百分之百地反射回来.因此很多地方用全反射棱镜来代替平面镜，例如潜望镜，双筒望远镜等都用到全反射棱镜.答案：不同。