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3.光的全反射
题组一　全反射的理解及有关计算
1.〔多选〕关于全反射，下列说法中正确的是（　　）
A.发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光非常弱
B.光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C.光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象
D.早晨草叶上的露水珠看上去特别亮是全反射现象
2.某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（　　）
A.1.2 B.1.4
C.1.6 D.1.8
题组二　全反射的应用
3.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（　　）
A.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
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
4.一横截面为等腰直角三角形的三棱镜如图所示，光线O（含红光和紫光）从一直角边垂直射入，已知棱镜对红光的折射率为1.5，图中画出的a、b、c三条光线可能存在也可能不存在，则下列说法正确的是（　　）
A.a光存在且是紫光的出射光
B.b光存在且是红光的出射光
C.c光存在且是红光的出射光
D.b光存在且是红光和紫光的出射光
5.如图所示，一梯形透明介质ABCD，∠A＝75°，∠B＝45°，一光线垂直于BC面从E点射入介质后，射到AB面时恰好发生全反射，从AD面上的某点射出。求：
（1）介质对该光线的折射率n；
（2）该光线从AD面射出的折射角r。
3.光的全反射
1.CD　全反射发生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，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质，A、B错误，C正确；早晨草叶上的露水珠看上去特别亮是全反射现象，D正确。
2.A　画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角，如图所示，全反射的条件sin θ＝，由几何关系知sin θ＝，联立解得n＝1.2，故A正确，B、C、D错误。
3.A　光导纤维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，故A正确，B、C、D错误。
4.D　棱镜对红光的折射率为1.5，根据sin C＝＝，可知红光的临界角小于45°，紫光的临界角也小于45°，由题图知，入射角等于45°，红光和紫光均发生全反射，a光不存在，故A错误；根据反射定律可知，c光不存在，b光存在且是红光和紫光的出射光，故B、C错误，D正确。
5.（1）　（2）45°
解析：（1）该光线在介质中传播的光路如图所示，根据几何关系，该光线在介质中发生全反射的临界角θ＝∠B＝45°，又sin θ＝，解得n＝。
（2）根据几何关系，该光线射到AD面的入射角
i＝180°－（180°－∠A）－θ＝30°
又n＝，解得r＝45°。
2 / 23.光的全反射
素养目标
1.知道光疏介质与光密介质、光的全反射等概念。2.理解临界角的概念，会判断是否发生全反射。 3.了解光导纤维的原理及其应用。4.会结合作光路图解决有关全反射现象的问题。
知识点一｜全反射现象及发生条件
1.光密介质和光疏介质
（1）对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即折射率　　　　　的介质叫光密介质；光在其中传播速度较大的介质，即折射率　　　　的介质叫光疏介质。
（2）光疏介质和光密介质是　　　　的。
2.全反射：光从　　　　介质射到　　　　介质的界面时，全部被反射回原介质中传播的现象。
3.发生全反射的条件（两个条件同时具备）
（1）光需从光密介质射至光疏介质的界面上。
（2）入射角必须等于或　　　　临界角。
4.临界角：光从某种介质射向真空或空气、折射角为　　　　时的入射角。
5.临界角C与折射率n的关系：sin C＝　　　。
知识点二｜全反射的应用——光导纤维
1.光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次　　　　，从另一端射出。
2.光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率　　　　　。当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生　　　　　。
3.光纤通信的优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输质量高等。
4.光纤的应用：光纤除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
【情境思辨】
　图甲中荷叶上的小水珠看上去晶莹透亮；图乙中水里的小气泡看上去格外明亮；图丙中自行车的尾灯虽然本身不发光，但在夜间骑行时，后面汽车发出的强光照到尾灯后，会看到较强的光，用以警示后面车上的司机注意。
（1）荷叶上的小水珠看上去晶莹透亮属于光的全反射现象。（　　）
（2）水里的小气泡看上去格外明亮属于光的折射现象。（　　）
（3）自行车的尾灯被汽车发出的强光照到后，会看到较强的光，属于光的全反射现象。（　　）
要点一　全反射的理解及有关计算
【探究】
如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。请思考：
（1）比较图甲、乙，逐渐增大入射角，反射角（光线）和折射角（光线）有什么变化？
（2）观察图丙，有什么特点？
【归纳】
1.从折射到全反射，随着入射角的增大，折射角也要增大，折射光线的强度减弱，能量减小，反射光线的强度增强，能量增加，直到发生全反射，折射光线的强度减弱到零，反射光线的强度、能量与入射光线相同，这是能量守恒的表现。
2.发生全反射时，光全部返回原介质，入射光线与反射光线遵循光的反射定律。
3.解决全反射问题的基本思路
（1）确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质。
（2）若光由光密介质进入光疏介质，则根据sin C＝确定临界角，看是否发生全反射。
（3）根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。
（4）运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，进行动态分析或定量计算。
类型一｜全反射的理解
【典例1】　〔多选〕一束光线由空气射向折射率为的某种介质，下列说法正确的是（　　）
A.当入射角大于45°时，一定发生全反射
B.无论入射角是多大，都不能发生全反射
C.无论入射角是多大，折射角都不会超过45°
D.欲使折射角等于30°，入射角应为45°
尝试解答
类型二｜全反射的分析与计算
【典例2】　某玻璃棱镜的截面如图所示，由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成，∠C＝30°，玻璃的折射率为，一平行细光束从AC边上的D点射入该玻璃棱镜，OD＝R，以下判断正确的是（　　 ）
A.有光从AB边射出 B.有光从BC边水平射出
C.有光从AO边射出 D.有光从OC边射出
尝试解答
1.〔多选〕如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则（　　）
A.只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
2.某汽车的大灯是由光源、凹面镜和半球形透镜等主要构件组成。光源置于凹面镜焦点上，光线经凹面镜反射后成为平行光线，平行光线垂直半球形透镜的ab面射入透镜。为了控制光线所照射的高度，使用挡光片遮挡射到轴线OO'以下的光线。已知半球形透镜介质的折射率n＝，车灯轴线距地面高度h＝80 cm，透镜半径 R＝2 cm，不考虑多次反射，设车灯顶端为车头最前段。求灯光能照射到的位置距车头最近的距离s。
要点二　全反射的应用
1.光导纤维内芯折射率的要求
（1）折射率：n≥ 。
（2）推证：设光导纤维内芯的折射率为n，当入射光线以任意入射角θ1入射时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示。则有sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝。由图可知，当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中的光线的入射角θ减小。当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即有sin 90°＝，解得n＝。故当光导纤维的折射率n≥时，就可以使以任意角度入射的光都能发生全反射。
2.全反射棱镜的理解
（1）光路控制特点（如图所示）
①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，光射出棱镜时，传播方向改变了90°。
②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了180°。
（2）全反射棱镜的折射率要求：由sin C＝和C≤45°知n≥。
类型一｜光导纤维的理解
【典例3】　一段长为L的直线光导纤维的内芯如图所示，一单色光从左端面射入光纤，已知光纤对该单色光的折射率为n，光在真空中传播速度大小为c。
（1）求该单色光在光纤中传播的最短时间；
（2）已知光纤对该单色光的折射率n＝，当该单色光以入射角θ1＝45°从左端面射入，求此单色光从左端面传播到右端面所用的时间。
尝试解答
类型二｜全反射棱镜的理解
【典例4】　空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示，方框内有两个折射率为n＝1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项中给出了两个棱镜的四种放置方式的示意图，其中能满足题意的是（　　）
尝试解答
1.如图所示，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。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是（　　）
A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
2.〔多选〕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
1.如图所示，水中的空气泡、玻璃中的空气泡，看上去比较亮，对这一现象表述正确的是（　　）
A.空气泡对光线有会聚作用
B.空气泡对光线有发散作用
C.从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的
D.从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的
2.在观察光的全反射实验中，用激光笔从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O点，发现有OB、OC两条细光束。当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ，OB、OC也会随之转动。则（　　）
A.光束OB顺时针转动的角度大于θ
B.光束OC逆时针转动的角度小于θ
C.光束OB逐渐变亮
D.光束OC逐渐变暗
3.〔多选〕光纤通信采用的光导纤维内芯长为L，其侧截面如图所示，一复色光以入射角θ0从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，两单色光在内芯界面处多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知内芯材料对a光的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A.内芯材料对b光的折射率大于n
B.在内芯中a光传播速度比b光小
C.若a光恰好发生全反射，则在这段光纤中的传播时间为
D.a光恰好发生全反射时在光纤中的传播时间大于b光恰好发生全反射时在光纤中的传播时间
4.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示。已知水的折射率为，为了保证表演成功（在水面上看不到大头针），大头针末端离水面的最大距离h为（　　）
A.r B.r C.r D.r
3.光的全反射
【基础知识落实】
知识点一
1.（1）较大　较小　（2）相对　2.光密　光疏　3.（2）大于　4.90°　5.
知识点二
1.全反射　2.大　全反射
情境思辨
（1）√　（2）×　（3）√
【核心要点突破】
要点一
知识精研
【探究】　提示：（1）图甲→图乙：入射角逐渐增大，反射角、折射角都逐渐增大；反射光越来越强，折射光越来越弱。
（2）图丙中折射光线消失，反射光与入射光的亮度几乎相同，发生了全反射。
【典例1】　BCD　因为光从空气射入某种介质，所以不会发生全反射，故A错误，B正确；当入射角最大时，根据折射定律n＝知，折射角也最大，而最大的入射角为90°，则由n＝得r＝45°，所以最大的折射角为45°，故C正确；当折射角r＝30°时，由折射定律n＝＝得入射角i＝45°，故D正确。
【典例2】　D　
根据题意可知OD＝R，圆周的半径为R，如图所示，可得∠1＝45°，由于玻璃的折射率为，根据全反射临界角公式sin C＝可得全反射的临界角为45°，则该光线在AB边恰好发生全反射，反射光线从E点沿着平行于AC边的EF方向传播，根据几何关系可得，光线在BC边的入射角为∠2＝60°，大于临界角，所以在BC边继续发生全反射，再根据几何关系可知，光线在AC边的入射角为∠3＝30°＜45°，此时将不再发生全反射，光线将从OC边射出，但不是垂直射出，故D正确。
素养训练
1.CD　在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，A错误，C正确；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，故入射角总是小于临界角，因此也不可能发生全反射现象，B错误，D正确。
2.81 cm
解析：
根据题意作出光路图，如图所示。设光线在半球面发生全反射的临界角为C，则sin C＝，得C＝45°，当入射角为临界角时，折射角为90°，折射光线与竖直方向夹角也为C，则s'＝（h＋Rsin C）tan C，折射点在OO'上投影距O'距离x＝R－Rcos C，根据几何关系解得s＝s'－x≈81 cm。
要点二
知识精研
【典例3】　（1）　（2）
解析：（1）当光线垂直于左端面射入时，光传播的路径最短，最短路径为x＝L ①
由n＝得光在光纤中传播速度大小为v＝ ②
光在光纤中传播的最短时间为t＝ ③
联立解得t＝。 ④
（2）由于n＝，得θ2＝30°⑤
该单色光在光纤中的路程s＝＝L ⑥
传播时间t＝ ⑦
由②⑥⑦得t＝。
【典例4】　B　四个选项产生的光路效果如图所示，故选B。
素养训练
1.C　汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，使入射光线偏折180°，从而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C正确。
2.AD　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可知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错误，D正确。
【教学效果检测】
1.D　当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象，所以水中的空气泡和玻璃中的空气泡看起来比较亮，故选D。
2.A　由题图可知，OB为折射光线，光从光密介质射入光疏介质，入射角小于折射角，当入射光束AO绕O点顺时针转动，OB也顺时针转动，但转动得更快，所以光束OB顺时针转动的角度大于θ，A正确；由题图可知，光束OC为反射光线，转动方向与入射光线相反，但转动快慢相同，光束OC逆时针转动的角度等于θ，B错误；当入射光线AO转动到一定程度时，入射角等于临界角，发生全发射，折射光线会消失，这一过程中，折射光线OB逐渐变暗，反射光线OC逐渐变亮，C、D错误。
3.AC　设折射角为α，根据n＝，由于a光的折射角大于b光的折射角，因此内芯材料对b光的折射率大于对a光的折射率n，故A正确；根据n＝，由于内芯对a光的折射率小于对b光的折射率，因此在内芯中a光传播速度比b光大，故B错误；若a光恰好发生全反射，光线a的临界角为C，有sin C＝，则在这段光纤中的传播时间为t＝＝＝，故C正确；同样b光恰好发生全反射时在光纤中的传播时间为t'＝，则有t＜t'，故D错误。
4.
A　只要从大头针末端发出的光线射到圆形薄软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有sin C＝＝＝，所以h＝r。故A正确。
4 / 5(共53张PPT)
3.光的全反射
1.知道光疏介质与光密介质、光的全反射等概念。
2.理解临界角的概念，会判断是否发生全反射。
3.了解光导纤维的原理及其应用。
4.会结合作光路图解决有关全反射现象的问题。
素养目标
01
基础知识落实
目 录
02
核心要点突破
03
教学效果检测
04
课时作业
01
PART
基础知识落实
知识点一｜全反射现象及发生条件
1. 光密介质和光疏介质
（1）对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即折射率
的介质叫光密介质；光在其中传播速度较大的介质，即折射率
的介质叫光疏介质。
（2）光疏介质和光密介质是 的。
2. 全反射：光从 介质射到 介质的界面时，全部被反射回
原介质中传播的现象。
较
大　
较
小　
相对　
光密　
光疏　
（1）光需从光密介质射至光疏介质的界面上。
（2）入射角必须等于或 临界角。
大于　
3. 发生全反射的条件（两个条件同时具备）
4. 临界角：光从某种介质射向真空或空气、折射角为 时的入
射角。
90°　
5. 临界角C与折射率n的关系：sin C＝ 。
　
知识点二｜全反射的应用——光导纤维
1. 光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有
机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次
，从另一端射出。
2. 光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层
玻璃的折射率比外层玻璃的折射率 。当光从一端进入光纤时，将会
在两层玻璃的界面上发生 。
3. 光纤通信的优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输质量高等。
4. 光纤的应用：光纤除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥
镜等。
全反
射　
大　
全反射　
【情境思辨】
　图甲中荷叶上的小水珠看上去晶莹透亮；图乙中水里的小气泡看上
去格外明亮；图丙中自行车的尾灯虽然本身不发光，但在夜间骑行
时，后面汽车发出的强光照到尾灯后，会看到较强的光，用以警示后
面车上的司机注意。
（1）荷叶上的小水珠看上去晶莹透亮属于光的全反射现象。 （　√　）
√
（2）水里的小气泡看上去格外明亮属于光的折射现象。 （　×　）
（3）自行车的尾灯被汽车发出的强光照到后，会看到较强的光，属于光
的全反射现象。 （　√　）
×
√
02
PART
核心要点突破
要点一　全反射的理解及有关计算
【探究】
　如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个
边与空气的界面上会发生反射和折射。请思考：
（1）比较图甲、乙，逐渐增大入射角，反射角（光线）和折射角（光
线）有什么变化？
（2）观察图丙，有什么特点？
提示：图甲→图乙：入射角逐渐增大，反射角、折射角都逐渐增大；反射光越来越强，折射光越来越弱。
提示：图丙中折射光线消失，反射光与入射光的亮度几乎相同，发生了全
反射。
【归纳】
1. 从折射到全反射，随着入射角的增大，折射角也要增大，折射光线的强
度减弱，能量减小，反射光线的强度增强，能量增加，直到发生全反射，
折射光线的强度减弱到零，反射光线的强度、能量与入射光线相同，这是
能量守恒的表现。
2. 发生全反射时，光全部返回原介质，入射光线与反射光线遵循光的反射
定律。
3. 解决全反射问题的基本思路
（1）确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质。
（2）若光由光密介质进入光疏介质，则根据sin C＝确定临界角，看是否
发生全反射。
（3）根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。
（4）运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，进行动
态分析或定量计算。
类型一｜全反射的理解
【典例1】　〔多选〕一束光线由空气射向折射率为的某种介质，下列
说法正确的是（　　）
A. 当入射角大于45°时，一定发生全反射
B. 无论入射角是多大，都不能发生全反射
C. 无论入射角是多大，折射角都不会超过45°
D. 欲使折射角等于30°，入射角应为45°
√
√
√
解析：因为光从空气射入某种介质，所以不会发生全反射，故A错误，B正确；当入射角最大时，根据折射定律n＝知，折射角也最大，而最大的入射角为90°，则由n＝得r＝45°，所以最大的折射角为45°，故C正确；当折射角r＝30°时，由折射定律n＝＝得入射角i＝45°，故D正确。
类型二｜全反射的分析与计算
【典例2】　某玻璃棱镜的截面如图所示，由半径为R的四分之一圆和直角
三角形构成，∠C＝30°，玻璃的折射率为，一平行细光束从AC边上的
D点射入该玻璃棱镜，OD＝R，以下判断正确的是（　　 ）
A. 有光从AB边射出
B. 有光从BC边水平射出
C. 有光从AO边射出
D. 有光从OC边射出
√
解析：根据题意可知OD＝R，圆周的半径为R，
如图所示，可得∠1＝45°，由于玻璃的折射率
为，根据全反射临界角公式sin C＝可得全反
射的临界角为45°，则该光线在AB边恰好发生全反射，反射光线从E点沿着平行于AC边的EF方向传播，根据几何关系可得，光线在BC边的入射角为∠2＝60°，大于临界角，所以在BC边继续发生全反射，再根据几何关系可知，光线在AC边的入射角为∠3＝30°＜45°，此时将不再发生全反射，光线将从OC边射出，但不是垂直射出，故D正确。
1. 〔多选〕如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是
玻璃和空气的界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再
从界面Ⅱ射出，回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则
（　　）
A. 只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B. 只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C. 不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D. 不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
√
√
解析： 在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，A错误，C正确；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，故入射角总是小于临界角，因此也不可能发生全反射现象，B错误，D正确。
2. 某汽车的大灯是由光源、凹面镜和半球形透镜等主
要构件组成。光源置于凹面镜焦点上，光线经凹面镜
反射后成为平行光线，平行光线垂直半球形透镜的ab
面射入透镜。为了控制光线所照射的高度，使用挡光
片遮挡射到轴线OO'以下的光线。已知半球形透镜介
质的折射率n＝，车灯轴线距地面高度h＝80 cm，透镜半径 R＝2 cm，不考虑多次反射，设车灯顶端为车头最前段。求灯光能照射到的位置距车头最近的距离s。
答案：81 cm
解析：根据题意作出光路图，如图所示。设光线在半
球面发生全反射的临界角为C，则sin C＝，得C＝
45°，当入射角为临界角时，折射角为90°，折射光
线与竖直方向夹角也为C，则s'＝（h＋Rsin C）tan
C，折射点在OO'上投影距O'距离x＝R－Rcos C，根据
几何关系解得s＝s'－x≈81 cm。
要点二　全反射的应用
1. 光导纤维内芯折射率的要求
（1）折射率：n≥ 。
（2）推证：设光导纤维内芯的折射率为n，当入射光线以任意入射角θ1入
射时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示。则有
sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝。由图
可知，当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中的光线的入射角θ减小。
当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即有
sin 90°＝，解得n＝。故当光导纤维的折射率n≥时，就可以
使以任意角度入射的光都能发生全反射。
2. 全反射棱镜的理解
（1）光路控制特点（如图所示）
①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生全反射，
光射出棱镜时，传播方向改变了90°。
②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次全反
射，使光的传播方向改变了180°。
（2）全反射棱镜的折射率要求：由sin C＝和C≤45°知n≥。
类型一｜光导纤维的理解
【典例3】　一段长为L的直线光导纤维的内芯如图所示，一单色光从左端
面射入光纤，已知光纤对该单色光的折射率为n，光在真空中传播速度大
小为c。
（1）求该单色光在光纤中传播的最短时间；
答案：　
解析：当光线垂直于左端面射入时，光传播的路径最短，最短路径
为x＝L　①
由n＝得光在光纤中传播速度大小为v＝　②
光在光纤中传播的最短时间为t＝　③
联立解得t＝。　④
（2）已知光纤对该单色光的折射率n＝，当该单色光以入射角θ1＝45°
从左端面射入，求此单色光从左端面传播到右端面所用的时间。
答案：
解析： 由于n＝，得θ2＝30°　⑤
该单色光在光纤中的路程s＝＝L　⑥
传播时间t＝　⑦
由②⑥⑦得t＝。
类型二｜全反射棱镜的理解
【典例4】　空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示，方框内有两个折射率为n＝1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项中给出了两个棱镜的四种放置方式的示意图，其中能满足题意的是（　　）
√
解析：四个选项产生的光路效果如图所示，故选B。
1. 如图所示，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。尾灯的原理如图所
示，下面说法中正确的是（　　）
A. 汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B. 汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C. 汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D. 汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
√
解析：　汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，在左边两个直角边上连续
发生两次全反射，使入射光线偏折180°，从而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C正确。
2. 〔多选〕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
√
√
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可知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错误，D正确。
03
PART
教学效果检测
1. 如图所示，水中的空气泡、玻璃中的空气泡，看上去比较亮，对这一现
象表述正确的是（　　）
A. 空气泡对光线有会聚作用
B. 空气泡对光线有发散作用
C. 从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的
D. 从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的
√
解析：　当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射
角大于或等于临界角，发生了全反射现象，所以水中的空气泡和玻璃中的
空气泡看起来比较亮，故选D。
2. 在观察光的全反射实验中，用激光笔从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O
点，发现有OB、OC两条细光束。当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度
θ，OB、OC也会随之转动。则（　　）
A. 光束OB顺时针转动的角度大于θ
B. 光束OC逆时针转动的角度小于θ
C. 光束OB逐渐变亮
D. 光束OC逐渐变暗
√
解析：　由题图可知，OB为折射光线，光从光密介质射入光疏介质，入
射角小于折射角，当入射光束AO绕O点顺时针转动，OB也顺时针转动，但
转动得更快，所以光束OB顺时针转动的角度大于θ，A正确；由题图可
知，光束OC为反射光线，转动方向与入射光线相反，但转动快慢相同，光
束OC逆时针转动的角度等于θ，B错误；当入射光线AO转动到一定程度
时，入射角等于临界角，发生全发射，折射光线会消失，这一过程中，折
射光线OB逐渐变暗，反射光线OC逐渐变亮，C、D错误。
3. 〔多选〕光纤通信采用的光导纤维内芯长为L，其侧截面如图所示，一
复色光以入射角θ0从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，两单色光
在内芯界面处多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知内芯材料对a光
的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A. 内芯材料对b光的折射率大于n
B. 在内芯中a光传播速度比b光小
C. 若a光恰好发生全反射，则在这段光纤中的传播时间为
D. a光恰好发生全反射时在光纤中的传播时间大于b光恰好发生全反射时
在光纤中的传播时间
√
√
解析：设折射角为α，根据n＝，由于a光的折射角大于b光的折射角，因此内芯材料对b光的折射率大于对a光的折射率n，故A正确；根据n＝，由于内芯对a光的折射率小于对b光的折射率，因此在内芯中a光传播速度比b光大，故B错误；若a光恰好发生全反射，光线a的临界角为C，有sin C＝，则在这段光纤中的传播时间为t＝＝＝，故C正确；同样b光恰好发生全反射时在光纤中的传播时间为t'＝，则有t＜t'，故D错误。
4. 为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中
心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示。已知水的
折射率为，为了保证表演成功（在水面上看不到大头针），大头针末端离
水面的最大距离h为（　　）
A. r B. r
C. r D. r
√
解析：　只要从大头针末端发出的光线射到圆形薄软木
片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头
针，如图所示，根据图中几何关系有sin C＝＝＝
，所以h＝r。故A正确。
04
PART
课时作业
题组一　全反射的理解及有关计算
1. 〔多选〕关于全反射，下列说法中正确的是（　　）
A. 发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光非常弱
B. 光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C. 光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象
D. 早晨草叶上的露水珠看上去特别亮是全反射现象
解析：全反射发生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，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质，A、B错误，C正确；早晨草叶上的露水珠看上去特别亮是全反射现象，D正确。
1
2
3
4
5
√
√
2. 某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（　　）
A. 1.2 B. 1.4
C. 1.6 D. 1.8
√
1
2
3
4
5
解析：画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反
射的入射角，如图所示，全反射的条件sin θ＝，由几何关系知sin θ＝，联立解得n＝1.2，故A正确，B、C、D错误。
1
2
3
4
5
题组二　全反射的应用
3. 光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（　　）
A. 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
B. 内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C. 内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D. 内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
√
解析：　光导纤维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，故A正确，B、C、D错误。
1
2
3
4
5
4. 一横截面为等腰直角三角形的三棱镜如图所示，光线O（含红光和紫
光）从一直角边垂直射入，已知棱镜对红光的折射率为1.5，图中画出的
a、b、c三条光线可能存在也可能不存在，则下列说法正确的是（　　）
A. a光存在且是紫光的出射光
B. b光存在且是红光的出射光
C. c光存在且是红光的出射光
D. b光存在且是红光和紫光的出射光
√
1
2
3
4
5
解析：　棱镜对红光的折射率为1.5，根据sin C＝＝，可知红光的临界
角小于45°，紫光的临界角也小于45°，由题图知，入射角等于45°，红
光和紫光均发生全反射，a光不存在，故A错误；根据反射定律可知，c光
不存在，b光存在且是红光和紫光的出射光，故B、C错误，D正确。
1
2
3
4
5
5. 如图所示，一梯形透明介质ABCD，∠A＝75°，∠B＝45°，一光线垂
直于BC面从E点射入介质后，射到AB面时恰好发生全反射，从AD面上的某
点射出。求：
（1）介质对该光线的折射率n；
答案：　
解析：该光线在介质中传播的光路如图所示，根据几何关系，该光线在介质中发生全反射的临界角θ＝
∠B＝45°，又sin θ＝，解得n＝。
1
2
3
4
5
（2）该光线从AD面射出的折射角r。
答案：45°
解析： 根据几何关系，该光线射到AD面的入射角
i＝180°－（180°－∠A）－θ＝30°
又n＝，解得r＝45°。
1
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THANKS
演示完毕 感谢观看

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