4.2 全反射（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第一册物理（人教版2019）

4.2　全反射 [见学生用书P73] 荷叶上的露珠在阳光的照射下显得格外晶莹剔透，像一颗颗发光的玻璃球。这是为什么呢？ 【答案】 光线进入水珠后，当入射角达到一定角度后，会在底部发生全反射，光从底部反射出来类似平面镜反射，所以显得特别亮。 1. (多选)华裔科学家高锟被誉为“光纤通信之父”。光纤通信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。下列关于光导纤维的说法正确的是(　BC　) 第1题图 A．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 B．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 C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 【解析】 当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才能发生全反射，A错误，B正确；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v＝，光在光纤中传播的速度越大，C正确，D错误。 2．如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中．当入射角是45°时，折射角为30°，则下列说法正确的是(　C　) 第2题图 A．反射光线与折射光线的夹角为120° B．该液体对红光的折射率为 C．该液体对红光的全反射临界角为45° D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30° 【解析】 根据反射定律可知反射角为45°，由几何知识得，反射光线与折射光线的夹角是105°，A错误；由折射率公式n＝，得n＝＝，B错误；由临界角公式sinC＝，得sinC＝，则C＝45°，C正确；根据折射定律可知，紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30°，D错误。 3．如图所示，上、下表面平行的玻璃砖放在空气中，光以入射角θ从玻璃砖的上表面A点射入，从下表面的B点射出，出射光线相对于入射光线的侧移距离为d，当θ增大一个小角度时，下列说法正确的是(　A　) 第3题图 A．侧移距离d增大 B．在A点可能发生全反射 C．在B点一定发生全反射 D．光在玻璃中的传播时间变短 【解析】 当入射角θ增大时，折射角增大，由于出射光线与入射光线平行，侧移距离d增大，A正确；在A点，光线从空气入射到玻璃砖，由光疏介质射到光密介质，所以在A点不会发生全反射，B错误；在上表面，入射角小于90度，折射角一定小于临界角，光到达下表面时的入射角与上表面的折射角相等，则此入射角小于临界角，不可能发生全反射，C错误；当θ增大时，折射角增大，光在玻璃中的传播路程增大，时间变长，D错误。 4．如图，MN是介质Ⅰ和介质Ⅱ的分界面，介质Ⅰ、Ⅱ的绝对折射率分别为nⅠ、nⅡ，一束细光束从介质Ⅰ射向介质Ⅱ中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，下列说法正确的是(　A　) 第4题图 A．介质Ⅱ相对介质Ⅰ的相对折射率为 B．光在介质Ⅱ中的传播速度大于光在介质Ⅰ中的传播速度 C．介质Ⅰ相对介质Ⅱ来说是光密介质 D．光从介质Ⅰ进入介质Ⅱ可能发生全反射现象 【解析】 光从介质Ⅰ射入介质Ⅱ时，入射角与折射角的正弦值之比叫作介质Ⅱ相对介质Ⅰ的相对折射率，所以有nⅡⅠ＝＝，A正确；由nⅡⅠ＝，可得介质Ⅱ的绝对折射率大，因v＝，所以光在介质Ⅱ中传播的速度小于光在介质Ⅰ中传播的速度，B错误；介质Ⅱ相对于介质Ⅰ来说是光密介质，C错误；光从介质Ⅰ进入介质Ⅱ，是从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射现象，D错误。 5．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的玻璃全反射棱镜，下列选项为两个棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生如图所示效果的是(　B　) 第5题图 【解析】 玻璃折射率为n＝1.5，由临界角公式sinC＝＝<sin45°，得玻璃砖的临界角∠C＜45°。则当光线垂直直角边进入玻璃砖，射到斜边上时入射角为45°，光线能发生全反射，可知B项可产生题图甲所示的效果，B符合题意。 6．如图所示是一个柱体棱镜的横截面图，图中MN为圆弧，点E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线。已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线能从棱镜NM射出的范围是(　C　) A．NE1 B．NF1 C．NG1 D．NH1 第6题图 【解析】 光路如答图所示，由临界角公式得sinC＝＝，设圆弧的半径为R，可得RsinC＝R，则由题可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射。当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出。当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射