高中物理(新人教版)选择性必修一课后习题：全反射(课后习题)【含答案及解析】

第四章光第2节全反射知识点一全反射1．光疏介质和光密介质(1)光疏介质：折射率较(填“大”或“小”)的介质．(2)光密介质：折射率较(填“大”或“小”)的介质．(3)光疏介质与光密介质是(填“相对”或“绝对”)的．2．全反射现象(1)全反射：光从介质射入介质时，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，只剩下光的现象．(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于时的入射角．光从射入时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝1 n.(3)全反射发生的条件①光从介质射入介质．②入射角临界角．知识点二全反射棱镜1．形状：截面为三角形的棱镜．2．全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生，与平面镜相比，它的反射率很高．知识点三光导纤维1．原理：利用了光的．2．构造：由内芯和外套两层组成．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．3．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．4．光纤通信的优点是传输容量、衰减、抗干扰性及保密性强等．易错易混点一全反射发生条件易错易混点1.1对光密介质和光疏介质认识不清。

例1．下列说法中正确的是( )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，所以任何情况下水都是光疏介质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易错易混点1.1剖析1．光疏介质和光密介质(1)光疏介质和光密介质的比较(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断谁是光疏介质或光密介质．(3)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．例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质．易错易混点1.2对全反射发生条件认识不清。

例2．如图所示为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该玻璃的折射率沿y轴正方向均匀发生变化．现有一单色光a以某一入射角θ由空气射入该玻璃内部，且单色光a在该玻璃内部的传播路径如图中实线所示．则玻璃的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是( )A．折射率沿y轴正方向均匀减小B．折射率沿y轴正方向均匀增大C．折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大D．折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小易错易混点1.2剖析全反射(1)发生全反射的条件：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)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，即折射光线的能量减小，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的能量． 易错易混点二 临界角易错易混点2.1对临界角概念不清晰例3．如图所示，一束入射光AO 从某种介质以入射角α射入空气，以O 点为圆心、R 1为半径画圆C 1，与折射光线OB 交于M 点，过M 点向两介质的交界面作垂线，与入射光线AO 的延长线交于N 点，以O 点为圆心、ON 为半径画另一个圆C 2，测得该圆的半径为R 2，下列说法中不正确的是( )A ．该介质的折射率为R 2R 1B ．若光由介质射入空气发生全反射，则临界角的正弦值为sinC ＝R 1R 2C ．若过圆C 1与界面的交点D 作界面的垂线交圆C 2于P 点，则OP 与法线所夹的锐角等于全反射的临界角D ．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角α，则折射光的强度将逐渐增加 易错易混点2.1剖析临界角(1) 定义：刚好发生全反射(即折射角为90°)时的入射角为全反射的临界角，用C 表示． (2) 表达式：光由折射率为n 的介质射向真空或空气时，若刚好发生全反射，则折射角恰好等于90°， n ＝sin90°sin C ，即 sin C ＝1n.(3) 不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射． 易错易混点2.2对全反射光路图不清晰例4. 一束光以45°的入射角从AB 面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n ＝ 2.试求光在AB 面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路．易错易混点2.2剖析求解全反射问题的思路1．求解全反射问题的步骤(1) 确定光是由光疏介质射入光密介质还是由光密介质射入光疏介质．(2) 若光由光密介质射入光疏介质，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，从而进行动态分析或定量计算．2．求光线照射的范围时，关键是找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找出．确定临界光线时，关键是确定光线在什么位置时入射角等于临界角．针对训练1. (多选)关于全反射，下列说法正确的是( ) A ．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射 B ．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射C ．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射D ．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射2. (多选)如图所示，ABCD 是两面平行的足够大的透明玻璃砖，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( )A ．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3. 水中的空气泡、玻璃中的空气泡，看上去比较亮，对这一现象表述正确的是( ) A ．空气泡对光线有会聚作用 B ．空气泡对光线有发散作用C ．从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的D ．从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的4. 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()5.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是()A．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6. (2022·福州一中月考)如图所示，一玻璃工件折射率为n，左侧是半径为R的半球体，右侧是长为8R、直径为2R的圆柱体，一细光束频率为f，沿半球体半径方向射入工件，最终这束光都能到达圆柱体的右端面，忽略光在圆柱体端面的反射，已知光在真空中的传播速度为c.求：(1)光在玻璃工件中的波长；(2)光在工件中传播的最长时间．7.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()A ．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④8. 如图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( )A ．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 1Lc9. 如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直于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( )A.1sin θ2B.1sin θC.1sin 2θD.12sin θ10. (2020·浙江7月选考)如图所示，圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c ，则( )A ．玻璃砖的折射率为1.5B．O、P之间的距离为2 2RC．光在玻璃砖内的传播速度为3 3cD．光从玻璃到空气的临界角为30°第四章 光第2节 全反射知识点一 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．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．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． 知识点二 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：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． 知识点三 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．4．光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等．易错易混点一全反射发生条件易错易混点1.1对光密介质和光疏介质认识不清。

2.全反射基础巩固1.在医学上,光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部。

内窥镜有两组光导纤维,一组用来把光输送到人体内部,另一组用来进行观察。

光在光导纤维中的传输利用了( )A.光的折射B.光的衍射C.光的干涉D.光的全反射答案:D解析:光导纤维简称光纤,是利用全反射的原理来传播光信号的,通常光纤是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。

2.(多选)关于全反射,下列说法正确的是( )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,是因为光从水或玻璃射向气泡时,在界面发生全反射答案:CD解析:发生全反射时,反射光线的能量等于入射光线的能量,没有折射光线,A错;由发生全反射的条件知B错,C对;D项中射向气泡的光线经全反射反射回来进入人眼,相对于其他物体而言有更多的光反射到人眼中,故看起来特别亮,故D对。

3.如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,图中能正确描述其光路的是( )答案:A解析:光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于等于临界角时才会发生全反射现象,而玻璃相对于空气是光密介质,故B项错;由折射定律可知,光由空气射入玻璃,入射角大于折射角,D项错;由光路可逆原理可知,光由玻璃射入空气,入射角小于折射角,C项错,故A项对。

4.右图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n1,外层材料的折射率为n2。

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,下列判断正确的是( )A.n 1<n 2,光通过光缆的时间等于n 1l cB.n 1<n 2,光通过光缆的时间大于n 1l cC.n 1>n 2,光通过光缆的时间等于n 1l cD.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=l sinθ,光在内芯的传播速度v=cn 1,所以光通过光缆的时间t=sv =n 1l csinθ,故D 正确。

全反射(建议用时：45分钟)[基础达标练]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E．光从光密介质射入光疏介质有可能不发生全反射解析：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：BDE2．如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃，AB面和CD面平行，它们是玻璃和空气的界面，设为界面1和界面2.光线从界面1射入玻璃砖，再从界面2射出，回到空气中，如果改变光到达界面1时的入射角，则()A．只要入射角足够大，光线在界面1上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面2上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面1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2上都不可能发生全反射现象E．光线穿过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移解析：在界面1，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；在界面2，光由玻璃砖进入空气，是由光密介质进入光疏介质，由于界面1和界面2平行，光由界面1进入玻璃后再到达界面2，在界面2上的入射角等于在界面1上的折射角，因此入射角总是小于临界角，也不会发生全反射现象．答案：CDE3．光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图所示．下列论述正确的是()A．光在介质1中的传播速度较大B．光在介质2中的传播速度较大C．光从介质1射向两种介质的交界面时，不可能发生全反射现象D．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E．光从介质2射向两种介质的交界面时，不可能发生全反射现象解析：光从介质1进入介质2的光路如题图，入射角大于折射角，即从光疏介质入射到光密介质，所以光线在介质1中传播速度较大，A对B错．光线从光密介质到光疏介质可能发生全反射即从介质2到介质1，CD对，E错．答案：ACD4．下列现象中是由于全反射造成的是()A．露珠在阳光下格外明亮B．直棒斜插入水中时，呈现弯折现象C．海市蜃楼D．在炎热夏天的柏油马路上，远处的路面显得格外明亮E．水杯盛水后，看上去杯子变浅解析：答案：ACD5．如图所示，一束光从空气中射向折射率n＝2的某种玻璃的表面，i表示入射角，则下列说法中确的是()A．当i＞45°时会发生全反射现象B．无论入射角是多大，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＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直E．当入射角i＝arctan22时，反射光线跟折射光线恰好垂直解析：当入射光由光疏介质射入光密介质时，无论入射角多大，都不会发生全反射，故A项错误．由n＝sin isin r＝2，当i＝90°时，r＝45°，故B项对．由sin i sin r＝2，当r＝30°时，i＝45°，C项对．由i＝arctan2，得到tan i＝2，设折射角为r，从而求出sin i＝cos r＝63，cos i＝sin r＝33，可知i＋r＝90°，反射光线跟折射光线恰好垂直，D项也对．答案：BCD6．下列说法正确的是()A．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像将比物体所处的实际位置高B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的C．玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮，是由于光的全反射D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大E．小孔成像是根据光的全反射解析：由于光的折射，当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体的实际位置高，选项A正确；光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，选项B正确；玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮是由于光在裂缝处发生全反射造成的，选项C正确；海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小，选项D错误．小孔成像是光的直线传播，E错误．答案：ABC7．自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，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．尾灯的构造如图所示，则汽车灯光射过来，在尾灯的________(选填“左”或“右”)表面发生全反射．答案：左8．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°.画出光路图．解析：因为玻璃的折射率n＝1.5，设全反射的临界角为C，则有sin C＝1n＝23.而题中sin 45°＝2 2所以45°＞C，故发生全反射．答案：[能力提升练]9．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB 为直角边，∠ABC＝45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射率为1.5，P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏．若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则()A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B．在BC面无光线射出C ．屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度D ．屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度E ．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 解析：因sin C ＝1n ＝23，所以45°＞C ，光在BC 面上发生全反射，A 选项错误．B 选项正确．光经BC 面全反射后垂直AC 面由ADC 进入空气，折射角大于入射角，故所有从曲面ADC 射出的光线都向ADC 的中央方向偏折，如图所示，屏上亮区宽度小于AC 边长度，又AB 边与AC 边长度相等，故C 、E 选项正确，D 选项错误．答案：BCE10．如图所示，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：(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 r sin i ①代入数据得n ＝ 3. ② (2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角Csin 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＝3 3R.答案：(1)3(2)3 3R11．半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为2，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°，一束与MN平面成45°角的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN平面上射出的光束的宽度为多少．解析：如图所示，进入玻璃中的光线①垂直于半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射．光线①左侧的光线(如光线②)经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出．光线①右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出．最右边射向半球面的光线③与球面相切，入射角i＝90°，由折射定律知sin r＝sin in＝22，则r＝45°.故光线③将垂直于MN射出．所以在MN面上射出的光束宽度应是OE＝R sin r＝2 2R.答案：2 2R12．一厚度为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：根据全反射规律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)设为θ，且sin θ＝1n .根据几何关系得：sin θ＝L h 2＋L 2而L ＝R －r联立以上各式，解得n ＝1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2. 答案：1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2。

4.2 全反射学习目标：1．知道光疏、光密介质概念，并知道它们的相对性。

2．知道全反射定义，掌握发生的条件，能解释有关现象，并能计算有关问题。

3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图。

4．了解全反射现象的应用。

重点：1．全反射产生的条件。

2．临界角的概念及其应用。

难点：临界角的概念、临界条件时的光路图及解题方法。

知识点一、光疏介质和光密介质1．定义（1）光疏介质：折射率较小的介质。

（2）光密介质：折射率较大的介质。

2．对光疏介质和光密介质的理解（1）相对性：光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义。

例如：水晶（n ＝1.55）对玻璃（n ＝1.5）是光密介质，而对金刚石来说（n ＝2.427），就是光疏介质。

同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的。

（2）与介质密度无关：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。

例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质。

（3）同一种光在光疏介质中传播速度大于在光密介质中，但折射率小。

（4）折射特点：光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。

【题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【答案】BD【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。

知识点二、全反射1．定义：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，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射，这时对应的入射角叫做临界角。

课时分层作业(十六)全反射◎题组一对全反射的理解1．下列现象或应用不属于全反射的是()A．露珠或喷泉的水珠，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．用光导纤维传输信号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B[露珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下在部分位置发生全反射，所以格外明亮，选项A属于全反射；直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由光的折射形成的，选项B不属于全反射；光导纤维传输信号利用了全反射，选项C属于全反射；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，是由于发生了全反射，选项D属于全反射。

] 2．如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、集市、庙宇等出现在空中，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，这就是“蜃景”。

下列有关“蜃景”的说法中错误的是()A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小C．A是“蜃景”，B是景物D．C是“蜃景”，D是景物B[沙漠里下层空气温度比上层高，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，远处的景物发出的光线射向沙漠地表时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入下层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到倒立的景物，从而产生了沙漠“蜃景”现象。

海面上的上层空气的温度比下层空气的温度高，故海面上的上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，近处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层返回折射率较大的下一层，从而产生“蜃景”现象。

故A、C、D正确，B错误。

]3．已知某种介质的折射率n＝2，在这种介质与空气的交界面MN上有光线入射，如图所画的光路中，哪个是正确的(MN上部是空气，MN下部是介质)()A BC DC[首先判定是否发生全反射，sin C＝1n ＝12，临界角C＝45°，当光从光密介质射向光疏介质且入射角θ≥C时发生全反射，故A、B错误；由题中D图知：入射角θ2＝30°，折射角θ1＝60°，所以n＝sin θ1sin θ2＝3＞2，故D错误；由折射率n＝sin θ1sin θ2知，只有C光路图正确。

第四单元光第2课全反射一、基础巩固1．光线在空气和玻璃的分界面上发生全反射的条件是（）A．光从空气射到分界面上，入射角足够小B．光从空气射到分界面上，入射角足够大C．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大D．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小【答案】C【解析】全反射是光从光密媒质向光疏媒质入射时入射角足够大时才会发生的，玻璃是光密媒质，空气是光疏媒质；故C正确，ABD错误，故选C．2．华裔科学家高锟因在“有关光导纤维用于光学通信方面”取得了突破性成就而获得2009年诺贝尔物理学奖。

利用光导纤维进行光纤通信所依据的原理是（）A．光的全反射B．光的折射C．光的干涉D．光的色散【答案】A【解析】光导纤维进行光学通信利用光在不停地发生全反射，故A正确，BCD错误。

3．一束单色光照射到空气与水的界面，下列光路可能发生的是（）A．B．C．D．【答案】C【解析】光线从空气折射到水中时，折射角应小于入射角，故AD错误；当入射角小于临界角时，光线在平直面上既发生反射，又发生折射，光线从水折射到空气中时，折射角应大于入射角，折射光线与入射光线分居在法线两侧，故B错误；若入射角大于等于临界角，则光线在平直面上发生全反射，没有折射光线，故C正确；故选C．4．如图所示，一束光线从玻璃射向空气，入射角为45°．已知该束光从玻璃射向空气时的临界角为42°，下列四幅光路图中正确的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】玻璃的临界角为C=42°．由图光线从玻璃射入空气时入射角为i=45°＞C，所以光线将在玻璃与空气的界面上发生全反射，光线全部反射回玻璃．故选A．5．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，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．此“水面”存在，但在较远的地方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，使地表空气温度升高，折射率小，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率大，发生全反射【答案】C【解析】试题分析：酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近层的空气温度比上层高，密度比上层小，折射率也比上层小，光照射到地面时发生全反射，人在远处观察仿佛是一片水面，但此“水面”不存在，也不人产生的幻觉．故ABD错误，C正确．故选C.6．光导纤维由“内芯”和“包层”两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端进入，从另一端射出．下列说法正确的是（）A．内芯的折射率大于包层的折射率B．内芯的折射率小于包层的折射率C．不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射【答案】A【解析】光线在内芯和包层的界面上发生全反射，知光从光密介质进入光疏介质，则内芯的折射率大于包层的折射率，A正确，B错误；不同频率的光在界面上发生全反射，知经过的路程相同，根据cvn=知光在介质中传播的速度不同，则传播的时间不同，C错误；根据1sin Cn=知折射率越大，临界角越小，红光的折射率小，则临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能在分界面上发生全反射，D错误。

3.光的全反射课后训练巩固提升基础巩固1.(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增大,折射光线的强度随入射角的增大而减小,当入射角等于临界角时,光线恰好发生全反射,故折射光线的强度等于零。

2.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( ),在斜边发生全反射,故选项A正确。

3.(多选)如图所示,一束平行光从真空垂直射向一块半圆形玻璃砖的底面,下列说法正确的是( )A.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处发生全反射,因而光束沿直线平行射到半圆面上,其中通过圆心的光线将沿直线穿过,不发生偏折;由中心向两侧,光从半圆面进入真空时的入射角逐渐增大并趋于90°,当入射角等于或大于临界角时,会发生全反射,故选项B、C、D正确,A错误。

4.在完全透明的水下某深度处,放一点光源,在水面上可见到一个圆形透光平面,如果透光圆面的半径正在匀速增大,如图所示,则光源正在( )A.匀加速上升B.匀加速下沉C.匀速上升D.匀速下沉,所以圆形透光半径r=dtanC,因为r是匀速变大,所以d也是匀速变大的,故光源是在匀速下沉,所以选项D正确。

5.(多选)一块两个折射面平行的玻璃砖置于空气中,一束光线射到一个折射面上,最后从另一折射面射出。

现不断增大入射光线的入射角i,如图所示,以下说法正确的是( )A.光线不可能在ab面发生全反射B.光线可能在ab面发生全反射C.光线不可能在cd面发生全反射D.光线可能在cd面发生全反射,光线从空气射入玻璃不可能发生全反射,选项A正确,B错误;玻璃砖两个折射面平行,由数学知识可知光从玻璃砖射入空气时的入射角等于光从空气射入玻璃砖时的折射角,应用折射定律可知光从cd面射出时的折射角等于i,选项C正确,D错误。

第四章光2 全反射基础过关练题组一对光的全反射的理解1.(多选)关于全反射,下列说法正确的是( )A.光只有从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射现象B.光只有从光疏介质射向光密介质时才可能发生全反射现象C.光只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时才可能发生全反射现象D.光只有从折射率小的介质射向折射率大的介质时才可能发生全反射现象2.酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,你会看到在一定距离处,地面显得格外明亮,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,它却随你靠近而后退。

对此现象,下列解释正确的是(深度解析)A.出现的是“海市蜃楼”,是光的折射造成的B.“水面”不存在,是由于酷热难耐,人产生的幻觉C.太阳光辐射到地面,使地表温度升高,折射率变大,发生全反射D.太阳光辐射到地面,使地表温度升高,折射率变小,发生全反射3.(多选)下列说法正确的是( )A.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体的像比物体所处的实际位置高B.光纤通信是一种现代通信手段,它是利用光的全反射原理来传递信息的C.在光的照射下,玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮,是由于光的全反射D.海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大E.小孔成像是由于光的全反射4.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。

下列说法中正确的是( )A.光从真空射入介质后,频率不变B.此介质的折射率等于√2C.入射角大于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5.(多选)已知某单色光在某介质中发生全反射的临界角为C,则( )A.该介质对此单色光的折射率等于1sinCB.此单色光在该介质中的速度等于c·sin C(c是光在真空中的传播速度)C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin C 倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的1倍sinC6.(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108 m/s,光从该介质射向空气时( )A.发生全反射的临界角是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°7.(多选)如图所示,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。

第四章光2 全反射基础过关练题组一全反射1.在观察光的全反射实验中,用激光笔从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O点,发现有OB、OC两条细光束。

当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ,OB、OC也会随之转动。

则()A.光束OB顺时针转动的角度大于θB.光束OC逆时针转动的角度小于θC.光束OB逐渐变亮D.光束OC逐渐变暗2.(2024甘肃天水第一中学月考)一束光线从折射率为1.8的玻璃射入空气,在界面上的入射角为45°。

以下四幅光路图中正确的是()3.(多选题)(2024广东深圳期末)如图所示,光束PO从半圆形玻璃砖的圆心O射入后分成Ⅰ、Ⅱ两束,分别射向玻璃砖圆弧面上的a、b两点。

比较Ⅰ、Ⅱ两束光,下列说法正确的是()A.玻璃砖对光束Ⅰ的折射率更大B.光束Ⅰ在玻璃砖中传播的速度更大C.光束Ⅰ在玻璃砖里传播的时间更长D.增大光束PO的入射角θ,光束Ⅰ先发生全反射4.(教材习题改编)在潜水员看来,岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里,设这个圆锥的顶角为α,则sin α为(已知水的折射率为n)()A.√n2−1n2B.2√n2−1n2C.1n D.2n5.(多选题)(2023重庆南开中学期末)如图所示,三棱镜的横截面为等腰三角形,顶角α为锐角,光线由空气射到三棱镜左侧面的A点,入射光线被约束在过A点的法线下方,不管入射角i取多大值,从A点入射的光线均能从三棱镜右侧面射出。

不考虑光线在三棱镜内部的反射,三棱镜的折射率为√2,则α的取值可能是()A.30°B.40°C.50°D.60°6.(2024江苏南通期中)如图甲所示,椭圆有这样的光学特性:从椭圆的某一焦点发出的光线经椭圆反射后必经过另一焦点。

如图乙为透明椭球体的截面图,焦距为2f,长轴为2a,左焦点F1处有一光源发出的光射向C点恰好发生全反射,已知光在真空中的速度为c,求:(1)椭球体的折射率n;(2)光线第一次返回左焦点F1的时间t。

高中物理选择性必修一第四章光第二节全反射课后习题答案1.光由折射率为1.5的玻璃和2.42的金刚石进入空气时的临界角各是多大？解析：根据临界角公式sinC=1n，可知光由玻璃进入空气时的临界角为：C1=arcsin11.5=arcsin23；光由金刚石进入空气时的临界角为：C1=arcsin12.42=arcsin50121。

2.光从折射率为√2的介质中以40°的入射角射到介质与空气的交界面上时，能发生全反射吗？解析：根据临界角公式sinC=1n，可知，C=45°，由于以40°的入射角射到介质与空气的交界面上时，小于临界角，故不能发生全反射.3.下图是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，画出光路图确定射出光线。

注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。

解析：4.如图所示，光导纤维可简化为长玻璃丝的示意图，玻璃丝长为l，折射率为n（n<√2）。

AB代表端面。

为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面。

求光在端面AB上的入射角θ应满足的条件。

解析：设光线在端面AB上C点(见图)的入射角为i，折射角为r，由折射定律，有①设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为，为了使该光线可在此光导纤中传播，应有②式中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足③由几何关系得④由①②③④式通过三角变换得（2）求解光在玻璃丝内全反射传播所需的最长时间。