第4章 2 全反射（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（人教版）江苏专版

2　全反射

[学业要求与核心素养]

[对应学生用书P99]

一、全反射

阅读教材，并回答：

1．光从空气射入玻璃时，折射角和入射角大小上存在怎样的关系？光从玻璃射入空气时，折射角和入射角大小上存在怎样的关系？ 请通过作图，大致画出对应的折射光线，反映折射角、入射角的大小关系。

答　略

2．观察教材图4.2-1演示实验：

(1)当光沿半径垂直入射到平面时，此时入射角为0°，折射角为多少？为什么？

(2)当入射角增大少许时，会观察到微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察到反射角和入射角，折射角和入射角大小有何关系？

(3)随着入射角逐渐增大，反射光线越来越强，而折射光线越来越弱；当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，会看到什么现象？若继续增大入射角，还会看到折射光线吗？

答　(1)折射角0°　光沿直线传播　(2)等于　大于　(3)折射光线消失，只剩下反射光线　不会

3．要发生全反射现象，对入射光线、折射光线所在的介质有怎样的要求？

答　入射光线所在的介质为光密介质。

4．光从折射率为n的某种介质进入空气(真空)，当发生全反射时，入射角的正弦值最小为多少？

答　n＝＝，所以sin C＝。

[概念·规律]

1．光疏介质和光密介质

(1)折射率__较小__的介质称为光疏介质，折射率__较大__的介质称为光密介质。

(2)光疏介质与光密介质是__相对__的。

2．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，如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越__弱__，反射光却越来越__强__。当入射角增大到某一角度，使折射角达到__90°__时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。

3．临界角

(1)定义：折射角为90°时的__入射角__叫作临界角。

(2)临界角C与折射率n的关系：sin C＝____。

4．发生全反射的条件

当光从__光密__介质射入__光疏__介质时，如果入射角__等于__或__大于__临界角，就会发生全反射现象。

二、全反射棱镜和光导纤维

1．全反射棱镜

截面为__等腰直角三角形__的棱镜为全反射棱镜。它比平面镜的反射率高，失真小。

2．光导纤维

(1)光导纤维对光的传导原理：利用了__全反射__原理。

(2)光导纤维构造

由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套__大__，光传播时在内芯与外套的界面上发生__全反射__(如图所示)。

(3)光纤通信的优点是容量__大__，衰减__小__，抗干扰性强等。

(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象。(　　)

(2)光密介质是指密度大的介质。(　　)

(3)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质。(　　)

(4)光在光纤中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射。(　　)

(5)只要入射角足够大，就能发生全反射。(　　)

(6)密度大的介质一定是光密介质。(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×

[对应学生用书P100]

探究点一　全反射

1．全反射遵循的规律

发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。

2．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，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，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，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。

　(教材本节练习与应用第3题变式)右图是一个用折射率n＝2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A＝∠C＝90°，∠B＝60°，现有一束光垂直入射到棱镜的AB面上，则(　　)

A．光在介质中的传播速度为0.8×108 m/s

B．光在介质内会发生三次全反射

C．与入射时相比，光从介质中射出时可能偏转了60°

D．若将入射光沿AB面平行下移，光可能垂直AD面射出

[解析]　光在介质中的传播速度为v＝＝ m/s＝1.25×108 m/s，故选项A错误；根据全反射临界角公式得sin C＝＝<，C<30°。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，光路如图甲所示，与入射时相比，光从介质中射出时偏转了60°，故选项C正确；若将入射光沿AB面平行下移，如图乙所示，光线在DC和BC面上均发生全反射，由几何关系可判断光线最终从AB面垂直射出，故入射光线和最终出射光线夹角为θ＝180°，故光在介质内不会发生三次全反射，故选项B错误；若将入射光沿AB面平行下移，光不可能垂直AD面射出，故选项D错误。