第4.2节 全反射-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册 ）

第四章·光 第02节全发射 目 标 导 航 知识要点 难易度 1．全反射是从光密介质（n大）到光疏介质（n小） 2．全反射临界角sinC = 3．光导纤维入射角：sin θ1＝ ★★ ★★★ ★★★ 知 识 精 讲 知识点01 全反射及发生条件 (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，折射光线消失，只剩下反射光线的现象． 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＝ (公式)． 【例1】．(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。下列说法正确的是(　　) A．光从真空射入介质后，频率不变，波长改变，光速改变 B．此介质的折射率等于 C．入射角大于45°时可能发生全反射现象 D．无论入射角多大都不可能发生全反射现象 知识点02 光导纤维 1.光导纤维的传播原理：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，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．如果把许多(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．就可以传播图像． 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＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝. 由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向真空中光线的入射角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，即解得n＝，以上是光从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，因此光导纤维折射率要比大些． 【例2】．(多选)光导纤维由折射率为n1的材料制成内芯，在外层包上折射率为n2的外套，光线在内芯与外套的界面上发生全反射。下列说法中正确的是(　　) A．内芯和外套的折射率应满足n1>n2 B．内芯和外套的折射率应满足n1<n2 C．从左端面入射的光线，其入射角必须大于某值，光才能被传导 D．从左端面入射的光线，其入射角必须小于某值，光才能被传导 【归纳总结】 解决此类光路问题，关键是辨清“三线、两角、一界面”间的关系。注意以下几点： (1)根据题意正确画出光路图。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、反射角、折射角的确定。 (3)利用反射定律、折射定律求解。 (4)注意光路的可逆性的利用。 巩 固 练 习 1．(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 C．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 2. (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。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．(多选)光导纤维由折射率为n1的材料制成内芯，在外层包上折射率为n2的外套，光线在内芯与外套的界面上发生全反射。下列说法中正确的是(　　) A．内芯和外套的折射率应满足n1>n2 B．内芯和外套的折射率应满足n1<n2 C．从左端面入射的光线，其入射角必须大于某值，光才能被传导 D．从左端面入射的光线，其入射角必须小于某值，光才能被传导 4．三种透明介质叠放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面，发生折射，如图所示，设定光在这三种介质中的速率分别是v1、v2、v3，则它们的大小关系是(　　) A．v1>v2>v3 B．v1>v3>v2 C．v1<v2<v3 D．v2>v1>v3 5．(多选)如图所示，半径为R的半圆形透明材料，折射率n＝2.0。一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入，则下列说法正确的是(　　) A．所有光线都能透过这种材料 B．只有距圆心O两侧范围内的光才能通过 C．射出的光束会形成发散光束 D．射出的光束会形成会聚光束 6．由折射率n＝的透明介质制成的三棱柱，其横截面如图中△ABC所示，一光束SO以45°的入射角从AB边射入，在AC边上恰好发生全