高二物理全反射2

第四章光第2节全反射一、教材分析本节课程是高中物理光学部分的一个重点，也是难点，学习全反射的内容涉及直线传播、反射、折射的知识，从本质上进一步理解和应用折射定律和折射率，让学生有效体会和熟练应用光路可逆知识解决光的传播问题。

所以全反射既是新知识的学习，又是对前面所学知识的巩固和深化。

二、教学目标与核心素养【物理观念】知道全反射现象揭示了光路的可逆性，本质是光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于等于90°的一种物理现象。

【科学思维】了解全反射现象的本质，知道发生全反射现象的条件，并能够对相应物理问题进行定性分析与定量运算。

【科学探究】通过观看演示视频，引导学生从实验现象中探索事物的本质，学生分组对实验进行探究，得出发生全反射的条件，知道临界角的概念及物理意义。

【科学态度与责任】让学生发掘大自然中的物理现象，领略物理之美；体会生活中处处蕴含物理知识，物理就在身边，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。

三、教学重难点【教学重点】临界角的概念及表达式、全反射的条件、全反射的应用；【教学难点】全反射的条件、全反射的应用。

四、教学过程1）【引入新课】全反射现象想一想：水中和玻璃中的气泡，还有叶子上的露珠看起来特别明亮，这是为什么？晶莹剔透的露珠水中的气泡看上去特别明亮2）【进行新课】探究点一、全反射1、光疏介质和光密介质光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫做光疏介质.光密介质:两种介质中折射率较大的介质叫做光密介质.几种常见物质的折射率酒精相对于水是光密介质酒精相对于玻璃是光疏介质注意：“光密介质”和“光疏介质” 是相对而言的，对其界定是以折射率为依据的。

【讨论与思考】既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。

可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到900时，折射角就会增大到900。

如果入射角再增大，会出现什么现象？2、全反射【实验探究：观察全反射现象】如图，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直边上，观察平直边与空气界面发生的实验现象。

2 全反射一、全反射1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质. (2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质. (3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的. 2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象.(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角.用字母C 表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C 与介质的折射率n 的关系是sin C ＝1n .(3)全反射发生的条件①光从光密介质射入光疏介质. ②入射角等于或大于临界角. 二、全反射棱镜1.形状：截面为等腰直角三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小. 三、光导纤维1.原理：利用了光的全反射.2.构造：由内芯和外套两层组成.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.3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等.4.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等.一、全反射1.全反射现象 (1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①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.②全反射的临界角C 和折射率n 的关系：sin C ＝1n .(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射. 例1某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)()二、全反射棱镜全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目方式一方式二方式三光路图入射面AB AC AB全反射面AC AB、BC AC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)例2空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图2所示.方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是()图2三、光导纤维1.构造及传播原理(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图3所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率图3(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像.2.光导纤维的折射率设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝1n，n＝sin θ1sin θ2，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n2－1.由图4可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝ 2.图4以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比2大些.例3 如图5所示，AB 为一直光导纤维，A 、B 之间距离为s ，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A 点传输到B 点所用时间为t ，求光导纤维所用材料的折射率n .(已知光在真空中的传播速度为c )图5四、全反射的应用 解决全反射问题的思路(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.(2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据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、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换并进行动态分析或定量计算. 例4 一厚度为h 的玻璃板水平放置，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)，求玻璃板的折射率..1.(对全反射的理解)(多选)如图6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，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )图6A.假若三条光线中只有一条在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，那么光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线的亮度大2.(全反射棱镜)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去.某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n >2)组成，棱镜的横截面如图7所示.一平行于横截面的光线从O 点垂直AB 边射入棱镜，先后经过AC 和CB 边反射后，从AB 边的O ′点射出，则出射光线是( )图7A.平行于AC 边的光线①B.平行于入射光线的光线②C.平行于CB 边的光线③D.沿AB 边的光线④3.(光导纤维)如图8所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2.若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是( )图8A.n 1<n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcB.n 1<n 2，光通过光缆的时间大于n 1LcC.n 1>n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcD.n 1>n 2，光通过光缆的时间大于n 1Lc4.(全反射的应用)如图9所示的圆柱形容器中盛满折射率n＝2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L＝2H，在圆心正上方高度h处有一点光源S，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，h应该满足什么条件？图9一、选择题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2.(多选)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定的距离之外，地面显得格外的明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影.但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是()A.同海市蜃楼的光学现象具有相同的原理，是由于光的全反射作用造成的B.“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C.太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D.太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射3.(多选)(2018·厦门一中高二下学期期中)夏天，海面上的下层空气的温度比上层低.我们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，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射.人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图1所示，下列说法中正确的是()图1A.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C.A是蜃景，B是景物D.B是蜃景，A是景物4.(多选)如图2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，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则()图2A.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5.(2018·北京101中学高二下学期期中)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()考点二全反射棱镜6.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3所示.下列说法中正确的是()图3A.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考点三光导纤维7.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8.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，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考点四全反射的应用9.如图6所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同).当透明液体的折射率大于管壁玻璃的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度.以下说法正确的是()图6A.玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强B.玻璃管被液体包住之后，出射光消失C.玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱D.玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变10.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.5二、非选择题11.如图8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8(1)该玻璃棒的折射率为__________；(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.12.图9为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.图9(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.2 全反射[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性.2.理解全反射现象，掌握临界角的概念和全反射的条件.3.了解全反射棱镜和光导纤维.科学思维：利用全反射条件，应用临界角公式解答相关问题.科学探究：采用实验观察、猜想、验证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等.一、全反射1.光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质. (2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质. (3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的. 2.全反射现象(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射.若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象.(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角.用字母C 表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C 与介质的折射率n 的关系是sin C ＝1n .(3)全反射发生的条件①光从光密介质射入光疏介质. ②入射角等于或大于临界角. 二、全反射棱镜1.形状：截面为等腰直角三角形的棱镜.2.全反射棱镜的特点(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小. 三、光导纤维1.原理：利用了光的全反射.2.构造：由内芯和外套两层组成.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.3.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等.4.光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等.一、全反射当光从水中射向与玻璃的交界面时，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.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质.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.1.全反射现象 (1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①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.②全反射的临界角C 和折射率n 的关系：sin C ＝1n .(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射. 例1 某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )答案 D解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C ＝1n ＝22，得C ＝45°＜θ＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D 正确. 二、全反射棱镜如图所示，已知玻璃的折射率为1.5，甲图中当光线垂直BC 面入射时，光线到达AC 面的入射角是多少？能否发生全反射？乙图中当光线垂直AC 面入射时，光线到达AB 面的入射角是多少？能否发生全反射？答案 45° 能发生全反射 45° 能发生全反射全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式方式一方式二方式三项目光路图入射面AB AC AB全反射面AC AB、BC AC光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)例2空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图2所示.方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是()图2答案 B解析四个选项的光路图如图所示：可知B项正确.三、光导纤维如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成.构成内芯和外套的两种介质，哪个折射率大？为什么？答案内芯的折射率大.因为当内芯的折射率大于外套的折射率时，光在传播时能发生全反射，光线经过多次全反射后能从一端传到另一端.1.构造及传播原理(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图3所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率图3(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像. 2.光导纤维的折射率设光导纤维的折射率为n ，当入射角为θ1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C ＝1n ，n ＝sin θ1sin θ2，C ＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n 2－1. 由图4可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n ＝ 2.图4以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比2大些.例3 如图5所示，AB 为一直光导纤维，A 、B 之间距离为s ，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A 点传输到B 点所用时间为t ，求光导纤维所用材料的折射率n .(已知光在真空中的传播速度为c )图5答案cts解析 设光导纤维所用材料的折射率为n ，则有sin α＝sin C ＝1nn ＝c vt ＝s sin αv ＝s v sin α 由以上三式解得t ＝s c n ·1n＝sn 2c，所以n ＝ct s. [学科素养] 例3是全反射知识的应用，注意挖掘题目中隐含条件，“恰好”“刚好”暗含的条件是入射角等于临界角.本题意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.四、全反射的应用 解决全反射问题的思路(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.(2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据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、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换并进行动态分析或定量计算. 例4 一厚度为h 的玻璃板水平放置，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)，求玻璃板的折射率. 答案1＋(h R －r)2解析 如图所示，从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线射到玻璃板上表面A ′点恰好发生全反射，则有sin C ＝1n又由几何关系：sin C ＝LL 2＋h 2，其中L ＝R －r 联立以上各式解得n ＝L 2＋h 2L＝1＋(h R －r)2.1.(对全反射的理解)(多选)如图6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，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是( )图6 A.假若三条光线中只有一条在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，那么光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线的亮度大 答案 ACD解析 在玻璃砖直径界面，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.假若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 的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此光线cO 不一定能发生全反射，所以选项B 错，C 对；假若光线aO 恰能发生全反射，则光线bO 和光线cO 都不能发生全反射，但光线bO 的入射角更接近于临界角，所以光线bO 的反射光线比光线cO 的反射光线强，即光线bO 的反射光线亮度较大，所以D 对.2.(全反射棱镜)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去.某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n >2)组成，棱镜的横截面如图7所示.一平行于横截面的光线从O 点垂直AB 边射入棱镜，先后经过AC 和CB 边反射后，从AB 边的O ′点射出，则出射光线是( )图7 A.平行于AC 边的光线① B.平行于入射光线的光线② C.平行于CB 边的光线③ D.沿AB 边的光线④ 答案 B解析 由题意可知，等腰直角棱镜的折射率n >2，且sin C ＝1n ，得临界角小于45°，由题图可得，光从空气进入棱镜，因入射角为0°，所以光线不偏折.当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆可知，出射光线是②，即平行于入射光线，故B 正确，A 、C 、D 错误.3.(光导纤维)如图8所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2.若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是( )图8A.n 1<n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcB.n 1<n 2，光通过光缆的时间大于n 1LcC.n 1>n 2，光通过光缆的时间等于n 1LcD.n 1>n 2，光通过光缆的时间大于n 1Lc答案 D解析 光从光密介质射入光疏介质，才可能发生全反射，故n 1>n 2；光在内芯传播的路程s ＝Lsin θ，光在内芯的传播速度v ＝c n 1，所以光通过光缆的时间t ＝s v ＝n 1Lc sin θ，故D 正确.4.(全反射的应用)如图9所示的圆柱形容器中盛满折射率n ＝2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L ＝2H ，在圆心正上方高度h 处有一点光源S ，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S 发出的光，h 应该满足什么条件？图9 答案 H >h ≥(3－1)H解析 要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S 发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像S ′，如图 所示，当光射向水面时，入射角不大于临界角，光线才能射入空气中.则入射角i ≤C ，C 为全反射临界角，则有：sin C ＝1n根据几何关系得：sin i ＝L 2(L 2)2＋(H ＋h )2，且L ＝2H解得：h ≥(3－1)H 故H >h ≥(3－1)H .。

第2课时全反射研究学考·把握考情]知识内容全反射考试要求加试b 教学要求1.区分光疏介质和光密介质2．了解光的全反射现象，知道全反射现象产生的条件3．知道光导纤维和全反射棱镜，了解它们的应用4．会计算全反射临界角知识点一全反射基础梳理]1．光疏介质和光密介质(1)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。

(2)光疏介质与光密介质是相对的。

2．全反射当光从光密介质射向光疏介质时，同时发生折射和反射，如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。

当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。

3．临界角(1)定义：折射角为90°时的入射角叫做临界角。

(2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝1n。

4．发生全反射的条件当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射现象。

要点精讲]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。

(2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。

(3)光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，并不指它的密度大小。

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。

[例题 ] 某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，那么以下光路图中正确的选项是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C ＝1n ＝12，得C ＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，应选项D 正确。

13.2全反射【学习目标】1.知道什么是光疏介质，什么是光密介质；2.理解光的全反射；3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题；4.知道光导纤维及其应用。

【课前预习】1.光密介质和光疏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________介质，折射率较大的介质称为________介质。

光疏介质与光密介质是________。

2．全反射①定义：当光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到________时，折射光________消失，________反射光，这种现象叫做全反射。

这时的入射角叫做________。

②发生全反射的条件：当光从________介质射入________介质时，如果入射角等于或者大于________，就会发生全反射现象。

3．临界角C①光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是________。

②临界角：折射角等于__________时的___________角叫临界角，用C表示，1arcsinCn .【学习过程】任务一：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叫做介质，折射率较大的介质叫做介质。

(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角。

(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。

任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质。

2例题分析：一束光以45求光在该介质中的折射角。

若光是以45°的入射角从该介质入空气中，折射角是多大？如果将入射角增大至60°，折射角又是多大？会有什么现象发生？3.全反射：1.现象（观察实验）：光由介质射入介质时，折射角大于入射角，随着入射角增大折射光线越来越偏离法线，折射光线越来越弱，而反射光线就越来越强。

人教版高二物理教材解析光的反射与折射现象光的反射与折射现象是物理学中的重要概念，对于理解光的行为和光学器件的设计非常关键。

本文将通过对人教版高二物理教材相关内容的解析，深入探讨光的反射与折射现象的原理和应用。

1. 光的反射现象光的反射是指光线遇到边界或界面时，一部分光线从原来的介质中射出，通过反射而改变方向的现象。

人教版高二物理教材指出，光的反射遵循入射角等于反射角的定律，即入射光线和法线的夹角等于反射光线和法线的夹角。

2. 光的折射现象光的折射是指光线由一个介质进入另一个具有不同折射率的介质时，光线方向发生改变的现象。

根据人教版高二物理教材的介绍，光的折射遵循斯涅尔定律，即折射率之比等于两介质界面上两垂线之比。

3. 反射与折射的应用光的反射和折射现象在生活中有广泛的应用。

例如，平面镜的原理就是利用光的反射实现成像，人教版高二物理教材中对平面镜的成像原理和公式进行了详细解析。

此外，折射率的变化也被应用于光学器件的设计中，如透镜、棱镜等，通过光的折射达到不同的光学效果。

4. 光的全反射现象在特定条件下，光从一个折射率较大的介质射入折射率较小的介质时，入射角小于临界角时，光将发生全反射现象。

人教版高二物理教材中对全反射现象的条件、临界角的求解以及实际应用进行了详细说明。

5. 光的光程差与牛顿环光的光程差是指光线在不同介质中传播所经过的路径长度差。

人教版高二物理教材中介绍了光的光程差与牛顿环的关系，以及利用牛顿环测量透明物体表面曲率的原理和方法。

总结：通过对人教版高二物理教材中关于光的反射与折射现象的解析，我们了解到光的反射遵循入射角等于反射角的定律，光的折射遵循斯涅尔定律。

光的反射与折射现象在生活中有广泛的应用，如平面镜的成像和光学器件的设计。

在特定条件下，光还会发生全反射现象，光的光程差与牛顿环也有着重要的应用。

通过对这些内容的学习和实践，我们能更好地理解光的行为和应用于光学领域的相关原理。

高二物理光的反射与折射练习题及答案考察题一：光的反射定律1. 一束光从媒质A射入媒质B，入射角为30°，折射角为45°。

求媒质B的折射率。

解析：根据光的反射定律，入射角、折射角以及两个媒质的折射率之间存在以下关系：n1 × sin(入射角) = n2 × sin(折射角)代入已知数据：n1 = 1（空气的折射率约等于1），入射角 = 30°，折射角 = 45°1 × sin(30°) = n2 × sin(45°)n2 = sin(30°) / sin(45°) ≈ 0.577 / 0.707 ≈ 0.815答案：媒质B的折射率约为0.815考察题二：光的全反射2. 一束光从玻璃射入水中，入射角为45°，已知水的折射率为1.33。

当光从玻璃射入水中的角度大于多少时，会发生全反射？解析：当光从光密介质（如玻璃）射向光疏介质（如水）时，若入射角大于临界角时，会发生全反射。

临界角可以通过折射定律计算：n1 × sin(临界角) = n2 × sin(90°)代入已知数据：n1 = 1.33（水的折射率），n2 = 1（空气的折射率约等于1）1.33 × sin(临界角) = 1 × 1sin(临界角) = 1 / 1.33 ≈ 0.751临界角≈ arcsin(0.751) ≈ 49°答案：光从玻璃射入水中的角度大于约49°时，会发生全反射。

考察题三：光的折射率3. 一束光从空气射入玻璃，入射角为60°，已知空气的折射率为1。

求玻璃的折射率。

解析：根据光的折射定律，入射角、折射角以及两个媒质的折射率之间存在以下关系：n1 × sin(入射角) = n2 × sin(折射角)代入已知数据：n1 = 1（空气的折射率约等于1），入射角 = 60°，折射角 = 90°（光在从光密介质射向光疏介质时，可能存在临界角使得折射角为90°）1 × sin(60°) = n2 × sin(90°)n2 = sin(60°) / sin(90°) ≈ 0.866 / 1 ≈ 0.866答案：玻璃的折射率约为0.866考察题四：光的折射率4. 一束光从水射入玻璃，入射角为30°，已知水的折射率为1.33。