第十三章 2 全反射 学案

2 全反射互动课堂疏导引导1.对全反射的理解（1）全反射光从光密介质射向光疏介质时，当入射角超过某一角度C （临界角）时，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射.（2）临界角C折射角等于90°时的入射角叫做临界角.特别地，当光从某种介质射向真空（或空气）时，临界角C 满足：.sin 1sin 90sin CC n ==︒ (3)全反射的条件①光线从光密介质射入光疏介质.②入射角大于或等于临界角.（4）从能量角度看，光在两种介质分界面上发生反射和折射时，若不计介质的吸收，入射光能量会分配成反射和折射两部分，其中反射光能量随着入射角的增大而增强，折射光能量则随着入射角的增大而减弱.当发生全反射时，折射光能量等于零，入射光能量完全转化为反射光的能量.因此，当入射角越小时折射光越强，而反射光越弱.这正是我们看水底处物体时感到垂直下视时看得最清楚，而斜视时感到有些模糊的原因.2.光导纤维（1）作用：传递声音、图像及各种数字信号.（2）原理：光在折射率不同的两种物质的交界面处发生全反射.（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（传输距离长）、抗干扰能力强.(5)实际应用：光纤通信、医用胃镜等.3.理解光密介质和光疏介质（1）任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质.（2）光密介质与光疏介质是相对的，同一种介质，到底是光密介质还是光疏介质是不确定的.例如，玻璃相对水而言是光密介质，而相对金刚石而言则是光疏介质.（3）光密介质与光疏介质是由两种介质的折射率相对大小决定的，而不是取决于密度的大小，光密介质的折射率较大，但密度不一定较大.例如，酒精（n=1.36）相对于水（n=1.33)是光密介质，但酒精的密度却小于水的密度.（4）列表比较射角；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. 活学巧用1.在一个圆形轻木塞的中心插上一枚大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，如图13-7-1（a)，量出针露出的长度为d ，木塞的半径为r ，求水的折射率.图13-7-1思路解析：在调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，这个现象是光的全反射现象.产生全反射的条件有两个：（1）光从光密介质射向光疏介质；（2）入射角i 大于或等于临界角C.当光从某种物质射向真空（或空气）时，其临界角C 有： sinC=n 1,n C 1arcsin =(n 为介质对光的折射率） 作图如图13-7-1（b)，当A 发出的光到达B 点时恰以临界角C 入射，因此sinC=n 1,在△AOB 中：tanC=d r ，而tanC=11sin 1sin 22-=-n CC 得r r d n 22+=. 答案：rr d n 22+= 2.如图13-7-2所示，A 、B 两点之间的距离为s ，在两点间连接一直光导纤维，一束光从纤维中间射入，在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射现象，由A 点传输到B 点所用的时间为t.求光导纤维的所用材料的折射率.图13-7-2思路解析：设光线射到界面上入射角为α，光纤材料折射率为n ，光在其中的传播速度为v ，则由全反射条件：n1sin =α ① vc n =② 又光在光纤中传播光程：αsin s s =' ③ 且v s t '= ④ 解①②③④得.sct n = 答案：s ct。

13.2全反射导学案【学习目标】1.知道光疏介质和光密介质。

2.知道光的全反射现象。

3.知道介质的临界角与该种介质的折射率之间的关系式。

4.知道全反射现象的一些实际应用。

【重点难点】掌握临界角的概念和发生全反射的条件;全反射的应用，对全反射现象的解释.【课前预习】1.物理学中，把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质。

2.光疏介质和光密介质是相对的，第题中，水相对空气是光密介质，但是它相对玻璃是光疏介质。

3.根据折射定律可知，光从空气射入水中时，入射角大于折射角；而光从水中射入空气中时，入射角小于折射角。

由此得到一个很重要的结论：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。

4.观察演示实验；由实验可以看出，当光沿着半圆形的玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，另一部分光反射回玻璃砖内，当逐渐增大入射角时，会看到空气中的折射角在增大，并且折射光线离法线越来越远，而且折射光线越来越弱，反射光线越来越强，当入射角增大到某一角度，使折射角大到°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做光的全反射。

5.我们把刚好发生全反射时（即折射角等于°时）的入射角叫做这种介质的临界角；因为发生全反射时折射角大于入射角，所以只有光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射。

例：某种介质的折射率为，临界角为，则根据临界角是折射角等于°时的入射角，再根据折射定律及光路可逆可得： 【典题探究】知识点一 全反射现象例1.如图所示，是两面平行的透明玻璃砖，面和面平行，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( )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答案：CD误区警示 有的同学认为在界面Ⅱ，光由光密介质进入光疏介质，只要入射角足够大，就可能发生全反射现象.这是错误的，错误的原因在于孤立地讨论光在界面Ⅱ能否发生全反射现象，而没有认识到光是由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，到达界面Ⅱ时光的入射角等于在界面Ⅰ的折射角，它的大小是受到折射定律限制的，因此在界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角.°空气 介C C n sin 1sin 90sin ==ο知识点二 折射与全反射例2.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csinC ·（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sinC 倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的Csin 1倍 答案：ABC例3.半径为的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，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°，一束光以与平面成°角的方向射向半圆柱形玻璃，求能从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垂直半球面，沿半径方向直达球心位置，且入射角等于临界角，恰好在点发生全反射.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，射到面上的入射角均小于临界角，能从面上射出.最右边射向半球的光线③与球面相切，入射角°，由折射定律知：n i sin 22，则°.故光线③将垂直射出.所以在面上射出的光束宽度应是22. 答案：22 巧解提示 先画出光路图，再进行分析，分析时要注意全反射的条件，并要注意应用几条特殊的光线来分析问题.知识点三 全反射现象的应用例4.如图所示，一根长为的直光导纤维，它的折射率为.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？（设光在真空中的光速为） 答案：cL n 2。

§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。

学习重点、难点 重点：全反射条件，临界角概念及应用。

难点：临界角概念、临界条件时的光路图及解题。

一、引入新课完成右图两幅光路图。

（注意反射光线及入射角与折射角的大小） 二、全反射 1、光疏介质与光密介质 ①光疏介质：。

②光密介质： 。

指出上图中的光疏介质为 ，光密介质为。

若光从玻璃射向水中时，光疏介质与光密介质分别为 、 。

所以光疏介质与光密介质是。

③由折射率的定义式及折射率与速度的关系推导光疏介质与光密介质中的角度及光传播的速度大小。

（设入射角为θ，光疏介质与光密介质的折射率分别为n 1、n 2，折射角分别为θ1、θ2，速度分别为v 1、v 2） ∵11θsin θsin v c n 1== 22θsin θsin v cn 2== 又∵n 1＜n 2 ∴θ1＞θ2 v 1＞v 2可得：光在光疏介质中的传播速度比光密介质中的传播速度 ，在光疏介质中的角度比光密介质中的角度 ，即光从光疏介质进入光密介质时，折射角 入射角；光从光密介质进入光疏介质时，折射角 入射角。

2、全反射 阅读课文回答下列问题： ①当光从光密介质射向光疏介质时，若增大入射角，折射角会如何变化？ ②折射角与入射角中哪个角会先增大到90°？此时只有什么光线？（折射角、反射光线）全反射： 临界角： ，常用 表示。

根据折射率的定义推导临界角与折射率的关系：nC 1sin =3、发生全反射的条件① 。

② 。

4、自然界中的全反射现象：水或玻璃中的气泡看起来特别的明亮；海市蜃楼；沙漠蜃景。

三、全反射现象的应用 1、全反射棱镜 优点： 。

2、光导纤维 结构： 、 。

优点： 。

) 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2、右图所示，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。

第2课时 全反射[研究选考·把握考情]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。

【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°，则下列光路图中正确的是(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，故选项D 正确。

答案 D知识点二 全反射棱镜[基 础 梳 理]1.定义：用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜。

选修3-4 第十三章第2节《全反射》制作人：宋祖伟审核人：康继光赵方贤一、上节知识体系检测1、反射定律2、折射定律3、折射率4、折射率与光的传播速度的关系：二、教学目标1、理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；2、掌握临界角的概念和全反射条件；3、了解全反射的应用。

三、教学重点难点教学重点：临界角的概念及全反射条件教学难点：全反射现象的应用四、教学过程（1）光密介质、光疏介质任意两种介质相比较，我们把折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。

举例说明光密介质和光疏介质是相对的。

（2）全反射现象演示实验：激光束射向半玻璃砖，观察反射、折射现象。

设疑：如果入射角变大，反射光线和折射光线可能怎么变化呢？①反射光，折射光全部消失。

②反射光消失，只有折射光线。

③折射光线消失，只有反射光线。

第一种假设是不合理的，因为光传播的是能量，若反射光线折射光线全部消失显然违反能量守恒观点。

第二种假设也不能成立，在学习反射定律时，知道，不论透明还是不透明物体都要反射一部分射到它表面的光，所以必定有反射光线存在。

第三种假设有可能存在。

视频：实验验证，转动光具盘，增大入射角，观察反射光线和折射光线。

分析总结：随着入射角逐渐增大，折射角也逐渐增大，但折射角总是大于入射角。

同时还观察到，折射光线越来越暗，越来越接近90o，当入射角增大到一定值时折射光线消失，只剩下入射光线、反射光线。

继续增大入射角时，仍然观察不到折射光线。

（3）临界角实验分析：要发生全反射现象对入射角大小有一定的要求，我们把折射角为90°时的入射角叫做临界角。

学生推导：设光从某种折射率为n的介质设向空气或真空时的入射角恰好是临界角C，此时的折射角r=90°。

由折射定律sinC/sinr=1/n，因为sin90°=1，则sinC=1/n。

（4）全反射条件演示实验：观察光从空气射向玻璃和光从玻璃射向空气时能否发生全反射，发生全反射的条件。

全反射教学设计一、教学目标1、知识技能（1）知道什么是光疏介质，什么是光密介质，理解光的全反射；（2）理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关问题；( 3 ) 知道光纤及其应用。

2、过程与方法（1）会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质的光路图；（2）会判断是否发生全反射并画出相应的光路图；（3）会用全反射解释相关现象，会计算各种介质的临界角。

3、情感态度与价值观（1）体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法；（2）通过对蜃景现象的学习再次明确一切迷信或神话只不过是人们未能明确了科学真相时才托付于自然力的一种做法。

二、教学重点全反射条件临界角概念及应用三、教学难点临界角概念临界条件时的光路图及解题四、教学方法猜想法实验法归纳法讲练结合法小组合作五、教学器材Ppt课件半圆形玻璃砖激光笔量角器全反射棱镜六、课时安排一课时七、教学过程1、新课导入Ppt展示海市蜃楼，沙漠蜃景图片教师：同学们如何看待海市蜃楼和沙漠蜃景现象呢？学生1：由于光的折射形成的；学生2：是蛟龙吐气形成的；学生3：是神仙居住的地方；...........教师引导：所谓的蛟龙吐气等解释只不过是人们在未能明确科学真相时才托付于自然力的一种做法，海市蜃楼以及沙漠蜃景其实是一种光学现象，学习完本节课后我们再来试着一起从科学的角度解释。

（板书：全反射）2、新课讲解（1）光疏介质和光密介质教师：光由空气进入介质时入射角和折射角谁大谁小？学生：入射角大于折射角。

教师：那光由水进入玻璃砖时入射角和折射角的大小怎么确定呢？学生:..............环节一布置任务：请同学们自行阅读课本节内容的前两段内容，回答刚刚的问题，并且完成ppt所展示的表格。

环节二学生自学环节三学生展示自学结果环节四教师点拨一种介质是光疏介质还是光密介质是相对的环节五随堂测试教师：光由玻璃进入空气时折射角和入射角谁大谁小？学生：玻璃相对于空气是光密介质，光由光密介质进入光疏介质时折射角大于入射角，所以光由玻璃进入空气时折射角大于入射角。

天津市咸水沽第一中学刘连瑞第十三章 2 全反射学案学习目标：1.知道什么是光疏介质和光密介质2.理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件3.理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角4.会用全反射的有关知识解释物理现象学习过程一．什么是光疏介质？什么是光密介质？（预习自学）1.光疏介质：2.光密介质：完成下列光路图总结：光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角．二.全反射（实验引导，师生共同探究）1．什么是全反射现象？2．临界角(1)定义(2)试由折射定律推导光由某介质射向真空（或空气）时临界角与折射率的关系？3．发生全反射的条件是什么？(1)(2)三．解释现象（小组讨论交流）1.潜水员（鱼）眼里的世界？根据光的折射知识推导圆锥的顶角有多大？2．为什么水中的气泡更加明亮？四．应用1.什么是全反射棱镜？用途?全反射棱镜的优点是什么？2.光导纤维结构：原理：用途：小结：解题指导例题 1.光在某种介质中的传播,介质的折射率为2，若要使光从此介质射向真空时发生全反射，则入射角不可能的值是：( )A.150B. 300C. 450D. 600例题2.如图所示，一束光以45°的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60°角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。

由此可知，该棱镜材料的折射率为________，该棱镜的顶角θ的大小为________例题3.若光导纤维的折射率为n,在端面上入射光满足什么条件，才能使光在光导纤维中不断发生全反射，从一端传输到另一端？作业：1.查资料用全反射原理对宝石进行鉴定的方法？2.查资料用全反射原理解释大气中的海市蜃楼、马路看起来为什么湿等现象？3.观察自行车尾灯的内部结构，分析它的工作原理。

高中物理第13章2全反射学案新人教版选修342 全反射[学习目标] 1.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象.2.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．(重点)3.了解全反射棱镜和光导纤维．一、全反射1．光密介质和光疏介质光疏介质 光密介质 定义 折射率相对较小的介质折射率相对较大的介质传播 速度 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 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(1)全反射及临界角的概念①全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，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． (2)全反射的条件要发生全反射，必须同时具备两个条件： 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． (3)临界角与折射率的关系光由介质射入空气(或真空)时，sin C ＝1n(公式)．二、全反射的应用1．全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射改变光的方向．2．光导纤维：由折射率较大的内芯和折射率较小的外套组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(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)光从密度大的介质射入密度小的介质时一定能发生全反射． (×) (4)全反射棱镜和平面镜都是根据全反射原理． (×) (5)光纤通信的主要优点是容量大．(√)2．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，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是( )A ．从玻璃射入水晶B ．从水射入二硫化碳C ．从玻璃射入水中D ．从水晶射入水E ．从玻璃射入二硫化碳ACD [发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故A 、C 、D 正确．]3．华裔科学家高锟被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．内芯的折射率比外套的________，光传播时在内芯与________的界面上发生全反射．[解析] 光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射． [答案] 大 外套全反射1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(n ＝2.42)来说，就是光疏介质．同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，不是绝对的．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．由v ＝cn可知：光在光密介质中传播速度比在光疏介质中要小． 光在两种介质中传播时，由折射定律可知：n 1sin θ1＝n 2sin θ2，n 1v 1＝n 2v 2，由此可知：当光从光密介质传播到光疏介质时，折射角大于入射角；当光从光疏介质传播到光密介质时，折射角小于入射角．光在光疏介质中传播的速度大于光在光密介质中传播的速度．2．对全反射的理解(1)全反射是光的折射的特殊现象，全反射现象还可以从能量变化角度加以理解．当光从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射．(2)全反射遵循的规律：光从光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行．【例1】 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，如图所示，该材料的折射率是多少？[解析] 如题图所示，根据折射定律：n ＝sin 60°sin r① 由题意可知sin C ＝1n② 而C ＝90°－r ③由②③得cos r ＝1n④而cos r ＝1－sin 2r ， 代入④得1－sin 2r ＝1n⑤联立①和⑤解得n ＝72. [答案]72解答全反射类问题的技巧(1)光必须从光密介质射入光疏介质． (2)入射角大于或等于临界角．(3)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．1．下列选项所示光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)( )[解析][答案]BDE全反射的应用1(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)反射时失真小，两种反射情况如图甲、乙所示．2．光导纤维的结构与应用实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，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，使反射光的能量最强，实现远距离传送．因此，光信号能携带着声音、图像以及各种数字信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信，其主要优点是容量大，衰减小，抗干扰性强等．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体的胃、肠等器官内部，如图所示．【例2】 如图所示，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，从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的光速为c )[解析] 该题考查光导纤维的全反射及光速问题．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 1n .光在光导纤维中传播的路程为d ＝L sin C＝nL ，光在光导纤维中传播的速度为v ＝c n ，所需的最长时间为t max ＝nL c n＝n 2Lc.[答案] n 2Lc对光导纤维折射率的要求设光导纤维的折射率为n ，当入射光线的入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全发射，如图所示，则有：sin C ＝1n ，n ＝sin θ1sin θ2，C ＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n 2－1.由图可知：(1)当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小．(2)当θ1＝90°时，若θ＝C ，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即有n ＝2，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率．(3)由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维折射率要比2大些．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，其框外光线如图所示，方框内有两个折射率为n＝1.5的全反射玻璃棱镜．在框内画出两个棱镜的放置方式并作出光路图．[答案]课堂小结知识脉络1.光疏介质、光密介质、光的全反射现象．2．产生全反射的条件，解释全反射现象，计算临界角．3．全反射棱镜及其应用，光导纤维的工作原理.。

全反射疱丁巧解牛知识·巧学一、全反射现象1.光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质.要点提示 光若从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角.深化升华 同一种介质，到底是光密介质还是光疏介质是不确定的.例如玻璃相对水而言是光密介质，而相对金刚石而言是光疏介质.不能盲目地说哪一种介质就是光疏介质，哪一种介质就是光密介质.光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，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. 辨析比较 光疏介质和光密介质的比较（1）定义：光从介质1射入介质2时，入射角i 与折射角r 的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n 21表示.若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率是该介质的绝对折射率，通常用n 表示.（2）规律：n 21=r i sin sin =21v v =c v c v //21=211/1n n -=12n n ,n 12=21n n ， 故n 12=121n ,n 1v 1=n 2v 2,n 1sini=n 2sinr. 学法一得 本书中以后所得到的折射率都是指绝对折射率，所研究的折射问题都是光在真空（或空气）中与其他介质中的传播.3.全反射光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射角会增大到90°，此时折射光将怎样传播呢？实验证明，当折射角达到90°时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原介质；当入射角再增大时，入射光仍被界面全部反射回原介质，这种现象叫做全反射.（1）临界角的定义：折射角为90°时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用C 表示. 学法一得 光从光密介质射向光疏介质时，只要入射角大于临界角，一定会发生全反射现象. 深化升华 一般情况下，光由一种介质到达另一种介质时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介质中，而另一部分则进入其他介质中，发生全反射时，光的能量全部反射回原介质中.（2）临界角C 的表示式：由折射定律知，光由某介质射向真空（或空气）时，若刚好发生全反射，则n=C sin 90sin ︒=C sin 1,所以sinC=n1. （3）对“海市蜃楼”的解释：由于空气中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”.在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、山峦重叠等景象，这种景象的出现是有原因的.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，海面上空气的温度比空中低，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，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大.我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图13-7-2所示，下层的折射率较大.远处的景物发出的光线射向空中时，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中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层，在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像.这就是海市蜃楼的景象.如图13-7-3所示.图13-7-2图13-7-34.光纤通信全反射现象在通信中有重要的作用，光导纤维之所以能传光、传像，就是利用了光的全反射现象，光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1—100 μm左右.如图13-7-4所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在两层的界面上经多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图象，如图把许多（上万根）光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列，就可以传输图象.图13-7-45.全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.全反射棱镜是一种特殊的棱镜.如图13-7-5中的等腰直角三角形ABC表示一个全反射棱镜的横截面，它的两直角边AB 和BC表示棱镜上两个互相垂直的侧面.如果光线垂直地射到AB面上，光在棱镜内会沿原来的方向射到AC面上，由于入射角（45°）大于光从玻璃射入空气的临界角（42°），光会在AC面上发生全反射，沿着垂直于BC的方向从棱镜射出（图13-7-5甲）.如果光垂直地射到AC面上（图13-7-5乙），沿原方向射入棱镜后，在AB、BC两面上都会发生全反射，最后沿着与入射时相反的方向从ＡＣ面上射出，生活中有许多地方都有到了这一原理，例如自行车尾灯（图13-7-6）.在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向.图13-7-7是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图.图13-7-5图13-7-6 图13-7-7典题·热题知识点一全反射现象例1如图13-7-8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13-7-8A.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，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：CD误区警示有的同学认为在界面Ⅱ，光由光密介质进入光疏介质，只要入射角足够大，就可能发生全反射现象.这是错误的，错误的原因在于孤立地讨论光在界面Ⅱ能否发生全反射现象，而没有认识到光是由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，到达界面Ⅱ时光的入射角等于在界面Ⅰ的折射角，它的大小是受到折射定律限制的，因此在界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角.例2如图13-7-9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13-7-9A.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玻璃砖不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射解析：垂直射向界面的光线不偏折，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，入射角为零；由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射. 答案：BCD方法归纳 有关全反射现象的问题，关键是理解发生全反射的条件，其次是注意法线，并作出光路图，再根据入射角与临界角的关系来判断.知识点二 折射与全反射例3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C sin 1B.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Csin 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=n1得sinC=c v ，故v=csinC ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，v=λf，故sinC=c v =0λλ,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方法归纳 准确地理解临界角及光在介质中传播的速度与介质折射率的关系，熟练地运用sinC=n 1和n=vc 进行分析推理是解题的关键. 例4一个半圆柱形玻璃体的截面如图13-7-10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°角照到平面上，将有部分光线经过两次折射后由半圆柱面acb 射出，试画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13-7-10解析：能射出的那部分光线区域如图13-7-11所示.图13-7-11证明：根据折射定律n=sini/sinr 知sinr=sini/n=sin45°/2=21，可见r=30°，由全反射临界角sinC=n 1=21知C=45°，由图知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°.故这个区域是整个acb 弧的一半.方法归纳 折射类问题的分析方法一般是先作光路图，借助图形找出几何关系，尤其要注意在可能出现全反射情形下的折射问题，要点是求出临界角.例5半径为R 的半圆柱形玻璃，横截面如图13-7-12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°，一束光以与MN 平面成45°角的方向射向半圆柱形玻璃，求能从MN 射出的光束的宽度为多少？图13-7-12解析：如图所示，进入玻璃中的光线①垂直半球面，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.最右边射向半球的光线③与球面相切，入射角i=90°，由折射定律知：sinr=ni sin =22，则r=45°.故光线③将垂直MN 射出.所以在MN 面上射出的光束宽度应是OE=Rsinr=22R.图13-7-13答案：22R 巧解提示 先画出光路图，再进行分析，分析时要注意全反射的条件，并要注意应用几条特殊的光线来分析问题.知识点三 全反射现象的应用——光导纤维例6 如图13-7-14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？（设光在真空中的光速为c ）图13-7-14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程为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 =v d =ncnL =c L n 2. 答案：cL n 2 方法归纳 光导纤维是全反射现象的应用，其构造由内芯和外套组成，内芯的折射率大于外套，与此题相似的一类求极值的问题，极值存在的条件均与全反射临界角有关. 问题·探究实验论证探究问题 光导纤维是如何传导光波的呢？探究过程:实验原理：利用光的折射规律探究光导纤维的传导实验器材：激光笔，盛水容器，水，丙烯树脂棒实验过程：1.分别让激光束从斜上方和斜下方射入水中，观察现象.激光在水与空气的界面上发生折射和反射.2.让已进入水中的激光束沿斜向射到水与空气的界面上.激光在界面上发生折射和反射，逐渐增大入射角，折射光线离法线越来越远，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，折射光完全消失，只剩下反射光.3.让激光在丙烯树脂棒中传播并进行观察.让棒的一端面向光源，玻璃棒的下端就有明亮的光传出来.从玻璃棒的上端射进棒内的光线在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的下端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样.图13-7-15探究结论:光导纤维是利用光的全反射来传导光的，光纤是一种高纯度的石英玻璃，由纤芯和包层组成，光从一端射入时，在里面会发生全反射，从而使光从一端传送到另一端. 思维发散探究问题 研究在水面下方观察水面上方景物时看到的现象.探究过程：方法：利用光的折射知识、全反射知识、光的色散知识来解释.（1）如图13-7-16所示，水面外的景物射向水面的光线，凡是入射角0°＜i ＜90°时，都能折射入水中，被人看到.根据折射定律，在i=90°的临界条件下，有：n=r i sin sin ,sinr=n i sin =n1=sini 0. 因为水的临界角i 0=48.8°，所以倒立圆锥的顶角为：θ=2i 0=2r=97.6°.（2）水底发出的光线，通过水面反射成虚像，也可以在水底观察到.但是由于“洞”内有很强的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光（尤其是全反射光）造成的水底景象.如图13-7-17所示.图13-7-16 图13-7-17 图13-7-18（3）光线从空气进入水中要发生色散现象.红光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大.因为眼睛感觉光线是沿着直线传播的，所以在水中看到的彩色“洞”边呈彩色，且是内紫外红的.如图13-7-18所示.探究结论:在水下时，观察到的天空都集中在一个顶角为97.6°的倒立圆锥底面的“底洞”里；“洞”外是水底的景象；“洞”边呈彩色，且彩色的顺序为内紫外红.。

2全反射1．为什么蓝色的海水会产生白色的浪花呢？2．研磨成多面体的钻石光彩夺目，这是为什么呢？提示：都是因为光的全反射．从能量角度看，光在两种介质分界面上发生反射和折射时，若不计介质的吸收，入射光能量会分配成反射光和折射光两部分，其中反射光能量随着入射角的增大而增强，折射光能量则随着入射角的增大而减弱．因此，当入射角越小时折射光越强，而反射光越弱．这正是我们看水底处物体时感到垂直下视时看得最清楚，而斜视时感到有些模糊的原因．当发生全反射时，折射光能量等于零，入射光能量完全转化为反射光的能量．公式sin C＝1n只适用于光由介质射向真空(或空气)时临界角的计算，即C为介质对真空(或空气)的临界角.【例1】(多选)如图所示，一束光由空气射到透明介质球上的A点，入射角为i，则()A．当i足够大时，在A点发生全反射B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射C．无论i多大，在A点都不会发生全反射D．无论i多大，光从球内向外射出时都不会发生全反射【导思】 1.光疏介质与光密介质是怎么定义的？2．光从一种介质射向另一种介质时一定会发生全反射吗？3．发生全反射要满足什么条件？【解析】光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质球时，肯定不能发生全反射；如右图所示，对于球上任意一点，球面法线一定过圆心O，设r为光从A点射入时的折射角，i′为光从B点射出时的入射角．它们为等腰三角形的两底角，因此有i′＝r.根据折射定律n＝sin isin r得，sin r＝sin in，即随着i的增大，r增大，但显然r不能大于或等于临界角C，故i′也不可能大于或等于临界角，即光从B点射出时，也不可能发生全反射；同理，光从B点反射，光线射向D点，从D点射出时也不会发生全反射．【答案】CD【规律总结】解决此类题目需要掌握以下规律：(1)发生全反射的条件：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．(2)正确作出光路图，分清入射角、折射角．(3)熟悉应用几何知识，结合折射定律解题．如图所示，介质Ⅰ的折射率为2，介质Ⅱ为空气．下列说法正确的是(C)A．光线a、b都不能发生全反射B．光线a、b都能发生全反射C．光线a能发生全反射，光线b不能发生全反射D．光线a不能发生全反射，光线b能发生全反射解析：与介质Ⅱ相比，介质Ⅰ为光密介质，由于介质Ⅱ是空气，根据发生全反射的条件可知，光线b不可能发生全反射，B、D均错误；从介质Ⅰ射向介质Ⅱ的光线发生全反射的临界角C满足sin C＝1n＝22，解得C＝45°.由题图可知，光线a的入射角为60°>C＝45°，光线a能发生全反射，因此A错误，C正确．【例2】如下图所示，在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面，紧贴着一个半径为r 的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一张黑纸片，求所贴黑纸片的最小面积．【导思】求黑纸片最小面积―→求黑纸片最小半径―→求临界角【解析】 如图所示，设A 点为发光面的右边缘，由A 点发出的光线射向O 点恰好发生全反射，则此时的入射角θ为玻璃的临界角，在O 点外侧玻璃的上表面不再有折射光线．B 点为A 点在玻璃上表面的对应点．那么r ＋BO 即为玻璃上表面透光面圆的最大半径，即黑纸片的最小半径．由临界角公式有：sin θ＝1n，由几何关系有：cot θ＝d BO ＝cos θsin θ＝1－sin 2θsin θ，解得BO ＝dn 2－1. 所以黑纸片的最小半径R ＝r ＋dn 2－1， 黑纸片的最小面积S ＝π⎝⎛⎭⎪⎫r ＋d n 2－12. 【答案】 π⎝⎛⎭⎪⎫r ＋d n 2－12【规律总结】 解决此类问题有以下规律：(1)解决全反射问题的关键是准确熟练地作出光路图，根据临界角的条件，作出特殊光线，其他光线通过分析可求得．(2)解决此类问题的一般顺序：先根据题意在图中画出光路图，再根据临界角公式sin C ＝1n 和折射率公式n ＝sin isin r，结合几何知识求解．如图所示，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形状，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．(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上时能(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．答案：(1) 2解析：(1)如图所示，单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得临界角C＝45°，由折射定律n＝sin90°sin C，解得n＝ 2.(2)入射角大于临界角，能发生全反射．考点三全反射现象的应用1．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜．它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向．下表为光通过全反射棱镜时的几种方式.2.“海市蜃楼”由于空中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”．在风平浪静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象．(1)气候条件：当大气层比较平静时，海面上空气的温度比空中低，空气的密度随温度的降低而增大，使空气的下层折射率比上层大(如右图所示)．(2)光路分析：远处的景物发出的光线射向空中时，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中通过空气的折射逐渐返回折射率较低的下一层．在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像，这就是“海市蜃楼”的景象．如下图甲所示．3．“沙漠蜃景”人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景(如图乙所示)，仿佛是从水面反射出来的一样．在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象．方法指导结论：因为接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，经过多次折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．4．光导纤维(1)光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm，由内芯和外套两层组成(如图所示)，内芯折射率比外套大，光在内芯中传播时，在内芯与外套的界面发生全反射，有效减小了光的能量损失，极大提高了传播的质量，实现了远距离传送．因此，光信号能携带着数码信息、电视图像、声音信息等沿着光纤传播到很远的地方，实现光纤通信．(2)光导纤维的折射率设光导纤维的折射率为n，当入射光线入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示．则有：sin C＝1n，n＝sinθ1sinθ2，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sinθ1＝n2－1.由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中的光线的入射角θ减小．当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即有sin90°＝n2－1，解得n ＝ 2.当光导纤维的折射率为2时，就可以使以任意角度入射的光都能发生全反射．由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维的折射率实际上要比2大些.【例3】在光导纤维的端面上入射光满足什么条件，才能使光在光导纤维中不断发生全反射，从一端传到另一端？(设光纤外层材料的折射率为1)【导思】光导纤维利用了全反射原理，应从发生全反射的条件去分析计算．【解析】设当入射角为i，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示，则有：sin C＝1n，n＝sin isin r，C＋r＝90°.由以上各式可得：sin i＝n2－1，i＝arcsin n2－1.可见i只要不大于arcsin n2－1，光线就能连续不断地发生全反射，从光导纤维的一端传到另一端．【答案】不大于arcsin n2－1【点拨】实际上光导纤维包有外套，由于外套折射率比真空的折射率大，实际入射角应比前面计算出的i值要小些．光导纤维问题，应抓住光从端面折射，折射光到侧面发生全反射，画出光路图，找出各角之间的关系，问题就能得到解决．(多选)在平静无风的沙漠上，有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城墙古堡，或者其他物体的幻影，虚无缥缈，变幻莫测，宛如仙境，这就是沙漠中的“海市蜃楼”现象，如图所示．下列关于此现象的成因及说法正确的是(AC)A．沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于发生了全反射B．沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于发生了干涉C．沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大D．沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐减小解析：沙漠地表下层空气温度比上层高，密度比上层小，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，C正确，D错误．沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于发生了全反射，A正确，B错误．重难疑点辨析正确理解光密介质和光疏介质1．光密介质与光疏介质是相对的，同一种介质，既可以是光密介质也可以是光疏介质，应具体问题具体分析．例如，玻璃相对水而言是光密介质，而相对金刚石而言则是光疏介质．2．光密介质与光疏介质是由两种介质的折射率的相对大小决定的，而与密度的大小无关，光密介质的折射率较大，但密度不一定较大．例如，酒精(n＝1.36)相对于水(n＝1.33)是光密介质，但酒精的密度却小于水的密度．3．列表比较.光的速度折射率光疏介质大小光密介质小大4.于入射角；当光由光密介质斜射入光疏介质(例如由水斜射入空气)时，折射角大于入射角．【典例】对下列自然现象描述正确的是()A．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中．同样，在沙漠中也能观察到同样的现象B．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影．同样，在海面上也能观察到同样的现象C．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影D．在海面上，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中【解析】夏天海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折射率也大，远处景物发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以至于发生全反射，人们逆着光线看去，就会看到远处景物悬在空中．夏天沙漠里接近沙面的空气温度高，因而密度比上层的小，折射率也小，远处景物射向地面的光线进入折射率小的下层热空气层时被折射，入射角不断增大，也能发生全反射，人们逆着反射的光线看去，就会看到远处景物的倒影．故正确的答案为C.【答案】 C光从光密介质射向光疏介质时，只要入射角大于或等于临界角，一定会发生全反射现象．一般情况下，光由一种介质到达另一种介质时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介质中，而另一部分则进入另一种介质中，而发生全反射时，光的能量全部反射回原介质中．1．(多选)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，它也随着你的靠近而后退．对此现象正确的解释是(AD)A．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的折射造成的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，使地表温度升高，折射率小，发生全反射解析：酷热的夏天地面温度高，地表附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射．2．2010年世博会在上海举行，为保证通信质量，各场馆间铺设了光缆．甲、乙、丙、丁四种介质的折射率如表(1)所示，现欲从中选出两种介质作为光导纤维的内芯和包层，则表(2)中所列A、B、C、D四种方案中你认为合理的方案是(A)(1)(2)解析：3.(多选)如图为一直角棱镜的横截面，∠BAC＝90°，∠ABC＝60°.一平行细光束从O点沿垂直于BC面的方向射入棱镜．已知棱镜材料的折射率n＝2，若不考虑入射光线在BC面上的反射光，则有光线(BD)A．从AB面射出B．从AC面射出C．从BC面射出，且与BC面斜交D．从BC面射出，且与BC面垂直解析：由n＝2知，sin C＝1n＝22，故临界角为45°，当光由BC面射入，到AB界面上时，由几何关系知入射角为60°，所以必发生全反射，反射至AC界面时入射角为30°，所以光线从AC面出射，又反射，从AC面反射的光刚好垂直BC面出射．所以有光线从AC面和BC面射出，且从BC面射出的光线与BC面垂直，选项B、D正确．4．(多选)三种介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的折射率分别为n1、n2和n3，且n1>n2>n3，则下列说法正确的是(AB)A．光线由介质Ⅰ射向介质Ⅱ时有可能发生全反射B．光线由介质Ⅰ射向介质Ⅲ时有可能发生全反射C．光线由介质Ⅲ射向介质Ⅰ时有可能发生全反射D．光线由介质Ⅱ射向介质Ⅰ时有可能发生全反射解析：光的全反射原理：光必须从折射率大的射向折射率小的介质，才有可能发生全反射，所以本题中光从Ⅰ射向Ⅱ，或者由Ⅰ射向Ⅲ，或者光从Ⅱ射向Ⅲ时，才能发生全反射，所以本题的选项A和选项B正确．5.在完全透明的水下某深处，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(D)A．匀加速上升B．匀加速下沉C．匀速上升D．匀速下沉解析：因为发生全反射，所以圆形透光半径r＝d tan C，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．。