4.2全反射 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

本讲义聚焦全反射核心知识点，系统梳理光疏与光密介质的相对性、全反射现象及条件、临界角公式，进而延伸至全反射棱镜的构造与应用、光导纤维的原理及结构，构建从基础概念到实际应用的递进式知识支架。 资料通过概念辨析（如光疏/光密介质非密度差异）、典例变式（如水下灯光光斑分析、光纤通信模型）强化科学思维，结合生活实例（内窥镜、自行车尾灯）培养科学探究能力，课中辅助教师引导学生推理分析，课后助力学生通过巩固训练查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

4.2全反射（知识解读）（解析版） •知识点1 全反射 •知识点2 全反射棱镜 •知识点3 光导纤维 •作业 巩固训练 全反射 知识点1 1、光疏介质和光密介质 （1）光疏介质：折射率较小的介质。 （2）光密介质：折射率较大的介质。 （3）光疏介质与光密介质是相对的。 特别提醒：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。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：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。 （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C与介质的折射率n的关系是sin C＝。 （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。 注意：（1）全反射只发生在光从光密介质射向光疏介质时。 （2）必须满足入射角≥临界角，折射光消失，只剩反射光。 （3）临界角公式：sin C＝，折射率越大，临界角越小。 【典例1-1】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O′，。现让点光源在竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向，其振动图像如图乙所示，水的折射率为。下列说法中正确的是（　　） A．0.25s时，点光源正在向上做减速运动 B．光斑边缘M点在任意一秒内走过的路程都是 C．光斑的最大面积与最小面积比为3:1 D．光斑边缘上M点振动的振幅为0.75m 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，0.25s时，点光源位于y轴负半轴且正在向上做加速运动，故A错误； B．由于 则点光源在任意一秒内走过的路程都是 M点对应的入射光线恰好发生全反射，则临界角C满足 则 故光斑边缘M点在任意一秒内走过的路程都是，故B错误； C．光斑范围是一个圆面，光斑的最大面积与最小面积对应的半径分别为， 则光斑的最大面积与最小面积之比为，故C错误； D．光斑边缘上M点振动的振幅为，故D正确。 故选D。 【典例1-2】（多选）如图所示，某棱柱形透光均匀介质的横截面ABC为直角三角形，，底边BC的长度为d，M为斜边AB的中点，一细束单色光平行于AC边从M点射入介质，折射光恰好到达C点。不考虑光在介质中的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．介质的折射率为 B．介质的折射率为 C．若连续减小入射光线的入射角直到光线与边AB垂直，折射到边AC上的光均能从AC边射出 D．若连续减小入射光线的入射角直到光线与边AB垂直，折射到边AC上的光部分能从AC边射出 【答案】BD 【详解】AB．依题意，从M点平行于AC边射入介质，经过M点的折射光恰好到达C点，光路图如图 由几何关系可知i=60°，r=30° 根据折射率的定义，可得，则A错误，B正确； CD．临界角为 当光线射到C时在AC面上的入射角为60°，大于临界角，能发生全反射；当光线垂直射到AB时在AC面上的入射角为30°<C，不能发生全反射，可知若连续减小入射光线的入射角直到光线与边AB垂直，折射到边AC上的光部分能从AC边射出，C错误，D正确。 故选BD。 【典例1-3】如图所示为某透明介质制成的棱镜截面，该截面由半圆构成，O为圆心，直径AB水平，C为半圆最低点，已知半径，一细光束由平面上的A点斜射入棱镜，细光束在D点刚好发生全反射，已知弧长AC等于弧长DC的3倍，光在真空中的速度为c。求： (1)该透明介质的折射率； (2)光束从A点射入到第一次射到圆弧BC的时间。 【详解】（1）由题意，弧AC等于弧DC的3倍，则弧AD所对应的圆心角为60°，所以三角形OAD为正三角形。 光束在棱镜中的临界角为 由临界角公式得 解得 （2）作出光束在棱镜中的光路图，如图所示 由以上分析可知 光线在点的反射光线与垂直，与弧交点为。 由几何关系 则 光在棱镜中传播的距离为 光在棱镜中的速度为 光束从点射入到第一次从棱镜中射出的时间 【变式1-1】图示为半径为R的玻璃球缺过球心的纵截面，底面半径为球体半径的倍，已知该玻璃的折射率为。激光束垂直底面从球面上的M点射入玻璃球缺，激光束的延长线过底面边缘上的A点。则折射光线与底面直径AB的交点到A的距离为（　　） A．2R B． C． D． 【答案】D 【详解】设球半径为R，球冠底面中心为，连接，则垂直AB，设，则 可知 已知MA⊥AB，所以 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，光路图如图所示 设光线在M点的入射角为，折射角为r，由于是等边三角形，所以入射角 由折射定律得 代入数据得 则 故 故选D。 【变式1-2】（多选）夜晚公园景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图甲所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架（图中未画出）可以调节光源距离水面的深度h，随着h不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的有（    ） A．h越小，水面上发光区域的面积越大 B．当时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状 C．当时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状 D．当时，水面上的发光区域会呈现类似乙图所示的“月牙”形状 【答案】CD 【详解】BCD．取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示 由 可得 根据几何关系可得 则一个点发出的光在水面上能看到半径的圆，对于半圆形线光源在水面上的发光区域，可看作是圆的圆心沿半圆弧移动时圆扫过的区域，如图所示 可得当，即时，水面上的发光区域会呈现类似“月牙”形状，当，即时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状，故CD正确，B错误； A．结合上述分析可知，h越大，水面上发光区域的面积越大，故A错误。 故选CD。 【变式1-3】由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件右表面AD是以O点为圆心半径为R的圆弧。在O点放置一单色点光源，其中一束水平向左发射的光线垂直射到BC上。该光线在空气中的传播时间与在介质中的相同。已知，，，光在空气中的速度为，求： (1)透明介质对该单色光的折射率； (2)从O点发出的光能再次回到O点所经过的时间。 【详解】（1）由光在介质中的传播速度  利用几何知识可知，空气中的传播时间  在介质中传播的时间  由得：n=2 （2）由 得 由几何关系可知，AB、BC界面的入射角均大于临界角，发生全反射，光路如图所示。 F是BC的中点，O是OF的中点，可得  光在空气中的传播时间  光在介质中的传播时间  所以  全反射棱镜 知识点2 全反射棱镜：玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。 （1）构造：横截面为等腰直角三角形，玻璃制成，置于空气中。 （2）用法：光垂直于界面射入，垂直于界面射出，中途全反射。 （3）用途：改变光的传播方向，或者使光侧移。 注意：（1）全反射棱镜是等腰直角三角形棱镜，利用全反射改变光路。 （2）光垂直直角边入射，在斜面处入射角 45°＞临界角，发生全反射。 （3）反光效率比平面镜高，多用于潜望镜、望远镜、光学仪器。 【典例2】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。 【变式2-1】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 【详解】汽车灯光应从左面射向自行车尾灯，光在尾灯内部右表面发生全反射，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。 故选B。 【变式2-2】（多选）如图中方框区域内有一个位置可以任意摆放的全反射棱镜，其横截面是等腰直角三角形，光线1、2、3、4表示的是入射光线，经过棱镜后，相应的出射光线是、、、下图4种情况中，哪些是可能实现的（    ） A． B． C． D． 【答案】ABC 【详解】A.将全反射棱镜如图放置，可满足要求，选项A正确； B. 将全反射棱镜如图放置，可满足要求，选项B正确； C. 将全反射棱镜如图放置，可满足要求，选项C正确； D. 全反射棱镜对光路有两种控制作用：将光的传播方向改变90°，或是改变180°，而没有会聚光线的作用，选项D选项错误。 【变式2-3】（多选）某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是（　　） A．绿光在CD边的出射点在F点下方 B．绿光在CD边出射的方向与BC平行 C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长 D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等 【答案】BC 【详解】 A．画出光路图，由于红光经过左边中点E，又经过右边中点F，根据对称性可知，红光从AB边进入棱镜后射到BC边的中点G，发生全反射，平行于BC边射出，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以E点出射角小于红光E点的出射角；画出光路图，容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方，A错误； B．由光路图可知，出介质时，折射率不变，由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等，所以也平行于BC边射出，B正确； CD．由于光的速度非常大，所以可以忽略绿光和红光在介质内的路程差，可看作在介质内的路程几乎相同，由公式 可知，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以介质内绿光速度小于红光速度，则绿光在玻璃砖内传播时间长于红光，C正确D错误。 故选BC。 光导纤维 知识点3 1、原理：利用了光的全反射。 2、构造：由内芯和外套两层组成．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。 3、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。 4、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。 5、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，则有：sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝。 由下图可知：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，即解得n＝。 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，因此折射率要比大些． 注意：（1）光导纤维利用全反射传输光信号。 （2）结构分内芯（光密）和外套（光疏），内芯折射率更大。 （3）传输损耗小、距离远、抗干扰，用于通信和内窥镜。 【典例3-1】如图甲所示，在医学领域的内窥镜检查中，常利用玻璃纤维将光传输到人体内部进行照明，并通过另一细管中的微型摄像机来进行观察。如图乙所示为长为L的玻璃纤维，AB代表光的入射端面。若玻璃纤维对光的折射率为，则光从一端传播到另一端的最长时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】因，因此入射角取大于0的任意值时都可以使入射光在玻璃纤维中发生全反射，如图所示，设折射角为r，光线到达上界面的入射角为。光在玻璃纤维中的传播速度 光在玻璃纤维中的传播时间 要使时间最长，应最小，则r最大，r最大仅能为临界角C，所以，则 玻璃纤维的折射率为，则光从一端传播到另一端的最长时间为。 故选B。 【典例3-2】（多选）在海洋科研领域，光导纤维在海底通信中起着至关重要的作用。如图所示，光导纤维由内芯和包层两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端射入，从另一端射出，下列说法正确的是（　　） A．内芯的折射率大于包层的折射率 B．内芯的折射率小于包层的折射率 C．越大，光在光导纤维中越不容易发生全反射 D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射 【答案】AC 【详解】AB．光线在内芯和包层的界面上发生全反射，可知光从光密介质进入光疏介质，则内芯的折射率大于包层的折射率，故A正确，B错误； C．越大，则光在光导纤维中内芯和包层界面处的入射角就越小，越不容易发生全反射现象，故C正确； D．根据可知，折射率越大，临界角越小，红光的折射率小，则临界角大，若紫光恰能发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，一定不能在内芯和包层分界面上发生全反射，故D错误。 故选AC。 【变式3-1】连续型光导纤维是一种折射率沿径向连续变化的光导纤维。光在连续型光导纤维中的传播路径如图所示。由图可知，光在连续型光导纤维中的折射率从外表面沿径向到中心的变化规律是（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 【答案】A 【详解】由题图可知，光在连续型光导纤维中沿半径方向传播时，在每一个平行于中心轴线的界面上均发生折射，当光沿半径方向向外侧传播时，光由光密介质进入光疏介质，对应的入射角小于折射角，导致光朝中心轴线偏折，最终发生全反射；当光沿半径方向向内侧传播时，光由光疏介质进入光密介质，对应的入射角大于折射角，导致光再次朝中心轴线偏折，所以，在连续型光导纤维中心光的折射率最大，沿径向光的折射率逐渐减小，在外表面附近的折射率最小，选项A正确。 故选A。 【变式3-2】（多选）高锟是著名的华裔物理学家，因在光纤通信方面的研究获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为光纤之父。如图所示，光纤通信的主要部件为光导纤维，其由纤芯和包层两部分组成，以合适角度进入光纤的光能够在纤芯和包层分界面上发生全反射，以折线的形式沿着光纤传播。下列说法正确的是（　　） A．纤芯的折射率小于包层的折射率 B．减小光在入射端的入射角i，光在光纤中的传播时间将减小 C．光的波长增大时，纤芯对光的折射率将增大 D．光的波长增大时，其在纤芯中的传播速度将增大 【答案】BD 【详解】A．发生全反射的条件是光由光密介质进入光疏介质，则纤芯的折射率大于包层的折射率，故A错误； B．减小光在入射端的入射角i，则光进入纤芯的折射角r减小，设光导纤维的长度为，根据几何关系可知光在纤芯中传播的路程为 可知光在纤芯中传播的路程变短，则传播时间将减小，故B正确； CD．光的波长增大时，光的频率减小，纤芯对光的折射率n将减小，根据可知，光在纤芯中的传播速度将增大，故C错误，D正确。 故选BD。 【变式3-3】如图为圆柱体光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝的长度为。光垂直入射到玻璃丝的端面，已知玻璃丝对光的折射率为，光在真空中的传播速度为。 (1)求光在玻璃丝中传播的时间； (2)若光以任意角度入射到玻璃丝的端面的圆心，光均能从另一个端面射出而不会从侧壁泄漏出来，求玻璃丝折射率应满足的大小范围。 【详解】（1）光垂直入射到玻璃丝的端面，光在其中的传播速度 传播时间为 （2）设光束在玻璃丝端面的入射角为，折射角为，折射光线射到侧面时的入射角为，如图所示。 由折射定律得 由几何关系得 则 光在玻璃丝中的临界角 要使光线不会从侧壁“泄漏”出来，必须满足 则有 联立得 要保证从端面入射的任何光线都能发生全反射，应使，代入上式解得 即光导纤维所用材料的折射率至少应为。 1．如图所示，某光学元件的横截面是直角梯形，。一束单色光从点垂直射入元件，恰好在的中点处发生全反射。则（　　） A．光从边离开该光学元件 B．光从边离开该光学元件 C．光从边离开该光学元件 D．光从边离开该光学元件 【答案】A 【详解】依题意，单色光恰好在的中点处发生全反射，故临界角为，之后光线依次在、、边发生全反射后，从边离开该光学元件，BCD错误，A正确。 故选A。 2．如图所示，水平桌面上放置一个半圆形透明砖，为圆心，半径为。光在透明砖内的传播速度为。光线从点垂直界面入射后，在透明砖表面点恰好发生全反射。已知真空中的光速为，则（    ） A．透明砖的折射率为 B．光从透明砖到空气的临界角为 C．之间的距离为 D．光从到的时间为 【答案】C 【详解】A．透明砖的折射率为，故A错误； B．由临界角公式为 解得，故B错误； C．由题意，光线从点垂直界面入射后，在透明砖表面点恰好发生全反射，则有 根据几何关系有，故C正确； D．由题意可得 所以光从到的时间为，故D错误。 故选C。 3．在“消失的硬币”实验中，将盛满水的玻璃杯压在硬币上，从杯壁外往内看硬币“消失”，从杯口向下俯视却能看到硬币，已知玻璃杯的折射率大于水的折射率，造成杯壁视角下硬币“消失”的主要原因是（　　） A．光的直线传播路径被玻璃杯阻断 B．硬币反射的光在杯壁处发生全反射 C．硬币反射的光在杯底部发生全反射 D．硬币反射的光在杯壁处发生干涉 【答案】B 【详解】A．玻璃杯是透明的，光线可以透过，不能阻断， A错误； B．从杯壁外往内看时，硬币反射的光线需要依次穿过水、玻璃，最后从玻璃射入空气中才能被人眼看到。光线从玻璃（光密介质）射向空气（光疏介质）时，由于观察角度的原因，入射角可能大于临界角，从而发生全反射。光线被反射回玻璃杯内，无法进入人眼，因此看起来硬币就“消失”了，B正确； C．如果光在杯底部发生全反射，那么光线将无法进入杯中的水中。这样的话，无论从哪个角度（包括从杯口向下俯视），都应该看不到硬币。这与题干中“从杯口向下俯视却能看到硬币”的现象相矛盾，C错误； D．硬币“消失”是光线传播路径改变导致的现象，属于几何光学范畴，与光的干涉无关，D错误。 故选B。 4．一束光在空气与某透明材料之间发生折射时，入射角θ1与折射角θ2的正弦值关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A．光从该透明材料射入空气中 B．该透明材料的折射率为0.75 C．该透明材料的折射率为1.33 D．入射角增大时，光线可能发生全反射 【答案】C 【详解】A．入射角的正弦值大于折射角的正弦值，故光从空气射向该透明材料中，A项错误； BC．根据折射定律n=可知，透明材料的折射率n=≈1.33，B项错误、C项正确； D．光从空气射向该透明材料时不可能发生全反射，D项错误。 故选C。 5．“水下世界国际摄影大赛”的作品一般是由摄影师在水下对景物进行拍摄而成的，获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图所示，进入镜头的光线与竖直方向的最大夹角，已知，空气中的光速，下列说法正确的是（　　） A．光线射入水中后频率增大 B．摄影师看到的水上景物的位置比实际位置偏低 C．水的折射率为 D．光线射入水中后速度变为 【答案】C 【详解】A．光线由水上射入水中时，光的频率不变，选项A错误； B．如图所示，光源成像的位置比S的位置偏高，选项B错误； C．当光线在水面的入射角为90°时，水中光线与竖直方向的夹角达到最大值，即临界角C，且，选项C正确； D．由光速与折射率的关系有，选项D错误。 故选C。 6．潜水艇中的潜望镜采用两块等腰直角三棱镜，棱镜材料的折射率为，入射光沿水平方向垂直射入第一块棱镜的直角边，经斜边反射后沿竖直方向射入第二块棱镜，最后垂直第二块棱镜右侧直角边射出。已知该光线在真空中的光速为c，在两块棱镜中传播的总时间为t。下列说法正确的是（　　） A．光在第一块棱镜斜边的入射角为30° B．光在斜边恰好发生了全反射 C．该光线在两块棱镜中传播的路程为ct D．若棱镜折射率减小为1.4，保持入射方向不变，仍能在棱镜中发生全反射 【答案】B 【详解】A．由几何关系可知，光在每一块棱镜斜边的入射角为45°，A错误； B．由于，所以该光在斜边发生全反射的临界角C＝45°，则光在斜边恰好发生了全反射，B正确； C．光在棱镜中的速度为 光在两块棱镜中传播的总路程为，C错误； D．折射率为1.4时， 则临界角 在入射角仍然为45°时，不能发生全反射，入射角45°＜C'，不满足全反射条件，D错误。 故选B。 7．公园夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，现将如图所示的四分之一圆形的线状光源平行于水面放置在水面以下，若已知线状光源半径R=3m，放置的深度h=m，水的折射率，则人们在水面上看到发光区域的形状可能是（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据全反射原理，水下点光源发出的光在水面上的出射区域为一个圆形，该圆形的半径由水的折射率与光源深度决定。 设水的临界角为C，根据折射定律有 解得 由三角函数关系可得 每个点光源在水面形成的光斑半径r=htanC 代入数据得r=3m。 由于线光源本身是半径为R=3 m的四分之一圆弧，其上每一点均可视为点光源。最终在水面观察到的形状是无数个半径为r=3 m的圆形光斑的并集，即其包络区域。 由于r=R，每个点光源形成的光斑圆周都会经过原线光源圆心的正上方位置，其外边界为半径R+r=6 m的圆弧，两端是以原弧端点正上方为圆心、半径为r的半圆周。 A．图中内边界为圆弧但未经过原点，对应r＜R的情形，故A错误； B．图中内侧有凹陷但未触及坐标原点，与r=R时的几何特征不符，故B错误； C．图中形状边缘为直线，未能体现端点处光斑的圆弧特性，故C错误； D．图中形状外侧为大圆弧，内侧边界交汇于原点，符合r=R时点光源光斑包络的分布规律，故D正确。 故选D。 8．如图所示，真空中的楔形玻璃的横截面的顶角为，位于面上的点光源S垂直向发出一条光线，从点射出时的折射角为。已知S点到点的距离为，点光源S在楔形面上有光线射出的面积为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意可知，楔形玻璃对该光的折射率为 则 可得，临界角为 所以点光源S在楔形面上有光线射出的范围半径为 所以点光源S在楔形面上有光线射出的面积为 故选A。 9．玻璃球艺术品深受学生喜欢，它的内部材料折射率相同，如图所示，一束黄光从球上P点射向球内，折射光线与水平直径PQ夹角，出射光线恰好与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法不正确的是（   ） A．玻璃球对黄光的折射率为 B．若仅换成蓝光，则光在玻璃球中传播的时间变短 C．若仅增大射向玻璃球表面的入射角，则光线一定能从球内射出 D．若仅增大射向玻璃球表面光的频率，则光线一定能从球内射出 【答案】B 【详解】A．由几何关系可知，出射光线的折射角为，则，故A正确。 B．换成蓝光，频率增大，折射率增大，折射角变小，光在玻璃球中的路程变大，而在玻璃球中的光速变小，则时间变长，B错误。 CD．在玻璃球内，光线进入时的折射角等于出射光线的入射角，所以光线只要能进入玻璃球，则玻璃内的折射角与入射角均相等且小于临界角，则光线就一定不可能在球内发生全反射，即都能从玻璃球内射出，CD正确。 此题选择不正确的，故选B。 10．（多选）光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。如今，随着4G和5G网络无线接入点的不断拓展，需要越来越多的光纤来满足网络日益增长的需求。下列说法正确的是（　　） A．光纤通信是利用光作为载体来传播信息 B．光导纤维传递光信号利用了光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号利用了光的全反射原理 D．光导纤维必须呈直线状态，不能发生弯曲 【答案】AC 【详解】光纤通信利用光作为载体来传播信息，光在光导纤维中不断发生全反射，光沿着锯齿路径从一地传到另一地，从而达到传输的目的，光导纤维可以发生弯曲。 故选AC。 11．（多选）如图所示，真空中一透明介质的截面为边长为L的菱形ABCD，其中。一束单色光从真空垂直于AB边射入透明介质，恰好射到AD边的中点并发生全反射，已知单色光在真空中的速度为c，不考虑光的二次反射，下列说法正确的是（　　） A．单色光将从CD边射出 B．单色光将从BC边射出 C．透明介质的折射率为 D．单色光在透明介质中传播的时间为 【答案】BCD 【详解】AB．光路如图所示 根据几何关系可知，单色光在AD边的入射角 在CD边的入射角仍为 所以单色光不能从CD边射出，单色光将从BC边射出，故A错误，B正确； C．因为在O点发生全反射，则有 解得，故C正确； D．由几何关系知，，则 光传播的距离为 光在介质中的速度为 单色光在透明介质中传播的时间为 解得，故D正确。 故选BCD。 12．（多选）如图所示，一束由两种单色光组成的复色光从空气中射向水面，进入水面后变成a、b两束光，折射角分别为和，且。下列说法正确的有（    ） A．若光束a是红光，光束b有可能是紫光 B．若光束a是紫光，光束b有可能是红光 C．增大复色光的入射角，则光束a可能发生全反射 D．光束a与光束b在水中的速率之比 【答案】AD 【详解】AB．紫光的折射率比红光的折射率大，则入射角相等时，紫光的折射角更小，若光a是红光，则光束b有可能是紫光，故A正确，B错误； C．只有从光密介质到光疏介质才能发生全反射，所以增大复色光的入射角，则光束a不可能发生全反射，故C错误； D．设复色光的入射角为，则光束a与光束b的折射率分别为， 光束a与光束b在水中的速率分别为， 则，故D正确。 故选AD。 13．（多选）光纤是一种由核心层和覆层组成的双层圆柱形波导结构，利用光在界面的全反射实现信号的长距离低损耗传输。如图所示，已知核心折射率为，覆层折射率为，外界空气折射率为。光自空气以入射角进入核心，并希望在核心与覆层界面发生全反射以实现传输。则下列叙述正确的是（    ） A．核心层和覆层折射率关系为 B．光在核心与覆层界面发生全反射的条件为入射角小于全反射的临界角 C．光自空气进入核心时，最大可接受入射角满足 D．与大小越接近，则光纤的可接受入射角范围越大 【答案】AC 【详解】AB．光只有从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时才会发生全反射现象，故光在核心与覆层界面发生全反射的条件为入射角大于全反射的临界角，核心层和覆层折射率关系为，A正确，B错误； C．光自空气进入核心时，当入射角增大时，则图中角增大，光在核心与覆层界面的入射角减小，所以当光在核心与覆层界面的入射角等于临界角时，光从空气进入核心的入射角有最大值，即。光从空气进入核心，根据折射定律有 光在核心与覆层界面有 可得 根据 可得 联立解得，C正确； D．根据 可知与大小越接近，则光纤的可接受入射角范围越小，D错误。 故选AC。 14．（多选）随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，其重要的部件为五棱镜目镜，五棱镜将实像光线多次反射后改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示，其中，光线从中点垂直射入，依次经过和面的反射，且在面的入射角相等，最后光线从面射出。已知光线恰好能够在面上发生全反射，光在真空中的速度为。下列说法正确的是（　　） A．光线在面上的反射不是全反射 B．五棱镜的折射率为2 C．光线从点入射到面的时间为 D．红光和紫光分别从点入射时，紫光在棱镜内的传播速度更大 【答案】BC 【详解】B．恰好在CD面发生全反射，由几何关系知入射角，刚好全反射时 解得折射率n=2，B正确； A．作出光路图，如图所示 根据光的反射定律和几何关系可知光在DE面上的入射角为75°，大于临界角，则光线在DE面上会发生全反射，A错误； C．根据几何关系，可得路程 光在五棱镜中传播速度为 传播的时间为 解得，C正确； D．红光和紫光分别从P点入射时，紫光的频率大，折射率大，根据，紫光在棱镜内的传播速度更小，D错误。 故选BC。 15．夜晚，景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆，若水中点光源离水面距离为1m，在水面上观察到发光圆的半径为，已知真空中光速，求： (1)水的折射率n； (2)光在水中传播的速度v。 【详解】（1）光从水中射向空气，当入射角达到某一角度时，发生全反射，如图所示 由几何关系可以得到此时入射角满足 由全反射条件， 解得 （2）光在水中传播的速度 解得 16．如图所示，半径为R、圆心为O的半圆形玻璃砖，平直边AB与光屏MN垂直。一束单色光从空气沿半径射向AB，当入射角时，恰好在MN上只出现一个光斑。求： (1)玻璃砖的折射率n； (2)当入射角改为30°时，MN上出现的两个光斑间的距离d。 【详解】（1）由题意可知，发生了全反射 （2）设反射后出现光斑P，则 设折射后出现光斑Q，则根据折射定律有 可得 故 所以 故光斑P、Q间的距离 17．如图为一个底面直径为d、高为的圆柱形薄玻璃槽截面，给槽内加满某种液体后，O为液面的中心，光屏紧贴玻璃槽右侧面竖直放置。用一红色激光笔从槽底A点沿AO方向射出一细光束，光束与液面呈60°角，恰好在光屏上的B点接收到光束，用刻度尺测出B点到槽边缘D点的距离为，求： (1)该种液体对该红色激光的折射率n； (2)如果将红色激光笔移动到槽边缘C点，光束仍对准O点射出时，能否在液面上方接收到光束？请说明理由。 【详解】（1）光路如图所示，由几何关系可知， 可得 由折射定律可得液体对红光的折射率 解得 （2）将光源移动到槽边缘C点入射时，设入射角为。由几何关系 可得 设发生全反射的临界角为C，有 所以临界角为 此时入射角，光束恰好在O点处发生了全反射，所以液面上方不能接收到光束。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2全反射（知识解读）（解析版） •知识点1 全反射 •知识点2 全反射棱镜 •知识点3 光导纤维 •作业 巩固训练 全反射 知识点1 1、光疏介质和光密介质 （1）光疏介质：折射率较小的介质。 （2）光密介质：折射率较大的介质。 （3）光疏介质与光密介质是相对的。 特别提醒：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。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：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。 （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C与介质的折射率n的关系是sin C＝。 （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。 注意：（1）全反射只发生在光从光密介质射向光疏介质时。 （2）必须满足入射角≥临界角，折射光消失，只剩反射光。 （3）临界角公式：sin C＝，折射率越大，临界角越小。 【典例1-1】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O′，。现让点光源在竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向，其振动图像如图乙所示，水的折射率为。下列说法中正确的是（　　） A．0.25s时，点光源正在向上做减速运动 B．光斑边缘M点在任意一秒内走过的路程都是 C．光斑的最大面积与最小面积比为3:1 D．光斑边缘上M点振动的振幅为0.75m 【典例1-2】（多选）如图所示，某棱柱形透光均匀介质的横截面ABC为直角三角形，，底边BC的长度为d，M为斜边AB的中点，一细束单色光平行于AC边从M点射入介质，折射光恰好到达C点。不考虑光在介质中的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．介质的折射率为 B．介质的折射率为 C．若连续减小入射光线的入射角直到光线与边AB垂直，折射到边AC上的光均能从AC边射出 D．若连续减小入射光线的入射角直到光线与边AB垂直，折射到边AC上的光部分能从AC边射出 【典例1-3】如图所示为某透明介质制成的棱镜截面，该截面由半圆构成，O为圆心，直径AB水平，C为半圆最低点，已知半径，一细光束由平面上的A点斜射入棱镜，细光束在D点刚好发生全反射，已知弧长AC等于弧长DC的3倍，光在真空中的速度为c。求： (1)该透明介质的折射率； (2)光束从A点射入到第一次射到圆弧BC的时间。 【变式1-1】图示为半径为R的玻璃球缺过球心的纵截面，底面半径为球体半径的倍，已知该玻璃的折射率为。激光束垂直底面从球面上的M点射入玻璃球缺，激光束的延长线过底面边缘上的A点。则折射光线与底面直径AB的交点到A的距离为（　　） A．2R B． C． D． 【变式1-2】（多选）夜晚公园景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图甲所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架（图中未画出）可以调节光源距离水面的深度h，随着h不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的有（    ） A．h越小，水面上发光区域的面积越大 B．当时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状 C．当时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状 D．当时，水面上的发光区域会呈现类似乙图所示的“月牙”形状 【变式1-3】由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件右表面AD是以O点为圆心半径为R的圆弧。在O点放置一单色点光源，其中一束水平向左发射的光线垂直射到BC上。该光线在空气中的传播时间与在介质中的相同。已知，，，光在空气中的速度为，求： (1)透明介质对该单色光的折射率； (2)从O点发出的光能再次回到O点所经过的时间。 全反射棱镜 知识点2 全反射棱镜：玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达 100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。 （1）构造：横截面为等腰直角三角形，玻璃制成，置于空气中。 （2）用法：光垂直于界面射入，垂直于界面射出，中途全反射。 （3）用途：改变光的传播方向，或者使光侧移。 注意：（1）全反射棱镜是等腰直角三角形棱镜，利用全反射改变光路。 （2）光垂直直角边入射，在斜面处入射角 45°＞临界角，发生全反射。 （3）反光效率比平面镜高，多用于潜望镜、望远镜、光学仪器。 【典例2】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 【变式2-1】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 【变式2-2】（多选）如图中方框区域内有一个位置可以任意摆放的全反射棱镜，其横截面是等腰直角三角形，光线1、2、3、4表示的是入射光线，经过棱镜后，相应的出射光线是、、、下图4种情况中，哪些是可能实现的（    ） A． B． C． D． 【变式2-3】（多选）某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是（ ） A．绿光在CD边的出射点在F点下方 B．绿光在CD边出射的方向与BC平行 C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长 D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等 光导纤维 知识点3 1、原理：利用了光的全反射。 2、构造：由内芯和外套两层组成．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。 3、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。 4、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。 5、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，则有：sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝。 由下图可知：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，即解得n＝。 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，因此折射率要比大些． 注意：（1）光导纤维利用全反射传输光信号。 （2）结构分内芯（光密）和外套（光疏），内芯折射率更大。 （3）传输损耗小、距离远、抗干扰，用于通信和内窥镜。 【典例3-1】如图甲所示，在医学领域的内窥镜检查中，常利用玻璃纤维将光传输到人体内部进行照明，并通过另一细管中的微型摄像机来进行观察。如图乙所示为长为L的玻璃纤维，AB代表光的入射端面。若玻璃纤维对光的折射率为，则光从一端传播到另一端的最长时间为（　　） A． B． C． D． 【典例3-2】（多选）在海洋科研领域，光导纤维在海底通信中起着至关重要的作用。如图所示，光导纤维由内芯和包层两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端射入，从另一端射出，下列说法正确的是（　　） A．内芯的折射率大于包层的折射率 B．内芯的折射率小于包层的折射率 C．越大，光在光导纤维中越不容易发生全反射 D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射 【变式3-1】连续型光导纤维是一种折射率沿径向连续变化的光导纤维。光在连续型光导纤维中的传播路径如图所示。由图可知，光在连续型光导纤维中的折射率从外表面沿径向到中心的变化规律是（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 【变式3-2】（多选）高锟是著名的华裔物理学家，因在光纤通信方面的研究获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为光纤之父。如图所示，光纤通信的主要部件为光导纤维，其由纤芯和包层两部分组成，以合适角度进入光纤的光能够在纤芯和包层分界面上发生全反射，以折线的形式沿着光纤传播。下列说法正确的是（　　） A．纤芯的折射率小于包层的折射率 B．减小光在入射端的入射角i，光在光纤中的传播时间将减小 C．光的波长增大时，纤芯对光的折射率将增大 D．光的波长增大时，其在纤芯中的传播速度将增大 【变式3-3】如图为圆柱体光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝的长度为。光垂直入射到玻璃丝的端面，已知玻璃丝对光的折射率为，光在真空中的传播速度为。 (1)求光在玻璃丝中传播的时间； (2)若光以任意角度入射到玻璃丝的端面的圆心，光均能从另一个端面射出而不会从侧壁泄漏出来，求玻璃丝折射率应满足的大小范围。 1．如图所示，某光学元件的横截面是直角梯形，。一束单色光从点垂直射入元件，恰好在的中点处发生全反射。则（　　） A．光从边离开该光学元件 B．光从边离开该光学元件 C．光从边离开该光学元件 D．光从边离开该光学元件 2．如图所示，水平桌面上放置一个半圆形透明砖，为圆心，半径为。光在透明砖内的传播速度为。光线从点垂直界面入射后，在透明砖表面点恰好发生全反射。已知真空中的光速为，则（    ） A．透明砖的折射率为 B．光从透明砖到空气的临界角为 C．之间的距离为 D．光从到的时间为 3．在“消失的硬币”实验中，将盛满水的玻璃杯压在硬币上，从杯壁外往内看硬币“消失”，从杯口向下俯视却能看到硬币，已知玻璃杯的折射率大于水的折射率，造成杯壁视角下硬币“消失”的主要原因是（　　） A．光的直线传播路径被玻璃杯阻断 B．硬币反射的光在杯壁处发生全反射 C．硬币反射的光在杯底部发生全反射 D．硬币反射的光在杯壁处发生干涉 4．一束光在空气与某透明材料之间发生折射时，入射角θ1与折射角θ2的正弦值关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A．光从该透明材料射入空气中 B．该透明材料的折射率为0.75 C．该透明材料的折射率为1.33 D．入射角增大时，光线可能发生全反射 5．“水下世界国际摄影大赛”的作品一般是由摄影师在水下对景物进行拍摄而成的，获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图所示，进入镜头的光线与竖直方向的最大夹角，已知，空气中的光速，下列说法正确的是（　　） A．光线射入水中后频率增大 B．摄影师看到的水上景物的位置比实际位置偏低 C．水的折射率为 D．光线射入水中后速度变为 6．潜水艇中的潜望镜采用两块等腰直角三棱镜，棱镜材料的折射率为，入射光沿水平方向垂直射入第一块棱镜的直角边，经斜边反射后沿竖直方向射入第二块棱镜，最后垂直第二块棱镜右侧直角边射出。已知该光线在真空中的光速为c，在两块棱镜中传播的总时间为t。下列说法正确的是（　　） A．光在第一块棱镜斜边的入射角为30° B．光在斜边恰好发生了全反射 C．该光线在两块棱镜中传播的路程为ct D．若棱镜折射率减小为1.4，保持入射方向不变，仍能在棱镜中发生全反射 7．公园夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，现将如图所示的四分之一圆形的线状光源平行于水面放置在水面以下，若已知线状光源半径R=3m，放置的深度h=m，水的折射率，则人们在水面上看到发光区域的形状可能是（   ） A． B． C． D． 8．如图所示，真空中的楔形玻璃的横截面的顶角为，位于面上的点光源S垂直向发出一条光线，从点射出时的折射角为。已知S点到点的距离为，点光源S在楔形面上有光线射出的面积为（　　） A． B． C． D． 9．玻璃球艺术品深受学生喜欢，它的内部材料折射率相同，如图所示，一束黄光从球上P点射向球内，折射光线与水平直径PQ夹角，出射光线恰好与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法不正确的是（   ） A．玻璃球对黄光的折射率为 B．若仅换成蓝光，则光在玻璃球中传播的时间变短 C．若仅增大射向玻璃球表面的入射角，则光线一定能从球内射出 D．若仅增大射向玻璃球表面光的频率，则光线一定能从球内射出 10．（多选）光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。如今，随着4G和5G网络无线接入点的不断拓展，需要越来越多的光纤来满足网络日益增长的需求。下列说法正确的是（　　） A．光纤通信是利用光作为载体来传播信息 B．光导纤维传递光信号利用了光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号利用了光的全反射原理 D．光导纤维必须呈直线状态，不能发生弯曲 11．（多选）如图所示，真空中一透明介质的截面为边长为L的菱形ABCD，其中。一束单色光从真空垂直于AB边射入透明介质，恰好射到AD边的中点并发生全反射，已知单色光在真空中的速度为c，不考虑光的二次反射，下列说法正确的是（　　） A．单色光将从CD边射出 B．单色光将从BC边射出 C．透明介质的折射率为 D．单色光在透明介质中传播的时间为 12．（多选）如图所示，一束由两种单色光组成的复色光从空气中射向水面，进入水面后变成a、b两束光，折射角分别为和，且。下列说法正确的有（    ） A．若光束a是红光，光束b有可能是紫光 B．若光束a是紫光，光束b有可能是红光 C．增大复色光的入射角，则光束a可能发生全反射 D．光束a与光束b在水中的速率之比 13．（多选）光纤是一种由核心层和覆层组成的双层圆柱形波导结构，利用光在界面的全反射实现信号的长距离低损耗传输。如图所示，已知核心折射率为，覆层折射率为，外界空气折射率为。光自空气以入射角进入核心，并希望在核心与覆层界面发生全反射以实现传输。则下列叙述正确的是（    ） A．核心层和覆层折射率关系为 B．光在核心与覆层界面发生全反射的条件为入射角小于全反射的临界角 C．光自空气进入核心时，最大可接受入射角满足 D．与大小越接近，则光纤的可接受入射角范围越大 14．（多选）随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，其重要的部件为五棱镜目镜，五棱镜将实像光线多次反射后改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示，其中，光线从中点垂直射入，依次经过和面的反射，且在面的入射角相等，最后光线从面射出。已知光线恰好能够在面上发生全反射，光在真空中的速度为。下列说法正确的是（　　） A．光线在面上的反射不是全反射 B．五棱镜的折射率为2 C．光线从点入射到面的时间为 D．红光和紫光分别从点入射时，紫光在棱镜内的传播速度更大 15．夜晚，景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆，若水中点光源离水面距离为1m，在水面上观察到发光圆的半径为，已知真空中光速，求： (1)水的折射率n； (2)光在水中传播的速度v。 16．如图所示，半径为R、圆心为O的半圆形玻璃砖，平直边AB与光屏MN垂直。一束单色光从空气沿半径射向AB，当入射角时，恰好在MN上只出现一个光斑。求： (1)玻璃砖的折射率n； (2)当入射角改为30°时，MN上出现的两个光斑间的距离d。 17．如图为一个底面直径为d、高为的圆柱形薄玻璃槽截面，给槽内加满某种液体后，O为液面的中心，光屏紧贴玻璃槽右侧面竖直放置。用一红色激光笔从槽底A点沿AO方向射出一细光束，光束与液面呈60°角，恰好在光屏上的B点接收到光束，用刻度尺测出B点到槽边缘D点的距离为，求： (1)该种液体对该红色激光的折射率n； (2)如果将红色激光笔移动到槽边缘C点，光束仍对准O点射出时，能否在液面上方接收到光束？请说明理由。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $