专题19 全反射-2021-2022学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修第一册）

链接教材精准变式练 专题19 全反射 ( 教材习题精讲 ) 1．如图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的面上，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。 【答案】 【解析】根据全反射临界角公式得 所以 根据几何知识，光线在CD边的入射角为30°，发生全反射，在AB边的入射角为60°，发生全反射，然后垂直BC边射出。光路如图 2．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，为什么？这个圆锥的顶角是多大？ 【答案】见解析， 【解析】如图，岸上所有景物发出的光，射向水面时入射角分布在到之间，射入水中后的折射角都在至临界角之间。几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都小于。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为的圆锥里。 由公式和水的折射率，可求得临界角 设圆锥的顶角为，则有 即圆锥的顶角为。 3．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？ 【答案】， 【解析】由临界角公式 得 ，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分别为 4．光从折射率为的介质中以的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？ 【答案】不能 【解析】介质的临界角为 则 C=45°>40° 则光从折射率为的介质中以的入射角射到介质与空气的界面上时，不能发生全反射。 5．如图为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为，折射率为，代表端面。为使光能从玻璃丝的端面传播到另一端面，求光在端面上的入射角应满足的条件。 【答案】 【解析】光路如图，有 ，， 解得 当入射角越小，则在A面上越容易发生全反射，所以应该保证： 【要点提炼】 考点一 全反射 1．光疏介质和光密介质 光在各种介质中的传播速度和介质相对真空的折射率都是不相同的．两种介质相比较光在其中传播速度大，而折射率小的介质叫光疏介质；光在其中传播速度小，而折射率大的介质叫光密介质． 2．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．例如：水晶（）对玻璃（）是光密介质，而对金刚石来说（），就是光疏介质．同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的． （2）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． （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． 3．全反射 （1）全反射现象． 光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角．当入射角增人，反射光增强，折射光减弱，继续增大入射角，当折射角达到时，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，这种现象叫全反射． （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．当光线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发生全反射的条件： 光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角． ③全反射遵循的规律： 光由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． 4．临界角 （1）临界角的定义：折射角为时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用表示． 注意：①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． ②一般情况下，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 ． 所以，即． ( 精准变式题 ) 1．在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是因为（　　） A．水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中 B．水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于48.5° C．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中 D．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼中 【答案】B 【解析】水面上方的所有景物出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是由于水的全反射临界角为48.5°，光由空中射入水中时，最大折射角为48.5°，即水面以上的全部景物会全部进入水中，不能发生全反射，当光由水中射向空中时有可能发生全反射现象，故B正确