4.2 全反射（知识点、典例、达标练）-2026-2027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，先系统梳理光疏与光密介质的相对性及传播特性，再深入讲解全反射的定义、临界角公式及发生条件，最后延伸至全反射棱镜和光导纤维的应用，构建从基础概念到实际应用的学习支架。 该资料以考向为驱动，通过汽车玻璃气泡折射、光纤通信等实例培养物理观念，结合例题变式强化科学推理。练习题覆盖选择与解答，课中辅助教师突破重难点，课后帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

第2节 全反射 知识点1 全反射 1．光疏介质和光密介质 (1)定义：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)对光疏介质和光密介质的理解 ①光疏介质和光密介质是相对而言的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质． 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光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角． ④光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小． 2．全反射 (1)定义：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．这时的入射角叫作临界角． (2)折射率与临界角的关系：sin C＝． (3)发生全反射的条件 ①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． 知识点2 全反射棱镜 1．全反射棱镜是截面为等腰直角三角形的棱镜． 2．全反射棱镜的特点 (1)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，它的反射率高，几乎可达100%. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小． 3．全反射棱镜改变光路的两种常见情况．如图甲、乙所示． 知识点3 光导纤维 1．光导纤维导光的原理：全反射． 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的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射(如图所示)． 3．光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性强等． 4．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． 考向1 全反射的临界条件 【例1】有的汽车前挡风玻璃是由两层玻璃和中间的PVB胶层构成的夹层玻璃，能提高安全性。PVB是一种树脂，可视为均匀透明介质，胶层里偶尔残留有微小的球形空气气泡，简化示意如图，一细光束垂直射入，穿过胶层到达气泡内部发生折射，分成两束单色光、，则（     ） A．胶层对光的折射率比对光大 B．光在胶层中的传播速度比光大 C．光频率比对光大 D．光从气泡中再射入胶层时可能发生全反射 【答案】B 【详解】A．光线由胶层垂直射入并穿过胶层进入气泡内部，是从光密介质进入光疏介质，由题图可知，光线经过气泡边界折射后，光线的偏折程度大于光线的偏折程度，根据折射定律可知，胶层对光的折射率大于对光的折射率，即，故A错误； B．根据光在介质中的传播速度与折射率的关系有，由于，可知光在胶层中的传播速度比光大，故B正确； C．根据折射率与频率的关系可知，介质对光的折射率越大，该光的频率越高，由于胶层对光的折射率大于对光的折射率，则光频率比光小，故C错误； D．光从气泡中再射入胶层时，光是由光疏介质进入光密介质，而发生全反射的条件之一是光必须从光密介质进入光疏介质，因此不可能发生全反射，故D错误。 故选B。 【变式】．如图，截面为半圆形的均匀透明介质置于空气中，圆心为，为直径上的一点，且的长度等于介质半径的一半。一束单色光从点垂直直径射入介质，光线到达圆弧界面时恰好发生全反射。已知真空中光速为，该单色光在真空中波长为，下列说法正确的是（     ） A．透明介质的折射率为 B．光在透明介质中全反射临界角为 C．光在透明介质内的传播速度为 D．光在透明介质内的波长为 【答案】C 【详解】如图所示，在圆弧面的Q点恰好发生全反射，分析以下选项： AB．由几何关系 可知全反射的临界角 根据 可知透明介质的折射率，故AB错误； C．根据 可知光在透明介质内的传播速度为，故C正确； D．由于光在不同的介质中频率不变，根据 可知 解得，故D错误。 故选C。 考向2 全反射棱镜 【例2】．虚线方框内有截面是等腰直角三角形的全反射棱镜。同频率的两束光1、2平行或垂直于棱镜某面射入，对应的出射光是1′、2′，下列可能实现的情境是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AD．将平行光线垂直于全反射棱镜的直角边射入，反射光线改变90°，将平行光线垂直于全反射棱镜的斜边射入，反射光线改变180°，根据光的全反射规律，所作光路图如图所示 故AD错误； BC．将平行光线平行于全反射棱镜的斜边射入，反射光线平行射出，全反射棱镜没有会聚光线的作用，只有凸透镜才对光线有会聚作用，根据光的折射规律，所作光路图如图所示 故B正确，C错误。 故选B。 【变式】如图甲所示，自行车后尾灯本身并不发光，但夜晚在灯光的照射下会显得特别明亮，研究发现尾灯内部是由折射率较大的实心透明材料制成，结构如图乙所示，当光由实心材料右侧面垂直入射时，自行车尾灯看起来特别明亮的原因是（　　） A．光的折射 B．光的全反射 C．光的干涉 D．光的衍射 【答案】B 【详解】光在自行车后尾灯内部发生了全反射，因此看起来特别明亮。 故选B。 考向 3 光导纤维 【例3】如图所示，用折射率的材料制成一条长为的实心纤维。一细束激光从真空中由其左端的中心点以的入射角射入纤维内，经过一系列反射后从右端射出。已知真空中的光速，则（　　） A．该激光在纤维中传播速度的大小为 B．该激光由纤维左端射入时的折射角为 C．该激光在纤维中传播所经历的时间为 D．该激光在纤维侧壁上有可能不发生全反射 【答案】B 【详解】A．介质中光速，故A错误； B．由折射定律 解得 因此折射角，故B正确； C．光在光纤中沿锯齿形路径传播，实际路程 传播时间，故C错误； D．光在侧壁上的入射角 临界角满足 又，即，一定发生全反射，故D错误。 故选B。 【变式】光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成。如图，一束光以入射角射入光导纤维的左端面，折射光线与面的夹角为，下列说法正确的是（    ） A．光导纤维对该光的折射率为1.5 B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率 C．增大入射角，光线可能在面上发生全反射 D．减小入射角，光从传播到所用的时间变短 【答案】D 【详解】A．左端面为竖直面，法线垂直（水平方向），与水平界面平行。已知入射角，折射光线与夹角为，因此折射角（折射光线与法线的夹角）。 根据折射定律 代入得，故A错误； B．光导纤维依靠光在内芯和包层界面的全反射传输信号，全反射要求光从光密介质射向光疏介质，因此内芯折射率必须大于包层折射率，故B错误； C．全反射的前提条件是光从光密介质射向光疏介质。面上，光是从空气（光疏，）射入内芯（光密，），不满足全反射条件，不可能发生全反射，故C错误； D．设到的水平长度为，折射角为，则光在内芯中传播的路程；光在内芯的传播速度，因此传播时间： 减小入射角，由折射定律可知：减小则减小，增大，因此减小，即光传播到的时间变短，故D正确。 故选 D。 考向4 全反射与折射 【例4】．如图所示，一棱镜的截面为直角三角形，，斜边长度为。棱镜材料的折射率为。一光线以的入射角从边的中点射入棱镜，不考虑光线沿原光路返回的情况，光在空气中的传播速度为。下列说法正确的是（     ） A．光线可能在边上与点距离为处射出 B．光线可能在边上与点距离为处射出 C．光线第一次从棱镜内射出，需用时 D．光线第一次从棱镜内射出，需用时 【答案】C 【详解】AB．光线以的入射角从边的中点射入棱镜，根据折射定律可得 解得 可知光线在边的折射角为；光线在边出射时发生全反射的临界角为 可得 作出光线在棱镜中的光路图，如图所示 可知光线在点发生全反射后从边上的点垂直边射出；根据几何关系可知，， 则光线在边上与点距离为处射出，故AB错误； CD．光线在棱镜中的传播速度为 光线第一次从棱镜内射出，经过的路程为 则光线第一次从棱镜内射出，需用时，故C正确，D错误。 故选C。 【变式】如图所示，直角是某均质玻璃砖的横截面，其中，，。一细束单色光从边上的中点垂直边由真空射入该玻璃砖，第一次从边上出射时的折射光线恰好与边平行。已知光在真空中的传播速度为，求： (1)该玻璃砖对该单色光的折射率； (2)该光束从边入射到第一次从边出射，在玻璃砖内经过的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如答图2，由几何关系可得：该单色光第一次从边出射时，入射角，折射角 因此折射率: （2）该单色光第一次从边出射时，在玻璃砖内经过的路程： 在玻璃砖内传播的速度： 因此，在玻璃砖内经过的时间： 一、单选题 1．一束激光从介质1进入介质2（虚线为法线），方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学性质判断中正确的是（     ） A．介质2是光疏介质 B．光在介质1中反射角是 C．光在介质2中折射角是 D．光从介质2进入介质1会发生全反射 【答案】A 【详解】A．图中入射光在介质1中与界面夹角为，入射角为 折射光在介质2中与界面夹角为，折射角为，折射角大于入射角，光从介质1进入介质2时偏离法线，说明介质2相对介质1为光疏介质，故A正确； B．反射角是反射光线与法线的夹角，等于入射角，为，故B错误； C．折射角是折射光线与法线的夹角，为，故C错误； D．全反射只能发生在光从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角时，介质2为光疏介质，光从介质2进入介质1是由光疏介质射向光密介质，不会发生全反射，故D错误。 故选A。 2．在光学实验中，某一单色光从空气射向玻璃时的光路图如图，由此可知（　　 ） A．相对而言，空气是光密介质，玻璃是光疏介质 B．增大入射角，该色光在如图界面不可能发生全反射 C．该色光在空气中的频率大于在玻璃中的频率 D．该色光在空气中的传播速度等于在玻璃中的传播速度 【答案】B 【详解】A．结合光路图可判定入射角大于折射角，可知空气是光疏介质，玻璃是光密介质，故A错误； B．全反射发生在从光密介质到光疏介质过程，故B正确； C．同一单色光在不同介质中传播，频率不变，即光在空气中的频率等于在玻璃中的频率，故C错误； D．由折射率 ，光在空气中的传播速度大于在玻璃中的传播速度，故D错误。 故选B。 3．如图所示，水中的气泡看上去特别明亮，是因为（    ） A．光从水射向气泡时发生了全反射 B．光从气泡中射向水时发生了全反射 C．气泡能像透镜一样使光发生会聚 D．射入气泡的光不一定能射出气泡 【答案】A 【详解】ABC．水相对于空气是光密介质，光从水射向气泡时，只要角度达到或超过临界角，就会发生全反射，全反射的光进入人眼，使气泡看起来很亮， 故A正确，B、C错误； D．水是光密介质，光从气泡内往外传播时，不会发生全反射，故一定能射出气泡， 故D错误。 故选A。 4．用下面的方法可以测量液体的折射率：取一个半径为的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上（如图）。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。求该液体折射率（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】恰好看不到大头针，说明大头针在液体中的顶端发出的光，射到软木塞边缘的液面时刚好发生全反射，此时入射角等于全反射临界角 全反射临界角满足关系 由几何关系，光线从大头针顶端到软木塞边缘构成直角三角形，直角边分别为软木塞半径、液体中大头针长度，可得 代入计算 解得 故选C。 5．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由蓝光和黄光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃（法线垂直于OD界面），分两束分别射到圆柱面的B、C两点。只考虑第一次射向圆弧的光线，下列说法正确的是（　　） A．射到B、C两点的光分别是黄光、蓝光 B．光从O传到B的时间大于光从O传到C的时间 C．若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从B点射出 D．若仅将复色光的入射点从O平移到D的过程中，可能出现从圆弧射出的两束光线平行 【答案】D 【详解】A．蓝光折射率更大，入射后偏折程度更大，更靠近法线（法线垂直），因此射到点的是蓝光，点的是黄光，A错误； B．设半圆柱半径为，折射光线与夹角为，由几何关系得折射光线长度 光在玻璃中速度，传播时间 由折射定律，其中折射角是折射光与法线（竖直方向）的夹角，满足，即 代入得 ，时间与折射率无关，因此和时间相等，故B错误； C．折射光线射到圆弧面时，入射角等于，点更大（入射角更大），且蓝光临界角更小，因此点蓝光更容易发生全反射。若只有一处射出，一定是点黄光射出，故C错误； D．设复色光的入射点从O平移到D的过程中，从圆弧射出的两束光线入射角和折射角分别为：，如图所示 由数学关系可知，存在从圆弧射出的两束光线平行且满足，故D正确。 故选D 。 6．下列关于光现象的说法正确的是（　　）    A．图-1中，手影是光的反射形成的 B．图-2中，潜望镜利用光的折射来观察物体 C．图-3中，光的色散现象表明太阳光是由多种色光组成的 D．图-4中，铅笔“错位”是光沿直线传播形成的 【答案】C 【详解】A．手影是光的直线传播形成的，故A错误； B．潜望镜是一种利用光线反射原理所制成的光学仪器，与平面镜成像原理相同，故B错误； C．太阳光通过棱镜后被分散为各种颜色的光，这种现象叫光的色散，说明了白光是由多种色光混合而成的，故C正确； D．会形成“错位”是因为发生了光的折射现象，故D错误。 故选C。 二、多选题 7．如图将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i入射三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则（　　） A．该材质相对水是光疏介质 B．a单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度 C．增大入射角i，AC界面出射时b光先消失 D．减小入射角i，AC界面出射时b光先消失 【答案】AB 【详解】A．根据图线可知，光在AB界面从水射入该材质中时，入射角小于折射角，所以该材质相对水是光疏介质，故A正确； B．对a单色光，该材质相对水是光疏介质，即a光在水中的折射率大于在该介质中的折射率，根据可知a单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度，故B正确； CD． 该材质是光疏介质，水是光密介质，因此从该材质射向水中时不会发生全反射，也就不会有AC界面的出射光消失，只能在AB界面发生全反射，CD错误。 故选AB。 8．如图所示，一束单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生折射，入射角为，折射角为，且，下列说法正确的是（　　）    A．两种介质相对来说，介质Ⅰ是光疏介质，介质Ⅱ是光密介质 B．两种介质相对来说，介质Ⅰ是光密介质，介质Ⅱ是光疏介质 C．若该单色光由介质Ⅰ射向介质Ⅱ时，随着入射角增大不断，在界面上会发生全发射 D．若该单色光由介质Ⅱ射向介质Ⅰ时，随着入射角增大不断，在界面上会发生全发射 【答案】BC 【详解】AB．在介质Ⅱ的折射角较大，因此介质Ⅰ是光密介质，介质Ⅱ是光疏介质，故A错误，B正确； CD．单色光由光密介质射向光疏介质时，随着入射角增大才能发生全反射，故C正确，D错误。 故选BC。 9．现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知，光在空气中的速度为c，下列说法正确的是（     ） A．该透明玻璃的折射率为 B．光线在AC边的折射角为 C．光线在工件中的传播时间为 D．调整入射角，光线可直接射向AB边并发生全反射 【答案】BC 【详解】AB．画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在AC边的折射角为30°； 由图可知，在O点的入射角为45°，折射角为30°，由折射定律有，故A错误，B正确； C．根据几何关系可知OD=L，，光线在工件中的传播速度 则光在工件中的传播时间，故C正确。 D．因临界角，可知C=45°；若光线能射到B点，则因，则光线从O点直接射到AB边时入射角均小于45°，不可能发生全反射，D错误。 故选BC。 10．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角（i≠0）从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，已知内芯材料对a光的折射率为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（     ） A．在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光小 B．入射角i由逐渐增大时，a单色光全反射现象先消失 C．从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长 D．若入射角时，a、b单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则a单色光在介质中传播的时间为 【答案】BD 【详解】A．由图可知，在内芯介质中a单色光的折射角比b单色光大，根据折射定律，在内芯介质中a单色光的折射率比b单色光小，又由可知，在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大，故A错误； B．根据折射定律可知，入射角i由逐渐增大时，a、b单色光的折射角都增大，a单色光的折射角大于b单色光，导致a、b单色光在到达内芯和外套界面时的入射角都减小，且a单色光入射角小于b单色光，由于a单色光的折射率比b单色光小，根据可知，a单色光发生全反射的临界角大于b单色光，则a单色光全反射现象先消失，故B正确； C．由于光在不同介质中的频率不变，根据传播速度减小，由知波长减小，故C错误； D．当入射角时，设a单色光的折射角为r，根据折射定律有可得 根据数学知识可知 根据几何关系可知，a单色光的传播距离为 由，传播速度为 则a单色光在介质中传播的时间为，故D正确。 故选BD。 三、解答题 11．如图所示，截面为半圆形的透明体水平放置，其半径为R，圆心为O，圆弧最低点为B。一束平行光与竖直方向成斜射到上。其中一条光线从距O点处的A点射入，经透明体折射后恰好从B点射出。已知真空中光速为c，求： (1)透明体的折射率和光线从A到B所用的时间； (2)若不考虑各面上的反射光，求圆弧面上有光线射出的部分对应的弧长？ 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）如图，折射角记为，依题意 故 入射角 由折射定律可知 解得 光在介质中的速度为 光由A到B的时间为 解得 （2）折射光在圆弧表面恰好全反射时 解得 从O点入射的光线会从D点射出，如图，有光线射出的部分为，由几何关系可知，对应的圆心角为 故有光线射出的部分弧长为 12．如图所示，一平行玻璃砖的截面是一个矩形，边长，CD面涂有反光材料。一束极窄的光线从O点以的入射角射入玻璃砖，OB间的距离为，已知O点的折射光线恰好射到E点，CE间的距离为，已知光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃砖的折射率； (2)光线从O点进入玻璃到第一次射出玻璃砖所经历的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设光束在AB面的折射角为，由几何关系可知 所以折射率 （2）画出光在介质中的光路图如下图所示 设在玻璃砖中的全反射临界角为C，由折射定律有： 在BC面上的入射角为，由几何关系可知 所以在BC面上F点发生全反射，直到玻璃砖的上表面G点，才开始有光线从中射出。 由折射定律有 此过程经历的时间为t，有 其中，，， 联立解得 13．光导管作为一种高效的光传输装置，在现代科技和生活中发挥着重要作用。如图所示，截面为矩形的光导管长度为，一单色光在光导管的截面中心线位置，以入射角射入光导管，恰好在光导管的上表面发生全反射，已知，光在真空中的传播速度大小为c。求： (1)光导管的折射率； (2)光在光导管中的传播速度大小； (3)光在光导管中的传播时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设光进入光导管时的折射角为，由折射定律有 光在光导管上表面的入射角为 由于恰好发生全反射，则该入射角等于全反射临界角，即 根据全反射临界角公式，可得： 将代入 得 代入 解得折射率为 （2）根据光在介质中传播速度的公式 解得 （3）光在光导管中沿管轴（水平）方向的分速度大小为 光需要沿管轴方向传播的距离为，因此传播时间为： 将和代入上式，解得 14．如图所示，光线从真空垂直射入直角棱镜界面的AC边上，已知光在真空中的传播速度为c，棱镜的折射率，其中∠A=30°，∠B=60°。求： (1)光在棱镜中传播的速度； (2)当光从棱镜射入空气时，发生全反射的临界角的正弦值是多少？ (3)判断这条光线能否从AB边射出？若能射出，求这条光线的折射光线离开棱镜时与AB边界面的夹角。 【答案】(1) (2) (3)能， 【详解】（1） 可得 （2）设临界角为C，由题意 可得 （3）由几何关系知，光线在棱镜中的AB边界面上的入射角 由于，故光线可以从AB边射出，设折射光线离开棱镜时与AB边界面的夹角为，由折射定律得 解得 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 全反射 知识点1 全反射 1．光疏介质和光密介质 (1)定义：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)对光疏介质和光密介质的理解 ①光疏介质和光密介质是相对而言的，同一种介质，相对其他介质来说可能是光疏介质，也可能是光密介质． 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光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角． ④光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小． 2．全反射 (1)定义：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．这时的入射角叫作临界角． (2)折射率与临界角的关系：sin C＝． (3)发生全反射的条件 ①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． 知识点2 全反射棱镜 1．全反射棱镜是截面为等腰直角三角形的棱镜． 2．全反射棱镜的特点 (1)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，它的反射率高，几乎可达100%. (2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小． 3．全反射棱镜改变光路的两种常见情况．如图甲、乙所示． 知识点3 光导纤维 1．光导纤维导光的原理：全反射． 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的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射(如图所示)． 3．光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性强等． 4．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． 考向1 全反射的临界条件 【例1】有的汽车前挡风玻璃是由两层玻璃和中间的PVB胶层构成的夹层玻璃，能提高安全性。PVB是一种树脂，可视为均匀透明介质，胶层里偶尔残留有微小的球形空气气泡，简化示意如图，一细光束垂直射入，穿过胶层到达气泡内部发生折射，分成两束单色光、，则（     ） A．胶层对光的折射率比对光大 B．光在胶层中的传播速度比光大 C．光频率比对光大 D．光从气泡中再射入胶层时可能发生全反射 【变式】．如图，截面为半圆形的均匀透明介质置于空气中，圆心为，为直径上的一点，且的长度等于介质半径的一半。一束单色光从点垂直直径射入介质，光线到达圆弧界面时恰好发生全反射。已知真空中光速为，该单色光在真空中波长为，下列说法正确的是（     ） A．透明介质的折射率为 B．光在透明介质中全反射临界角为 C．光在透明介质内的传播速度为 D．光在透明介质内的波长为 考向2 全反射棱镜 【例2】．虚线方框内有截面是等腰直角三角形的全反射棱镜。同频率的两束光1、2平行或垂直于棱镜某面射入，对应的出射光是1′、2′，下列可能实现的情境是（　　） A． B． C． D． 【变式】如图甲所示，自行车后尾灯本身并不发光，但夜晚在灯光的照射下会显得特别明亮，研究发现尾灯内部是由折射率较大的实心透明材料制成，结构如图乙所示，当光由实心材料右侧面垂直入射时，自行车尾灯看起来特别明亮的原因是（　　） A．光的折射 B．光的全反射 C．光的干涉 D．光的衍射 考向 3 光导纤维 【例3】如图所示，用折射率的材料制成一条长为的实心纤维。一细束激光从真空中由其左端的中心点以的入射角射入纤维内，经过一系列反射后从右端射出。已知真空中的光速，则（　　） A．该激光在纤维中传播速度的大小为 B．该激光由纤维左端射入时的折射角为 C．该激光在纤维中传播所经历的时间为 D．该激光在纤维侧壁上有可能不发生全反射 【变式】光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成。如图，一束光以入射角射入光导纤维的左端面，折射光线与面的夹角为，下列说法正确的是（    ） A．光导纤维对该光的折射率为1.5 B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率 C．增大入射角，光线可能在面上发生全反射 D．减小入射角，光从传播到所用的时间变短 考向4 全反射与折射 【例4】．如图所示，一棱镜的截面为直角三角形，，斜边长度为。棱镜材料的折射率为。一光线以的入射角从边的中点射入棱镜，不考虑光线沿原光路返回的情况，光在空气中的传播速度为。下列说法正确的是（     ） A．光线可能在边上与点距离为处射出 B．光线可能在边上与点距离为处射出 C．光线第一次从棱镜内射出，需用时 D．光线第一次从棱镜内射出，需用时 【变式】如图所示，直角是某均质玻璃砖的横截面，其中，，。一细束单色光从边上的中点垂直边由真空射入该玻璃砖，第一次从边上出射时的折射光线恰好与边平行。已知光在真空中的传播速度为，求： (1)该玻璃砖对该单色光的折射率； (2)该光束从边入射到第一次从边出射，在玻璃砖内经过的时间。 一、单选题 1．一束激光从介质1进入介质2（虚线为法线），方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学性质判断中正确的是（     ） A．介质2是光疏介质 B．光在介质1中反射角是 C．光在介质2中折射角是 D．光从介质2进入介质1会发生全反射 2．在光学实验中，某一单色光从空气射向玻璃时的光路图如图，由此可知（　　 ） A．相对而言，空气是光密介质，玻璃是光疏介质 B．增大入射角，该色光在如图界面不可能发生全反射 C．该色光在空气中的频率大于在玻璃中的频率 D．该色光在空气中的传播速度等于在玻璃中的传播速度 3．如图所示，水中的气泡看上去特别明亮，是因为（    ） A．光从水射向气泡时发生了全反射 B．光从气泡中射向水时发生了全反射 C．气泡能像透镜一样使光发生会聚 D．射入气泡的光不一定能射出气泡 4．用下面的方法可以测量液体的折射率：取一个半径为的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上（如图）。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。求该液体折射率（     ） A． B． C． D． 5．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由蓝光和黄光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃（法线垂直于OD界面），分两束分别射到圆柱面的B、C两点。只考虑第一次射向圆弧的光线，下列说法正确的是（　　） A．射到B、C两点的光分别是黄光、蓝光 B．光从O传到B的时间大于光从O传到C的时间 C．若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从B点射出 D．若仅将复色光的入射点从O平移到D的过程中，可能出现从圆弧射出的两束光线平行 6．下列关于光现象的说法正确的是（　　）    A．图-1中，手影是光的反射形成的 B．图-2中，潜望镜利用光的折射来观察物体 C．图-3中，光的色散现象表明太阳光是由多种色光组成的 D．图-4中，铅笔“错位”是光沿直线传播形成的 二、多选题 7．如图将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i入射三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则（　　） A．该材质相对水是光疏介质 B．a单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度 C．增大入射角i，AC界面出射时b光先消失 D．减小入射角i，AC界面出射时b光先消失 8．如图所示，一束单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生折射，入射角为，折射角为，且，下列说法正确的是（　　）    A．两种介质相对来说，介质Ⅰ是光疏介质，介质Ⅱ是光密介质 B．两种介质相对来说，介质Ⅰ是光密介质，介质Ⅱ是光疏介质 C．若该单色光由介质Ⅰ射向介质Ⅱ时，随着入射角增大不断，在界面上会发生全发射 D．若该单色光由介质Ⅱ射向介质Ⅰ时，随着入射角增大不断，在界面上会发生全发射 9．现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知，光在空气中的速度为c，下列说法正确的是（     ） A．该透明玻璃的折射率为 B．光线在AC边的折射角为 C．光线在工件中的传播时间为 D．调整入射角，光线可直接射向AB边并发生全反射 10．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角（i≠0）从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，已知内芯材料对a光的折射率为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（     ） A．在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光小 B．入射角i由逐渐增大时，a单色光全反射现象先消失 C．从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长 D．若入射角时，a、b单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则a单色光在介质中传播的时间为 三、解答题 11．如图所示，截面为半圆形的透明体水平放置，其半径为R，圆心为O，圆弧最低点为B。一束平行光与竖直方向成斜射到上。其中一条光线从距O点处的A点射入，经透明体折射后恰好从B点射出。已知真空中光速为c，求： (1)透明体的折射率和光线从A到B所用的时间； (2)若不考虑各面上的反射光，求圆弧面上有光线射出的部分对应的弧长？ 12．如图所示，一平行玻璃砖的截面是一个矩形，边长，CD面涂有反光材料。一束极窄的光线从O点以的入射角射入玻璃砖，OB间的距离为，已知O点的折射光线恰好射到E点，CE间的距离为，已知光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃砖的折射率； (2)光线从O点进入玻璃到第一次射出玻璃砖所经历的时间。 13．光导管作为一种高效的光传输装置，在现代科技和生活中发挥着重要作用。如图所示，截面为矩形的光导管长度为，一单色光在光导管的截面中心线位置，以入射角射入光导管，恰好在光导管的上表面发生全反射，已知，光在真空中的传播速度大小为c。求： (1)光导管的折射率； (2)光在光导管中的传播速度大小； (3)光在光导管中的传播时间。 14．如图所示，光线从真空垂直射入直角棱镜界面的AC边上，已知光在真空中的传播速度为c，棱镜的折射率，其中∠A=30°，∠B=60°。求： (1)光在棱镜中传播的速度； (2)当光从棱镜射入空气时，发生全反射的临界角的正弦值是多少？ (3)判断这条光线能否从AB边射出？若能射出，求这条光线的折射光线离开棱镜时与AB边界面的夹角。 学科网（北京）股份有限公司 $