第4章 第3节 光的全反射与光纤技术-2026-2027学年高中物理选择性必修第一册课堂重点&课时训练合集（粤教版）

粤教版·选择性必修第一册·第四章光及其应用 光的全反射与光纤技术 课时重点&课堂同步 模块1 本小节知识重点梳理 序号 核心知识点 关键内容 光密介质与光疏介质 两种介质比较，折射率较大的为光密介质，折射率较小的为光疏介质；光密与 光疏是相对的。 全反射定义 光从光密介质射向光疏介质时，折射光完全消失，全部光返回光密介质的现 象。 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。 4 临界角C 折射角等于90时的入射角；公式：sinC=1/n(n为光密介质折射率)。 临界角与折射率关系 折射率n越大，临界角C越小，越容易发生全反射。 光导纤维原理 内芯折射率大于外套折射率，光在内芯与外套界面发生全反射，沿锯齿形路径 6 传播。 7 光纤通信优点 容量大、衰减小、抗干扰强、保密性好、材料来源广。 8 全反射棱镜 等腰直角棱镜，光垂直射入直角边，在斜边发生全反射，偏转90°或180°。 9 海市蜃楼 空气折射率随高度变化，光连续折射最终发生全反射形成的自然现象。 光纤结构 由内芯和外套组成；内芯折射率大，外套折射率小；光在内芯中反复全反射传 10 输。 核心公式汇总 临界角公式：sinC=1/n 全反射条件：光密→光疏+入射角≥临界角 光在介质中传播速度：V=cn 记忆口诀：密射疏，角够大，折射光，全回家。 模块2 课堂同步提升习题 一、单选题（每题3分，共10题） 1.光从光密介质射入光疏介质时，下列判断正确的是 A一定发生全反射 B.一定不发生全反射 C.入射角大于或等于临界角时发生全反射 D.入射角小于临界角时发生全反射 2.某种介质的折射率为√「2，光从该介质射向空气，临界角为 A.30°B.45°C.60°D.90° 3.关于光密介质和光疏介质的说法，正确的是 A.光密介质的密度一定大于光疏介质 B.光密介质的折射率一定大于光疏介质 C.光密介质中光速一定大于光疏介质 D.光密介质和光疏介质的划分是绝对的 4.光导纤维内芯折射率为n1,外套折射率为n2,下列说法正确的是 A.ni<nz B.n1=nz C.n1>n2D.与折射率无关 5.光从折射率为1.5的玻璃射向空气，临界角最接近」 A.30°B.42°C.48°D.60° 6.下列现象中，属于全反射的是 A.水中的筷子看起来弯折B.早晨看到地平线以下的太阳 C.钻石闪闪发光D.白光通过三棱镜发生色散 7.光在光导纤维中传播时，下列说法正确的是 A.光沿直线传播B.光在内芯与外套界面发生全反射 C.光在外套中传播 D.光从外套射向内芯发生全反射 8.已知某介质临界角为45°，则该介质的折射率为 A.1/2B.√2/2C.2D.2 9.全反射棱镜利用的原理是 A.光的折射B.光的全反射C.光的干涉 D.光的衍射 10.光从空气射入水中，下列说法正确的是 A.可能发生全反射 B.不可能发生全反射 C.入射角足够大时发生全反射 D.折射角大于入射角 二、多选题（每题4分，共5题） 11.发生全反射的条件包括 A.光从光密介质射入光疏介质B.光从光疏介质射入光密介质 C.入射角大于或等于临界角 D.入射角小于临界角 12.关于临界角，下列说法正确的是 A.临界角是折射角为90°时的入射角 B.折射率越大，临界角越小 C.临界角公式为sinC=1/n D.所有介质的临界角都相同 13.光导纤维通信的优点有 A.传输容量大B.抗干扰能力强 C.保密性好 D.衰减大，需要频繁中继 14.下列现象与全反射有关的是 A.海市蜃楼B.光纤通信 C.水中气泡看起来特别亮D.早晨太阳还在地平线以下就能看到 15.关于全反射棱镜，下列说法正确的是 A.通常为等腰直角棱镜 B.光在斜边发生全反射 C.可以使光偏转90° D.可以使光偏转180° 三、判断题（每题2分，共5题） 16.光从光疏介质射入光密介质时也可能发生全反射。 17.折射率越大的介质，临界角越小。 18.光导纤维中，内芯的折射率小于外套的折射率。 19.全反射时，折射光完全消失，入射光全部返回原介质。 20.光从空气射向玻璃时，入射角增大到90°，也不会发生全反射。 四、填空题（每题3分，共5题） 21.光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°，此时的入射角叫做 22.全反射发生的条件是：光从 介质射入 介质，且入射角 临界角。 23.某介质折射率为n,光从该介质射向空气的临界角C满足sinC= 24.光导纤维由 和 两部分组成，光在 与 的界面发生全反射。 25.已知水的折射率为4/3，光从水射向空气的临界角约为 (结果用反三角函数表示)。 五、简答题（每题5分，共2题） 26.简述光导纤维传输光信号的基本原理。 27.为什么钻石看起来特别明亮？请用全反射知识解释。 六、计算题（每题8分，共3题） 28.某透明介质的折射率为√厂3，光从该介质射向空气。求： (1)该介质的临界角； (2)若入射角为30°，能否发生全反射？ 29.光从折射率n1=1.8的介质射向折射率nz=1.2的介质。求： (1)哪种介质为光密介质？ (2)临界角的正弦值。 30.一束光从空气以45°入射角射入折射率为√厂2的玻璃中，求： (1)折射角； (2)光从玻璃射向空气的临界角； (3)若光从玻璃射向空气，入射角为40°，能否发生全反射？ 模块3 参考答案 一、单选题 1.C解析：全反射条件为光密→光疏且入射角≥临界角。 2.B解析：sinC=1/n=1/W2=2/2,C=45°。 3.B解析：光密介质指折射率较大的介质，与密度无必然关系。 4.C解析：内芯为光密介质，外套为光疏介质，n1>n2。 5.B解析：sinC=1/1.5≈0.667，C≈41.8°≈42°。 6.C解析：钻石折射率大，临界角小，易发生全反射，显得明亮。 7.B解析：光在内芯与外套界面发生全反射，沿锯齿形路径传播。 8.C解析：sin45°=1/n,n=1/sin45°=√厂2。 9.B解析：全反射棱镜利用光的全反射原理。 10.B解析：光从空气（光疏）射入水（光密），不满足全反射条件。 二、多选题 11.AC解析：全反射条件：光密→光疏+入射角≥临界角。 12.ABC解析：D错误，不同介质折射率不同，临界角不同。 13.ABC解析：D错误，光纤衰减小，中继距离长。 14.ABCD解析：均为全反射相关现象。 15.ABCD解析：全反射棱镜为等腰直角棱镜，可偏转90°或180°。 三、判断题 16.×解析：光从光疏射入光密介质不可能发生全反射。 17.√解析：sinc=1/n,n越大，sinC越小，C越小。 18.×解析：内芯折射率应大于外套折射率。 19.√「解析：全反射时折射光消失，光全部返回原介质。 20.√「解析：光从空气射向玻璃，光疏→光密，不可能发生全反射。 四、填空题 21.临界角 22.光密；光疏；大于或等于 23.1/n 24.内芯；外套；内芯；外套 25.arcsin(3/4)解析：sinC=1/n=3/4,C=arcsin(3/4)。 五、简答题 26.答：光导纤维由内芯和外套组成，内芯折射率大于外套折射率。光从内芯射向外套时，若入射角大于或等于临界角， 光在内芯与外套界面发生全反射，光被限制在内芯中沿锯齿形路径传播，从而实现光信号的传输。 27.答：钻石的折射率很大（约2.42），临界角很小（约24.4）。光进入钻石后，在内部多次发生全反射，大部分光从钻石 上表面射出，因此钻石看起来特别明亮。 六、计算题 28. (1)sinC=1/n=1/WΓ3=√厂3/3，C=arcsin(WΓ3/3)≈35.3° (2)入射角30°<临界角35.3°，不能发生全反射。 29. (1)n1=1.8>n2=1.2,介质1为光密介质，介质2为光疏介质。 (2)光从介质1射向介质2：sinC=n2/n1=1.2/1.8=2/3,临界角正弦值为2/3。 30. (1)由折射定律：n=sini/sinr,√2=sin45°/sinr,sinr=sin45°/√2=(W2/2)/√2=1/2，r=30°。 (2)光从玻璃射向空气：sinC=1/n=1/W厂2=√厂2/2，C=45°。 (3)入射角40°<临界角45°，不能发生全反射。