4.3.光的全反射-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（教科版）

该高中物理课件聚焦“光的全反射”，系统讲解全反射现象、发生条件（光密介质射入光疏介质且入射角≥临界角）及光导纤维、蜃景等应用。通过露珠明亮、玻璃气泡等生活情境导入，衔接光的折射知识，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过半圆形玻璃砖实验观察反射折射光线变化，结合光导纤维临界角计算、蜃景光路分析等实例，培养科学思维与物理观念。含自主学习、课堂探究及分层测评，学生能提升理论联系实际能力，教师可高效开展概念教学与问题解决指导。

3.光的全反射 　　　　 第四章 光及其应用 1.理解光的全反射现象，并能运用全反射解释生活中的相关问题。　 2.理解发生全反射的条件，理解临界角的概念。　 3.认识全反射棱镜、光导纤维等的原理及应用。 素养目标 知识点一　全反射现象及其发生条件 1 知识点二　全反射的应用——光导纤维 2 知识点三　两种“蜃景”的比较 3 课时测评 5 随堂演练 对点落实 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 知识点一　全反射现象及其发生条件 返回 自主学习 情境导入　夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠， 露珠格外明亮，玻璃中的气泡从侧面看也特别明亮，这是什 么原因呢？ 提示：光照射露珠或经玻璃照射气泡时，一部分光会发生全 反射，有更多的光反射到人的眼睛中，使得露珠和气泡显得 特别明亮。 教材梳理 (阅读教材P101—P103完成下列填空) 1．全反射现象 (1)光疏介质和光密介质 ①概念：两种介质比较，折射率较小的介质叫作_____介质，折射率较大的介质叫作_____介质。 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相对性：光疏介质和光密介质是_____的。 (2)全反射 光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质中传播的现象叫作_______。 光疏 光密 相对 全反射 2．发生全反射的条件 (1)临界角 我们把光从某种介质射向真空或空气、折射角为90°时的_______，称为这种介质的临界角。 (2)发生全反射的条件 ①光从光密介质射入_____介质。 ②入射角大于或等于临界角。 (3)临界角与折射率的关系 ①定量关系：光由介质射入真空(或空气)时，sin C＝ 。 ②定性关系：介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越_____发生全反射。 入射角 光疏 容易 课堂探究 师生互动　如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。 任务1．在入射角逐渐增大时，折射角的大小及反射光线和折射光线的亮度如何变化？ 提示：逐渐增大入射角，会看到折射光线离法线越来越远，折射角逐渐增大。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，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线。 任务2．若光由空气射入玻璃，当入射角增大时，是否能够发生全反射现象？ 提示：不能，光从折射率较大的介质射入折射率较小的介质时，才能发生全反射现象。 角度1　全反射现象的理解 (多选)关于全反射，下列说法正确的是 A．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射 B．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射 C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射 D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射 解题引导：只有光线由光疏介质射入光密介质时，在介面上才有可能发生光的全反射现象。 例1 √ √ √ 全反射的条件之一是光从光密介质射向光疏介质，折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质，同一种光在不同介质中传播，传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质，故A、C、D正确，B错误。 例2 角度2　全反射的相关计算 (2024·福建漳州期末)如图所示，底面半径为R、高也为R 的圆柱形容器中装满某种透明液体，在底面圆心位置有一点光 源，发现上表面有一部分的区域有光射出，光在该液体中折射 率n＝ ，光在真空中的传播速度为c，求： (1)光能从液体上表面射出的面积； 解题引导：求射出光的面积，只需找恰好光线射不出的位置，即恰好发生全反射的位置，抓住临界状态分析突破。 答案： πR2 作出光路图，如图所示， (2)射出的光线在透明液体中传播的最长时间(不考虑光线在容 器壁上发生反射的情况)。 对光疏介质和光密介质的理解   光疏介质 光密介质 判断 折射率相对较小的介质 折射率相对较大的介质 传播速度 由n＝ 得v光密＜v光疏 折射特点 (1)光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 (2)光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 相对性 光疏介质、光密介质是相对的，某介质相对于甲介质是光疏介质，而相对于乙介质可能是光密介质。例如：酒精(n1＝1.36)相对于水晶(n2＝1.54)是光疏介质，而相对于水(n3＝1.33)是光密介质 探究归纳 注意：“光疏”与“光密”是从介质的光学特性来说的，与其密度大小无必然关系。例如：酒精的密度比水小，但酒精和水相比，酒精是光密介质。　　 探究归纳 针对练．(2024·江苏南京一中期末)如图所示，空气中有一 折射率为 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半 径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入 射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上 的光，则圆弧AB上没有光透出的部分的弧长为 √ 返回 知识点二　全反射的应用——光导纤维 返回 自主学习 情境导入　医学上用内窥镜(下图)来检查人体内脏的病变。 你知道内窥镜是借助什么来传递人体内影像的吗？采用了什么原理？ 提示：光纤　光的全反射 教材梳理 (阅读教材P103—P105完成下列填空) 1．光导纤维对光的传导原理 利用了_______原理。 2．光导纤维的构造 光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径在几微米到100微米之间，分内外两层。内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大，光传播时在两层玻璃的界面上发生_______。 3．光导纤维的应用——光纤通信 光纤通信，就是把载有_____、_____和各种数字信号的激光从光纤的一端输入，沿着光纤传到另一端去。 4．光纤通信的主要优点 容量大、衰减小、___________强、传输质量高。 全反射 全反射 声音 图像 抗干扰能力 课堂探究 师生互动　如图所示，激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径。 任务1．观察实验，描述实验现象。 提示：光沿玻璃棒向前传播。 任务2．为什么光没有直接从玻璃棒中射出？ 提示：因为光在玻璃和空气接触的界面上发生了全反射。 任务3．光导纤维内层玻璃与外层玻璃相比，哪个是光密介质？ 提示：内层玻璃是光密介质。 任务4．光纤通信与电缆通信相比，有什么样的优点？ 提示：光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性强、传输质量高等优点。 例3 角度1　对光纤通信的认识 (2024·湖南雅礼实验中学阶段练)光纤通信中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图所示，可看成一段直线，由两种不同的玻璃制成，分为内外两层，光在内层玻璃中传播。下列关于光纤的说法正确的是 A．波长越长的光在光纤中传播的速度越大 B．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 C．内层玻璃的折射率比外层玻璃的小，光传播时在两层玻璃的界面上发生全反射 D．内层玻璃的折射率比外层玻璃的大，光传播时在外层玻璃与外界的界面上发生全反射 解题引导：光纤通信借助的是光的全反射原理。要想使光在介面上发生全反射，必须由光密介质射向与光疏介质的分界面。 √ 波长越长的光，介质对它的折射率越小，根据公式v＝ 可知，其在光纤中传播的速度越大，故A正确；频率越大的光，介质对它的折射率越大，根据公式v＝ 可知，其在光纤中传播的速度越小，故B错误；内层玻璃的折射率比外层玻璃的大，光传播时在两层玻璃的界面上发生全反射，故C、D错误。 针对练．(2024·重庆八中阶段练习)光纤通信具有传输容量大、保密性好等优点。光导纤维由内层玻璃和外层玻璃两层组成，光从一端进入，从另一端传出，下列说法正确的是 A．内层玻璃的折射率应小于外层玻璃的折射率 B．光在光纤内的波长等于光在空气中的波长 C．以相同入射角从端面入射时，红光在光纤内的传播路程比紫光的长 D．红光在光纤内的传播速度比紫光的慢 √ 由于光在内层玻璃与外层玻璃界面上发生全反射，由全反射的条件可知，内层玻璃的折射率应大于外层玻璃的折射率，A错误；内层玻璃的折射率大于空气的折射率，根据v＝ 可知，光在光纤内部的传播速度小于在空气中的传播速度，而光的频率不变，根据λ＝vT＝ 可知，光在光纤内的波长小于光在空气中的波长，B错误；以相同入射角从端面入射时，由于红光的频率低于紫光的频率，故介质对红光的折射率较小，红光在介质中的偏折程度较小，由几何关系可知，红光在光纤内的传播路程比紫光的长，C正确；由v＝ ，由于介质对红光的折射率较小，可知红光在光纤内的传播速度比紫光的大，D错误。 例4 角度2　光纤通信的相关计算 (2024·广东深圳高二期末)光纤已普遍应用到通信领域， 具有可弯曲、传输速度快、信息量大等优点。如图是一段弯 成 圆弧的光纤材料，一束光紧贴光纤材料内侧垂直射入材 料一端。已知光可从另一端射出且没有损失，光纤材料的直径为2 cm，光在光纤材料中的折射率n＝1.5，光在真空中的传播速度为c＝3×108 m/s。求： (1)光在光纤材料中的传播速度大小； 解题引导：光要从弯曲的光纤中传播必须发生全反射，因此光纤的最小弯曲半径对应着入射光在介面上发生全反射的临界角。 答案：2×108 m/s 光在光纤材料中的传播速度大小v＝ ＝2×108 m/s。 (2)光纤材料内侧对应的最小弯曲半径。 答案：4 cm 当光纤材料内侧弯曲达到最小半径R时，光线恰好在材料内发生全反射。光路图如图所示。 根据全反射条件有sin θ＝ 根据几何关系得sin θ＝ 联立解得R＝4 cm。 光导纤维的理解 1．光导纤维传播图像的原理：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。 探究归纳 2．内层玻璃折射率的特点设光导纤维内层玻璃的折 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＝ 。 探究归纳 由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从内层玻璃射向真空中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入内层玻璃中的光线都能发生全反射，即解得n＝ ，以上是光从内层玻璃射向真空时得到的折射率，由于光导纤维内层玻璃外还有外层玻璃，外层玻璃的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维内层玻璃的折射率n> 。　　 探究归纳 针对练．光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗 干扰性强，载有声音、图像以及各种数字信号的激光 从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传到千里之外的 另一端，实现光纤通信。如图所示，某光纤内层玻璃半径为a，折射率为n，传递的信号从光纤轴线上的O点射向光纤。为保证射入光纤的光信号在传输过程中发生全反射，O点到光纤端面的距离必须大于某个值。 (1)若该光纤长为L，求光在该光纤中传播的最短时间； 答案： 光在光纤中沿直线传播时，所需时间最短，光在光纤中传播的速度v＝ ，则最短时间tmin＝ ≡ 。 (2)若该光纤内层玻璃半径a＝45 μm，n＝ ，假设光信号在其中传输时相对外套的临界角为53°，求O点到光纤端面距离的最小值。(已知 ＝4.36，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6) 答案：2.18×10-5 m 如图所示，设光照射在光纤端面的P点时，入射角为α，折射角为β，光线进入光纤后照射在Q点，入射角为γ，所求的最小距离为x。根据折射定律有n＝ ＝ ，又由几何关系可得sin γ＝cos β 当P点接近光纤内层玻璃边缘时，α角最大，γ角最小，若此时恰能发生全反射，则有γ＝53°，sin α＝ 联立并代入数据解得x＝2.18×10-5 m。 返回 知识点三　两种“蜃景”的比较 返回 如图为“海市蜃景”和“沙漠蜃景”的图片，这些现象都属于光的全反射现象，由于其形成原因有所不同，两种“蜃景”也不同。 1．“海市蜃景” (1)气候条件：当大气比较平静且海面上的空气温差较大时 (海面上空空气的温度随高度升高而逐渐变大)，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。我们 可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图甲所示。 (2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的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大的下一层。 (3)虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为光 是从反向延长线的方向发射而来的，所以地面附近的 观察者就可以观察到物体正立的虚像，且虚像“漂浮” 在远处的半空中，如图乙所示。 2．“沙漠蜃景” (1)气候条件：夏天在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。 (2)光路分析：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，入射角逐渐增大，也可能发生全反 射。 (3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影，仿佛是从水面反射出来的一样，如图所示。 例5 (多选)如图甲所示，夏天在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、集市、庙宇等出现在空中；如图乙所示，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，这就是“蜃景”。下列有关“蜃景”的说法中正确的是 A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小 B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小 C．A是“蜃景”，B是景物 D．C是“蜃景”，D是景物 √ √ √ 沙漠里下层空气温度比上层高， 故沙漠地表附近的空气折射率从 下到上逐渐增大，远处的景物发 出的光线射向沙漠地表时，由于 不断被折射，越来越偏离法线方向，进入下层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到倒立的景物，从而产生了“沙漠蜃景”现象。海面上的上层空气的温度比下层空气的温度高，故海面上的上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，近处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的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返回折射率较大的下一层，从而产生“蜃景”现象，故A、C、D正确，B错误。 针对练．(多选)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看 到在远处的路面显得格外明亮，仿佛有一片“水面”，如 图所示，但当你向“水面”靠近时，“水面”也随着你的 靠近而后退，对此现象正确的解释是 A．这一现象是由光的折射和光的反射造成的 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，附近空气折射率变大，发生全反射 D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，附近空气折射率变小，发生全反射 √ √ 酷热的夏天柏油路面温度较高，路面上方下层空气的温度比上层空气的温度高，下层空气的折射率比上层的小，由于路面向上折射率逐渐变大，太阳光斜向下射向路面过程中是由光密介质射入光疏介质，经过多次折射使入射角逐渐变大，达到临界角时发生全反射现象，故人们会看到远处的路面仿佛有一片“水面”，故A、D正确。 返回 随堂演练 对点落实 返回 1．关于全反射，下列说法正确的是 A．发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线 B．光从光密介质射入光疏介质时一定会发生全反射 C．光从光疏介质射入光密介质时可能发生全反射 D．光从其传播速度大的介质射入其传播速度小的介质时可能发生全反射 √ 发生全反射时，所有的光线全部反射，折射光线完全消失，A正确；由n＝ 知，光在其传播速度小的介质的折射率大，光在其传播速度大的介质的折射率小；折射率大的介质是光密介质，折射率小的介质是光疏介质；光从光密介质射入光疏介质时，只有入射角等于或大于临界角，才能发生全反射；光从光疏介质射入光密介质时不可能发生全反射，B、C、D错误。 2．(选自鲁科版教材课后练习)(多选)如图所示，包含红、蓝两种颜色的一复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖。在玻璃砖底面的入射角为i，经折射后射出到空气中。下列说法正确的是 A．在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．a光为红光，b光为蓝光 C．玻璃砖材料对a光的折射率小于对b光的折射率 D．若改变光束的入射方向使i角逐渐变大，则a光的折射光首先消失 √ √ 光线a的偏折程度大，根据折射定律公式 ＝n，i是入射角，α是折射角，可知a光的折射率大，再根据v＝ ，可知a光在玻璃中的传播速度小，故A正确，C错误；a光的折射率大，说明a光的频率高，由c＝λf可知，a光在真空中的波长较短，为蓝光，故B错误；a光的折射率大，则根据 ＝n可知，a光的临界角较小，若改变光束的入射方向使i角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90°，故先发生全反射，折射光线先消失，故D正确。 由题图(b)可知，当θ＝53°时发生全反射，则全反射的临界角为C＝53°，由全反射临界角公式sin C＝ ，得n＝ ，故选项A正确。 √ 3．(2024·山东威海高二期末)为了研究某 种透明新材料的光学性质，将其压制成半 圆柱形，横截面如图(a)所示。一束激光由 真空沿半圆柱体的径向射入，与过O点的 法线成θ角。CD为光传感器，用以探测光的强度。从AB面反射回来的光的强度随θ角变化的情况如图(b)所示。已知sin 53°＝0.8，该材料的折射率为 4.(选自人教版教材课后练习)如图为光导纤维(可简化为长 玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为l，折射率为n(n< )，AB 代表端面。为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光在端面AB上的入射角应满足的条件。 答案：sin i≤ 设光线在端面AB上C点的入射角为i，折射角为r，光路图如图所示 由折射定律有n＝ 设该光线射向玻璃丝内壁的D点的入射角为α，为了使该光线可以在此光导纤维中传播，应有α≥θ，式中θ是光线在玻璃丝中发生全反射的临界角，它满足sin θ＝ 由几何关系得α＋r＝90° 联立可得sin i≤ 。 返回 课 时 测 评 返回 1．(多选)(2024·河北衡水期中)在高山湖泊边拍摄的风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和湖底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是 A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光在水面上发生了全反射 B．光从空气射入水中，光的传播速度变小 C．来自远处水面下景物的光射到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见 D．来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；光由空气射入水中，光的传播速度变小，故B正确；来自远处水面下景物的光射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时发生全反射，光不能射出水面，所以看不见，故C正确；来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 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 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 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，都不可能发生全反射现象，选项A错误，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，故界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角，因此光在界面Ⅱ上不可能发生全反射现象，选项B错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3．(2023·山东淄博期末)自行车的尾灯应用了全反射棱镜，它本身不发光，夜间骑车时，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，提醒汽车司机注意到前面的自行车，尾灯由折射率大于 的透明介质制成，其外形如图所示，下列说法正确的是 A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 B．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 C．汽车灯光斜向右面入射，一定会发生全反射 D．为了提高安全性，制成尾灯的透明介质的折射率越大越好，折射率越大，光进入介质后传播速度越大 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由题图可知，汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生，故A错误，B正确；汽车灯光斜向右面入射时，光到达尾灯内部左表面时的入射角有可能小于临界角，不一定发生全反射，故C错误；由v＝ 可知，折射率越大的介质，光在其中的传播速度越小，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 4．如图是长直光纤，柱芯为玻璃，外层用折射率比玻璃小的介质包覆。若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传播方式的叙述，正确的是 A．不论θ为何值，光线都不会发生全反射 B．不论θ为何值，光线都会发生全反射 C．θ够小时，光线才会发生全反射 D．θ够大时，光线才会发生全反射 √ 发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质及入射角i要大于或等于临界角C，即光线传播到光纤侧面时的入射角i应满足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的光路图如图所示。发生全反射的条件sin θ＝ ，由几何关系知sin θ＝ ，联立解得n＝1.2，故A正确，B、C、D错误。 5．(2021·江苏高考)某种材料制成的半圆形透明砖平放在方 格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧 面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时， 出射光束恰好消失，该材料的折射率为 A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.8 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 6．(2024·湖南常德月考)如图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，它的内层玻璃的折射率为n1，外层玻璃的折射率为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 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7．(2024·山东临沂高二期末)如图所示，一小孩在河水清澈的河面上沿直线以0.5 m/s的速度游泳，已知这条河的深度为 m，不考虑水面波动对视线的影响。t＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t＝6 s时他恰好看不到小石块了，下列说法正确的是 A．6 s后，小孩会再次看到河底的石块 B．河水的折射率n＝ C．河水的折射率n＝ D．t＝0时小孩看到的石块深度为 m √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 8．(2024·江苏南京调研)如图所示，折射率n＝2、半径为R的 透明球体固定在水平地面上，O为球心，其底部A点有一点光 源，过透明球体的顶点B有一足够大的水平光屏，不考虑光在 透明球体中的反射影响，则光屏上光照面积大小为 A．3πR2 B．πR2 C． πR2 D． πR2 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 9．(多选)(2024·重庆南开中学期末)如图所示，三棱镜的横截 面为等腰三角形，顶角α为锐角，光线由空气射到三棱镜左侧 面的A点，入射光线被约束在过A点的法线下方，不管入射角 i取多大值，从A点入射的光线均能从三棱镜右侧面射出。不 考虑光线在三棱镜内部的反射，三棱镜的折射率为，则α的取值可能是 A．30° B．40° C．50° D．60° √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 设光线在三棱镜左侧面的A点入射时折射角为r，在右侧面的入射角为θ，如图所示。根据折射定律n＝ ，由几何关系有α＝θ＋r，当i＝0°时，r＝0°，在右侧面的入射角θ最大，此时θ＝α，根据题意此时不能发生全反射，即sin θ＝sin α< ，可得0°<α<45°，故选AB。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 10.(15分)(2024·广东广州高二月考)某种光学元件由两种不 同透明物质Ⅰ和Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为AB的中 点，∠BAC＝30°，半圆形透明物质Ⅰ的半径为R，一束 光线在纸面内从半圆面上的P点沿PO方向射入，折射至AC 面时恰好发生全反射，再从BC边上的Q点垂直射出BC边，已知透明物质Ⅰ对该光的折射率为n1＝ ，透明物质Ⅱ对该光的折射率为n2，真空中光速为c，求(结果可用根式表示)： (1)透明物质Ⅱ对该光的折射率n2； 答案： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面射出，光路图如图所示。设光线在透明物质Ⅱ中发生全反射的临界角为C，在M点刚好发生全反射 由几何关系可知C＝60° 由sin C＝ 解得n2＝ 。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)光从P传到Q所用的时间t。 答案： 由几何关系知OM＝OA＝R 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 谢 谢 观 看 ！ 第四章 光及其应用 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由全反射定律得sin C＝ 由光路图可知sin C＝ ， 解得r＝R 则能从液体上表面射出的面积为S＝πr2＝πR2。 答案： 由几何关系得射出的光线在透明液体中传播的最长距离为x＝ ＝ 由折射定律得n＝ 射出的光线在透明液体中传播的最长时间为t＝，解得t＝。 A．πR B．πR C．πR D．πR 根据折射定律有＝，可得光进入玻璃后光线与竖直方向夹角为30°；如图所示，过O点的光线垂直入射到AB界面上的C点射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射角越大，全反射的可能性越大，根据临界角公式sin C＝可得临界角为C＝45°，如果AB界面上临界点为D，此光线在AO界面上的点E入射，在三角形DOE中可求得DO与水平方向夹角为180°－(120°＋45°)＝15°，所以没有光线射出的圆弧对应圆心角为30°＋15°＝45°，所以没有光透出的部分弧长为πR。 A． B． C． D． A．n1<n2，光通过光缆的时间等于 B．n1<n2，光通过光缆的时间大于 C．n1>n2，光通过光缆的时间等于 D．n1>n2，光通过光缆的时间大于 光从光密介质射入光疏介质时才可能发生全反射，故n1>n2；光在内层玻璃传播的路程s＝，光在内层玻璃的传播速度v＝，所以光通过光缆的时间t＝＝ >，故D正确。 如图所示，t＝6 s时他恰好看不到小石块，则知光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角C，6 s后，入射角大于临界角，光线仍发生全反射，所以小孩不会再次看到河底的石块，A错误；6 s内小孩通过的距离为x＝vt＝0.5×6 m＝3 m，根据全反射临界角公式得sin C＝，则sin C＝ ＝ ＝，则n＝，B错误，C正确；t＝0时小孩看到的石块深度为h视＝＝ m，故D错误。 光路图如图所示，设从A点发出的光线射到D点时发生全反射，则有sin C＝＝，则发生全反射的临界角C＝30°，由几何关系可知光屏上光照区域的最大半径r＝BE＝R tan 30°＝R，则光屏上光照面积S＝πr2＝πR2，故选C。 透明物质Ⅰ中光速v1＝＝c 光在透明物质Ⅰ中传播的时间t1＝＝ 透明物质Ⅱ中光速v2＝＝c MC＝AC－AM＝R－R＝R 所以MQ＝MC cos 30°＝ 光在透明物质Ⅱ中传播的时间t2＝＝＝ 则光从P传到Q所用的时间t＝t1＋t2＝。 $