4.2 全反射(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学生用书（人教版）

2　全反射 [教材链接] (2)90°　完全消失　(3)90°　 【辨别明理】 (1)×　(2)×　 例1　C　[解析] 光疏介质和光密介质是相对的概念,取决于两种介质的折射率对比,折射率小的是光疏介质,折射率大的是光密介质.单独说水是光疏介质不准确,因为光疏、光密是相对的,比如水和空气(折射率约 1.0)比,水是光密介质,故A错误;同理,单独说玻璃是光密介质也不准确,需看对比的介质,故B错误;水的折射率(1.33)小于水晶(1.55)和玻璃(1.60)的折射率,所以水相对于水晶或玻璃是光疏介质,故C正确;水晶的折射率(1.55)小于玻璃的折射率(1.60),所以水晶相对于玻璃是光疏介质,故D错误. 例2　D　[解析] 光线发生全反射的临界角为C=90°-53°=37°,根据sin C=,可得n===,故选D. 变式　A　[解析] 由题图乙可知,当θ=53°时恰好发生全反射,则全反射临界角为C=53°,发生全反射的临界角的正弦值sin C=,得n=,故选项A正确. [教材链接] 1.等腰直角 2.全反射　很高　改变光的方向 3.双筒望远镜 例3　A　[解析] 由图可知光线在棱镜内能发生全反射,则C≤45°,根据sin C=,可得n=≥,故选A. 例4　C　[解析] 由于光在bc界面上存在反射现象,因此光束1的强度比光束2的强度大,A错误;由于全反射的临界角C=arcsin<60°,光束2在ab界面上发生了全反射,因此光束2的强度与光束3的强度一样大,B错误;光束3在到达ac界面时,入射角为30°,根据折射定律可知折射角为60°,出射光线与ac界面的夹角为30°,因此出射光线与bc平行,C正确;ac反射的光束与bc垂直,入射角为0°,因此出射光束与bc垂直,不与ac平行,D错误. [教材链接] 1.全反射 2.大　内芯与外套 3.(1)②大　小　 【辨别明理】 (1)√　(2)×　 例5　A　[解析] 由于光发生全反射的条件之一是光由光密介质射入光疏介质,所以光导纤维的折射率比空气的折射率大,即n>1,故A正确,B错误;当光线在界面处发生全反射时,根据临界角与折射率的关系sin C=,光在光导纤维中的传播速度为v=,v在沿光导纤维方向的分量为vx=vsin C=,所以光在光导纤维中传播的时间为t==,故C、D错误. 例6　(1)　(2)n≥ [解析] (1)光垂直入射到玻璃丝的端面AB,光在其中的传播速度v= 传播时间为t== (2)设光束在玻璃丝端面的入射角为i,折射角为r,折射光线射到侧面时的入射角为i',如图所示. 由折射定律得n= 由几何关系得r+i'=90° 则sin r=cos i' 光在玻璃丝中发生全反射的临界角的正弦值sin C= 要使光线不会从侧壁“泄漏”出来,必须满足i'≥C 则有cos i'≤cos C== 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i=90°,代入上式解得n≥ 即光导纤维所用材料的折射率至少应为 随堂巩固 1.BC　[解析] 发生全反射时折射光线消失,A错误;入射角与反射角一定相等,B正确;发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质,且入射角大于或等于临界角,C正确,D错误. 2.D　[解析] 由临界角与折射率间的关系可知sin C=,故此棱镜的最小折射率n==≈1.41,故选D. 3.B　[解析] 欲使光在内芯和外套的界面上发生全反射,需有n1>n2,光在介质中的传播速度为v=,则传播时间为t=,光沿直线传播,时间最短,最短时间为tmin==,故光通过光缆的时间大于,故选B. 学科网（北京）股份有限公司 $ 2　全反射 学习任务一　全反射现象的理解 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. (1)光疏介质和光密介质:对于折射率不同的两种介质,我们把折射率较小的称为光疏介质,折射率较大的称为光密介质.光疏介质和光密介质是相对的. (2)全反射:光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度,使折射角达到　　　　时,折射光　　　　　　,只剩下反射光,这种现象叫作全反射.  (3)临界角 定义:光从光密介质射入光疏介质,使折射角等于　　　　时的入射角叫作临界角.  临界角C与折射率n的关系式为sin C=　　　　.  【辨别明理】 (1)全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象. (　) (2)光线从光疏介质射向光密介质时,也可能发生全反射. (　) 例1 [2026·上海华东师范大学第二附属中学高二月考] 已知水、水晶、玻璃的折射率分别为1.33、1.55和1.60,则由此可知 (　) A.水是光疏介质 B.玻璃为光密介质 C.水对于水晶或玻璃是光疏介质 D.水晶对于玻璃是光密介质 [反思感悟] 　   例2 [2026·辽宁沈阳一中高二月考] 如图所示,一细束单色光从半圆形玻璃砖上的P点沿半径方向射向圆心O,刚好在玻璃砖的底面发生全反射后从玻璃砖射出,单色光与玻璃砖下表面的夹角为53°,取sin 53°=,则玻璃砖对该单色光的折射率为 (　) A. B. C. D. [反思感悟] 　   变式 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,横截面如图甲所示.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角变化的情况如图乙所示.已知sin 53°=0.8,该材料的折射率为 (　) A. B. C. D. 【要点总结】 1.光从一种介质射到另一种介质的界面上时,反射现象一定发生,折射现象有可能发生.若发生了全反射,则折射光线消失,折射现象没有发生,反射光的能量等于入射光的能量. 2.全反射现象仍然符合光的反射定律. 3.发生全反射时必须同时满足的两个条件是:光从光密介质射入光疏介质,且入射角等于或大于临界角. 学习任务二　全反射棱镜对光线的作用 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.全反射棱镜的形状: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　　　　,几乎可达100%,常用来代替平面镜来　　　　　　　　.  3.全反射棱镜的应用:　　　　　　　、自行车尾灯、潜望镜等.  例3 [2026·广东汕头金山中学高二月考] 夜间骑行时,自行车尾灯能够提高可见性.尾灯内部无电源驱动,其结构通常是由多个直角棱镜组成,自行车后方的汽车灯光线水平射入棱镜后,在棱镜侧面经过两次全反射后水平反射回去.如图所示,根据全反射原理,自行车尾灯棱镜所选用材料的折射率至少为 (　) A. B.1.5 C. D.2 [反思感悟] 　   例4 [2025·河北唐山一中高二月考] 如图所示是一个直角棱镜的横截面,∠a=90°,∠b=60°,一束平行光从O点垂直棱镜边界入射.已知此棱镜的折射率n=,图中画出了光传播过程中的3条光束,下列说法正确的是 (　) A.光束1的强度和光束2的强度一样大 B.光束2的强度比光束3的强度大 C.有光束能从ac射出,且出射光线与bc平行 D.有光束能从bc射出,且出射光线与ac平行 [反思感悟] 　   【要点总结】 全反射棱镜(横截面是等腰直角三角形)改变光路的几种情况 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) 学习任务三　光导纤维的结构与应用 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.原理:利用了光的　　　　　.  2.构造:由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的　　　,光传播时在　　　　　　　的界面上发生全反射.  3.光导纤维的应用 (1)光纤通信 ①光导纤维的传播原理:光由一端进入,在内芯和外套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,进而转变为声音、图像. ②光纤通信的优点:传输容量　　　、衰减　　　、抗干扰性及保密性强等.  (2)医学上的内窥镜:内窥镜有两组光纤,一组把光传送到人体内部进行照明,另一组把体内的图像传出供医生观察. 【辨别明理】 (1)光导纤维的内芯是光密介质,外套是光疏介质. (　) (2)光在光纤中传播时,在外套与空气的界面上发生全反射. (　) 例5 [2026·山东青岛二中高二月考] 一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示,光导纤维对该束光的折射率为n,该段光导纤维的长度为L,图中的光线刚好在光导纤维与空气的界面处发生全反射.已知空气对该束光的折射率为1,光在真空中传播的速度为c,下列说法正确的是 (　) A.光导纤维的折射率n>1 B.光导纤维的折射率n<1 C.光在光导纤维中传播的时间为 D.光在光导纤维中传播的时间为 例6 [2025·江苏南通高二期末] 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L.光垂直入射到玻璃丝的端面AB,已知玻璃丝对光的折射率为n,光在真空中的传播速度为c. (1)求光在玻璃丝中传播的时间t; (2)若光以任意角度入射到玻璃丝的端面AB的圆心,光均能从另一个端面射出而不会从侧壁泄露出来,求玻璃丝折射率n应满足的大小范围. 1.(全反射现象)(多选)关于全反射,下列叙述正确的是 (　) A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱 B.发生全反射时,入射角与反射角一定相等 C.光从水射向空气时,可能不发生全反射现象 D.光从空气射向水时,可能发生全反射现象 2.(全反射棱镜)图中的等腰直角三角形表示三棱镜的截面.光线垂直于直角边入射,在底面上发生全反射,由此可知棱镜的折射率不可能是 (　) A.1.7 B.1.8 C.1.5 D.1.3 3.(光导纤维)[2026·天津一中高二月考] 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,内芯的折射率为n1,外套材料的折射率为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.n1<n2 B.n1>n2 C.光通过光缆的时间等于 D.光通过光缆的时间小于 学科网（北京）股份有限公司 $