第二节 全反射（导学案）物理沪科版2020选择性必修第一册

该高中物理导学案聚焦“全反射”核心内容，涵盖光疏与光密介质的相对性、全反射现象及条件、临界角概念与计算、全反射棱镜和光导纤维的工作原理。通过“知识回顾”复习光的反射与折射定律，“自主预习”引导学生初步认知光疏/光密介质及全反射定义，搭建前后知识衔接的学习支架。 导学案以物理观念为基础，通过表格对比光疏与光密介质的传播速度和折射率培养科学思维，结合“水中气泡明亮”等生活现象的思考与讨论提升科学探究能力，例题和练习题联系光纤通信、自行车尾灯等实际应用强化科学态度与责任，习题分层设计兼顾基础与能力，助力学生构建知识体系并解决实际问题。

2. 全反射 导学案 1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性。 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象。 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。 4.了解全反射棱镜和光导纤维。 重点： 1. 全反射现象及发生条件。 2. 临界角与折射率的关系的推导与应用。 3. 全反射棱镜、光导纤维的工作原理。 难点： 1. 灵活判断“光密—光疏”及其相对性，准确绘制光路。 2. 运用“多次全反射”模型解释光纤通信与棱镜光路改变。 【知识回顾】 1．光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内；反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 2．光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即（式中n12是比例常数）。 3．光从真空射入某种介质发生折射时，入射角正弦与折射角正弦之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即。 【自主预习】 1．折射率较小的介质叫光疏介质；折射率较大的介质叫光密介质。 2．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，只剩下反射光的现象，叫做全反射。 3刚好发生全反射时的入射角叫临界角，用字母C表示。 4．发生全反射的条件：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。 5．不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的色光的临界角越小，越易发生全反射，说明在同一种介质中频率越高的色光折射率越大。 6．截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。 7．光导纤维是由内芯和外套两层组成的，利用全反射传递信息，优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等。 思考与讨论： 水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？ 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）光疏介质和光密介质的比较 光的传播速度 折射率 光疏介质 大 小 光密介质 小 大 注意事项： ①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。 ②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。 2. 全反射现象 （1）全反射：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。光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角与介质的折射率的关系是。 （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。 （4）从能量角度来理解全反射：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，反射光的能量等于入射光的能量。 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，频率越高的色光的临界角越小，越易发生全反射，说明在同一种介质中频率越高的色光折射率越大。 【例1】某种介质对空气的折射率是，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）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由，得C＝45°＜θ＝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。 【例2】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。试求进入AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路。 【答案】30°，光路图见解析 【解析】 设光由AB面上的O点射入，由折射定律得 所以折射角r＝30°。 设光线射到AE面上的D点，由几何关系得OD∥BE， 由几何知识可知光线在AE面上的入射角为θ＝45°。 又，所以C＝45°。 因为θ＝45°，故光线在AE面上发生全反射，由几何知识可知，光线将垂直BE面射出，其光路图如图所示。 二、全反射棱镜 【问题情境】如图所示，已知玻璃的折射率为1.5，图甲中当光线垂直BC面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？图乙中当光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？ 【答案】45°；能发生全反射；45°；能发生全反射。 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。 3. 全反射棱镜改变光路的几种情况 入射方式 项目 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB、BC AC 光线方向改变角度 90° 180° 0°（发生侧移） 【例3】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（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 四个选项的光路图如图所示： 可知B项正确。 三、光导纤维 1. 构造及传播原理 （1）构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率。 （2）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信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、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，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，由图可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小；当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，则有，，，由以上各式可得：，即解得。 以上是光从光导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。 3. 应用 （1）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。 （2）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。 【例4】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，下列判断中正确的是（　　） A. ，光通过光缆的时间等于 B. ，光通过光缆的时间大于 C. ，光通过光缆的时间等于 D. ，光通过光缆的时间大于 【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；光在内芯传播的路程，光在内芯的传播速度，所以光通过光缆的时间，故D正确。 课堂小结： 1.（全反射的理解）如图，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，能正确描述其光路的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于等于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，且折射角大于入射角，选项A正确，选项C错误； 当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误。 2.（全反射棱镜的应用）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。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 D.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 【答案】B 3.（光导纤维）目前，移动和电信公司都升级了200M光纤入户，网速更快，使用更方便.光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理，如图所示，某种单色光在光纤中经过多次全反射后从右端射出。若该介质的折射率为，则关于α、β的大小，下列判断正确的是（　　） A.α<60°　　B.α<30°　　C.β>30°　　D.β<30° 【答案】C 【解析】 根据全反射的条件可知，，而，则，，A、B错误； 光线能从端点射出，则有，其中，解得，C确，D错误。 4.（全反射的计算）为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示。已知水的折射率为，为了保证表演成功（在水面上看不到大头针），大头针末端离水面的最大距离h为（　　） A.　　B.　　C.　　D. 【答案】A 【解析】 只要从大头针末端反射的光线射到圆形薄软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有，所以，选项A对。 5．公路交通标志牌是由基板和附着在基板上的反光膜组成，反光膜一般由镀在玻璃微珠上的铝层组成，夜间能将汽车射来的灯光反射回去，使司机看清交通标志．交通标志牌的结构示意图如图，这种交通标志牌的原理是（　　） A．利用了光的反射 B．利用了光的折射 C．利用了光的色散 D．利用了光的全反射 【答案】D 【详解】汽车灯光射向交通标志牌，光在交通标志牌内部表面发生全反射，使交通标志牌后面的汽车司机发现前面，实现指示作用。 故选D。 6．如图甲为一种检测油深度的油量计油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（　　） A．透明塑料的折射率应小于 B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区 C．油量增加时，亮区范围变大 D．对于透明塑料和油来说，油是光密介质 【答案】D 【详解】A．如图所示 光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率 即透明塑料的折射率应大于，故A错误。 B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，故B错误； C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，故C错误； D．透明塑料的折射率小于油的折射率，对于透明塑料和油来说，油是光密介质，D正确。 故选D。 7．如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】若该五棱镜折射率最小，则光线在CD面和AE面上都是恰好发生全反射，根据几何关系可知全反射临界角为22.5°，则折射率的最小值为 故选A。 8．光导纤维的结构如图甲所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图乙所示。以下关于光导纤维的说法正确的是（　　） A．图甲中光导纤维的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．图甲中光导纤维的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折射 C．图乙中a光的折射率小，发生全反射的临界角大 D．图乙中b光的折射率大，发生全反射的临界角大 【答案】C 【详解】A．光导纤维利用全反射原理传输光，发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，所以内芯的折射率应比外套的大，故A错误； B．光在内芯与外套的界面上发生的是全反射，不是折射，故B错误； CD．由图乙可知，a光的折射程度比b光小，根据折射率的相关知识，折射程度小的光折射率小。又根据全反射临界角公式（C为临界角，n为折射率） 可知折射率小的光，发生全反射的临界角大，所以a光折射率小，临界角大，故C正确，D错误。 故选C。 9．（多选题）雨后彩虹是由阳光进入水滴，折射后在水滴的背面反射，再次折射后离开水滴形成的。下图是彩虹形成的示意图，一束由两单色光组成的复色光由左侧射入水滴，是复色光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线。下列关于光与光的说法正确的是（　　） A．水滴对光的折射率大 B．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，光相邻的亮条纹间距小 C．若光以相同的入射角由同一介质射向空气，其临界角 D．光由空气折射入水滴后波长不变 【答案】AC 【详解】A．由图可知，光的折射角大于光的折射角，根据折射定律可知，水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确； B．折射率越大，波长越短，则光波长比b光的波长短，根据双缝干涉间距公式可知，用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故B错误； C．因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据公式可知，a光的临界角小于b光的临界角，即，故C正确； D．设光在真空中的波长为，光在介质中的波长为，根据公式和可得 则 故a、b光在由空气进入水滴后波长要变短，故D错误。 故选AC。 10．（多选题）如图所示Ox轴沿水平方向，Oy轴沿竖直方向．在，的区域内存在某种分布范围足够广的介质，其折射率随着y的变化而变化。一束细光束从a点入射到介质表面，并沿着如图所示从a到b的一条弧形路径传播。下列说法正确的是（　　） A．此介质的折射率随着y的增大而减小 B．海洋蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此介质类似 C．沙漠蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此介质类似 D．这束细光束在继续传播的过程中不会发生全反射 【答案】AB 【详解】A．介质的折射率随着y的变化而变化，由题图可知，细光束从a到b传播过程中，y增大但细光束偏折程度越来越小，则此介质的折射率随着y的增大而减小，故A正确； B．海洋蜃景发生时，海面上方下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，则下层空气折射率比上层大，随着高度的增加，空气折射率减小，所以海洋蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此介质类似，故B正确； C．沙漠蜃景发生时，沙漠上方下层空气的温度比上层高，下层空气的密度比上层小，则下层空气折射率比上层小，随着高度的增加，空气折射率增大，所以沙漠蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此介质不类似，故C错误； D．这束细光束在继续传播的过程中，因介质折射率减小，所以是从光密介质进入光疏介质，只要入射角大于其临界角，就可以发生全反射，故D错误。 故选AB。 11．（多选题）如图1所示是乙醇水溶液的折射率随浓度变化关系图像，现有两束相同的单色细光线以相同的入射角射入不同浓度的甲、乙两杯乙醇水溶液中，折射光线如图2所示（），则下列说法正确的是（　　） A．甲溶液的浓度低于乙溶液的浓度 B．光在甲溶液中的传播速度低于在乙溶液中的传播速度 C．光在甲溶液中的波长小于在乙溶液中的波长 D．逐渐增大入射角，光射入甲溶液时更早的发生全反射现象 【答案】BC 【详解】A．两束相同的单色细光线以相同的入射角射入不同浓度的甲、乙两杯乙醇水溶液中，由图2的偏折程度可知，甲溶液对光的折射率大于乙溶液对光的折射率，结合图1可知，甲溶液的浓度高于乙溶液的浓度，故A错误； B．根据，由于甲溶液对光的折射率大于乙溶液对光的折射率，所以光在甲溶液中的传播速度低于在乙溶液中的传播速度，故B正确； C．根据 由于甲溶液对光的折射率大于乙溶液对光的折射率，所以光在甲溶液中的波长小于在乙溶液中的波长，故C正确； D．光从空气射入溶液不可能发生全反射现象，故D错误。 故选BC。 12．（多选题）图甲是水下灯光装置简化图，轻质弹簧下端固定在水池底部，上端连接一点光源，点光源静止在O点，其在水面上的投影位置为。现让点光源在竖直方向做简谐运动，其振动图像如图乙所示，y表示偏离平衡位置的位移，规定向上为正方向，水的折射率为。下列说法中正确的是（　　） A．时，点光源处于失重状态 B．光斑边缘的振动周期为 C．光斑的最大面积为 D．光斑边缘上某点振动的振幅为 【答案】AC 【详解】A．0.75s 时，点光源向上减速，加速度向下，属于失重，A正确； B．光斑边缘即光刚好发生全反射的位置，当点光源在最低点时，光斑边缘距离最远，当点光源在最高点时，光斑边缘距离最近，故光斑边缘的振动周期与光源的振动周期相同，由图乙可知光源振动周期为2s，故光斑边缘的振动周期也为2s，故B错误； C．设光从水中射出空气发生全反射的临界角为C，根据全反射临界角公式 ，光源在最低点时，光斑的面积最大，此时，由几何关系 ,光斑的最大面积为，C正确； D．根据几何关系可得光斑振幅满足 ，光斑边缘上某点振动的振幅为 ，故D错误。 故选AC。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 在本节课的学习中，应用到了哪些物理方法？重点解决了哪些问题？ 1 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $ 2. 全反射 导学案 1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性。 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象。 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。 4.了解全反射棱镜和光导纤维。 重点： 1. 全反射现象及发生条件。 2. 临界角与折射率的关系的推导与应用。 3. 全反射棱镜、光导纤维的工作原理。 难点： 1. 灵活判断“光密—光疏”及其相对性，准确绘制光路。 2. 运用“多次全反射”模型解释光纤通信与棱镜光路改变。 【知识回顾】 1．光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在__________内；反射光线与入射光线分别位于__________；反射角__________入射角。 2．光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处在__________内，折射光线与入射光线分别位于__________；____________________与____________________成正比，即____________________。 3．光从真空射入某种介质发生折射时，____________________与____________________之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即__________。 【自主预习】 1．折射率较小的介质叫__________介质；折射率较大的介质叫__________介质。 2．当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生__________和__________。当入射角增大到某一角度，使折射角达到__________时，__________光完全消失，只剩下__________光的现象，叫做全反射。 3刚好发生全反射时的入射角叫临界角，用字母__________表示。 4．发生全反射的条件：①光从__________介质射入__________介质。②入射角__________临界角。 5．不同颜色的光由__________介质射向空气或真空时，频率越__________的色光的临界角越小，越易发生全反射，说明在同一种介质中频率越__________的色光折射率越大。 6．截面为__________三角形的棱镜叫全反射棱镜。 7．光导纤维是由__________和__________两层组成的，利用__________传递信息，优点是传输容量__________、衰减__________、抗__________性及__________性强等。 思考与讨论： 水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？ 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）光疏介质和光密介质的比较 光的传播速度 折射率 光疏介质 __________ __________ 光密介质 __________ __________ 注意事项： ①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__________或__________来判断谁是光疏介质或光密介质。 ②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。 2. 全反射现象 （1）全反射：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，__________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，用字母__________表示。光从__________射入__________时，发生全反射的临界角与介质的折射率的关系是__________。 （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。 （4）从能量角度来理解全反射：当光从__________介质射入__________介质时，随着入射角增大，折射角也__________。同时折射光线强度__________，即折射光线的能量__________，反射光强度__________，能量__________，当入射角达到临界角时，折射光线强度__________，反射光的能量__________入射光的能量。 3. 不同色光的临界角：不同颜色的光由__________介质射向空气或真空时，频率越__________的色光的临界角越小，越易发生全反射，说明在同一种介质中频率越__________的色光折射率越大。 【例1】某种介质对空气的折射率是，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）（　　） A. B. C. D. 【例2】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。试求进入AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路。 二、全反射棱镜 【问题情境】如图所示，已知玻璃的折射率为1.5，图甲中当光线垂直BC面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？图乙中当光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？ 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。 3. 全反射棱镜改变光路的几种情况 入射方式 项目 方式一 方式二 方式三 光路图 入射面 __________ __________ __________ 全反射面 __________ __________ __________ 光线方向改变角度 __________ __________ __________ （发生_____） 【例3】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（　　） A. B. C. D. 三、光导纤维 1. 构造及传播原理 （1）构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图所示，它是由__________和__________两层组成的，内芯的折射率__________外套的折射率。 （2）传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次__________，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、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，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，由图可知：当θ1增大时，θ2__________，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ__________；当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，则有__________，__________，__________，由以上各式可得：__________，即解得__________。 以上是光从光导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__________。 3. 应用 （1）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。 （2）光纤通信的优点是传输容量__________、衰减__________、抗__________性及__________性强等。 【例4】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，下列判断中正确的是（　　） A. ，光通过光缆的时间等于 B. ，光通过光缆的时间大于 C. ，光通过光缆的时间等于 D. ，光通过光缆的时间大于 课堂小结： 1.（全反射的理解）如图，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，能正确描述其光路的是（　　） A. B. C. D. 2.（全反射棱镜的应用）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。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 D.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 3.（光导纤维）目前，移动和电信公司都升级了200M光纤入户，网速更快，使用更方便.光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理，如图所示，某种单色光在光纤中经过多次全反射后从右端射出。若该介质的折射率为，则关于α、β的大小，下列判断正确的是（　　） A.α<60°　　B.α<30° C.β>30°　　D.β<30° 4.（全反射的计算）为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示。已知水的折射率为，为了保证表演成功（在水面上看不到大头针），大头针末端离水面的最大距离h为（　　） A.　　B. C.　　D. 5．公路交通标志牌是由基板和附着在基板上的反光膜组成，反光膜一般由镀在玻璃微珠上的铝层组成，夜间能将汽车射来的灯光反射回去，使司机看清交通标志．交通标志牌的结构示意图如图，这种交通标志牌的原理是（　　） A．利用了光的反射 B．利用了光的折射 C．利用了光的色散 D．利用了光的全反射 6．如图甲为一种检测油深度的油量计油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（　　） A．透明塑料的折射率应小于 B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区 C．油量增加时，亮区范围变大 D．对于透明塑料和油来说，油是光密介质 7．如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（　　） A． B． C． D． 8．光导纤维的结构如图甲所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图乙所示。以下关于光导纤维的说法正确的是（　　） A．图甲中光导纤维的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．图甲中光导纤维的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折射 C．图乙中a光的折射率小，发生全反射的临界角大 D．图乙中b光的折射率大，发生全反射的临界角大 9．（多选题）雨后彩虹是由阳光进入水滴，折射后在水滴的背面反射，再次折射后离开水滴形成的。下图是彩虹形成的示意图，一束由两单色光组成的复色光由左侧射入水滴，是复色光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线。下列关于光与光的说法正确的是（　　） A．水滴对光的折射率大 B．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，光相邻的亮条纹间距小 C．若光以相同的入射角由同一介质射向空气，其临界角 D．光由空气折射入水滴后波长不变 10．（多选题）如图所示Ox轴沿水平方向，Oy轴沿竖直方向．在，的区域内存在某种分布范围足够广的介质，其折射率随着y的变化而变化。一束细光束从a点入射到介质表面，并沿着如图所示从a到b的一条弧形路径传播。下列说法正确的是（　　） A．此介质的折射率随着y的增大而减小 B．海洋蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此介质类似 C．沙漠蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此介质类似 D．这束细光束在继续传播的过程中不会发生全反射 11．（多选题）如图1所示是乙醇水溶液的折射率随浓度变化关系图像，现有两束相同的单色细光线以相同的入射角射入不同浓度的甲、乙两杯乙醇水溶液中，折射光线如图2所示（），则下列说法正确的是（　　） A．甲溶液的浓度低于乙溶液的浓度 B．光在甲溶液中的传播速度低于在乙溶液中的传播速度 C．光在甲溶液中的波长小于在乙溶液中的波长 D．逐渐增大入射角，光射入甲溶液时更早的发生全反射现象 12．（多选题）图甲是水下灯光装置简化图，轻质弹簧下端固定在水池底部，上端连接一点光源，点光源静止在O点，其在水面上的投影位置为。现让点光源在竖直方向做简谐运动，其振动图像如图乙所示，y表示偏离平衡位置的位移，规定向上为正方向，水的折射率为。下列说法中正确的是（　　） A．时，点光源处于失重状态 B．光斑边缘的振动周期为 C．光斑的最大面积为 D．光斑边缘上某点振动的振幅为 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 在本节课的学习中，应用到了哪些物理方法？重点解决了哪些问题？ 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $