资源简介

4.2 全反射
【学习目标】
1. 知道什么是光疏介质，什么是光密介质
2．理解光的全反射现象，了解发生全反射的条件、相关应用
3. 理解临界角的概念，掌握计算临界角的方法
【开启新探索】
水中的气泡看上去比较明亮，这是为什么呢？
【质疑提升1】全反射
阅读课本，说明：什么是光疏介质？什么是光密介质？
　　对于折射率不同的两种介质，我们把折射率　　　　的称光疏介质，折射率　　　　的称光密介质。
玻璃（n=1.5）和 水（n=1.33），　　　是光密介质？玻璃（n=1.5）和金刚石（n=2.427），　　　　　　　　　　　是光疏介质？通过这两个结论，你有怎样的想法？
3．光从空气射入玻璃时，折射角和入射角大小上存在怎样的关系？光从玻璃射入空气时，折射角和入射角大小上存在怎样的关系？ 请通过作图，大致画出对应的折射光线，反映折射角、入射角的大小关系。
4．根据（3）中的结论，思考：当光从玻璃射入空气时，随入射角的逐渐增大，折射角大小怎样变化？入射角、折射角谁先增大到90°？猜想一下，若继续增大入射角，会发生怎样的现象？
5.　结合理论分析、实验观察，说明：什么是全反射现象？
　　当光从　　　　介质射入　　　　介质时，当入射角　　　到某一角度，使折射角达到　　　　时，折射光　　　　消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。
6.　说明：要发生全反射现象，对入射光线、折射光线所在的介质有怎样的要求？
7．光从折射率为n的某种介质进入空气（真空），当发生全反射时，入射角最小多为少？
【质疑提升2】全反射的实例及应用
1．水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，为什么？
2.　全反射棱镜的截面形状？在如图所示的全反射棱镜中，分别画出一条光路。当光垂直玻璃入射时，若要棱镜内部发生全反射，棱镜的折射率有怎样的要求？
光在光导纤维中传播时内会发生全发射。光导纤维是由内芯和外套两层组成，那么内芯、外套哪个是光密介质？光导纤维在实际生活中有怎样的应用？
【学以致用】
1. 光线在空气和玻璃的分界面上发生全反射的条件是（ ） 　
A．光从空气射到分界面上，入射角足够小　　　B．光从空气射到分界面上，入射角足够大
C．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大　　　D．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小
2. 光由折射率为 的介质中射入空气时，临界角为（ ） 　
A．30° B．45° C．60° 　D．90°
3. 水的折射率为，当在水面下h=2m深处放一强点光源时，透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？
下沉
4. 如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A
为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为多少？
【核心素养提升】
1. 　已知水、水晶、玻璃的折射率分别为1.33、1、55、1.60，如果光按以下几种方式传播，可能会发生全反射的是（ ）　
A．从水晶射入玻璃 B．从水射入水晶
C．从玻璃射入水中 D．从水射入玻璃
2．已知某介质的折射率为，一束光从该介质射入空气时入射角为60°，其正确的光路图如图中哪一幅所示（ D ）　
3．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为（ ）　
A．小于42° B．小于60°
C．小于90° D．无折射光线
4．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是（ ）
A．光纤通讯主要应用的是光的衍射
B．折射率越大的光在光纤中传播的速度越大
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全反射
D．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
5．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
6． 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向D点，并偏折到E点，已知入射方向与AC边的夹角为=300，D、E分别为边AC、AB的中点，下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜的折射率为2
B．光在E点发生全反射
C．从E点出射的光束与入射到D点的光束平行
D．从E点反射到BC的光线出射后与入射到D点的光束平行
如图所示光导纤维的长度为，某种频率的光在其中的折射率为，若有各种入射方向的该频率的光照射到此光导纤维一端的横截面上，认为自另一端射出的光在此光导纤维传播的过程中都发生全反射，已知光在真空中的传播速度为，自另一端射出的光在此光导纤维中的最长传播时间为（　　）
B．
C． D．
8．光由空气以45°的入射角射向介质时，折射角是30°，则
（1）光由介质射向空气的临界角是多少？
（2）以 40° 的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？
45° 不会
9. 如图所示，是一个用折射率n ＝ 2.4 的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠ A ＝∠ C ＝ 90°，∠ B ＝ 60°，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的 AB 面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。
CD AB BC
10. 如图所示，为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为 l，折射率为n（n < ），AB 代表端面。为使光能从玻璃丝的 AB 端面传播到另一端面，求光在端面 AB 上的入射角应满足的条件。
小于90°，只要入射均可以全反射。
　　
玻璃
玻璃
真空
真空4.2 全反射
【学习目标】
1. 知道什么是光疏介质，什么是光密介质
2．理解光的全反射现象，了解发生全反射的条件、相关应用
3. 理解临界角的概念，掌握计算临界角的方法
【开启新探索】
水中的气泡看上去比较明亮，这是为什么呢？
【质疑提升1】全反射
阅读课本，说明：什么是光疏介质？什么是光密介质？
　　对于折射率不同的两种介质，我们把折射率　　　　的称光疏介质，折射率　　　　的称光密介质。
玻璃（n=1.5）和 水（n=1.33），　　　是光密介质？玻璃（n=1.5）和金刚石（n=2.427），　　　　　　　　　　　是光疏介质？通过这两个结论，你有怎样的想法？
3．光从空气射入玻璃时，折射角和入射角大小上存在怎样的关系？光从玻璃射入空气时，折射角和入射角大小上存在怎样的关系？ 请通过作图，大致画出对应的折射光线，反映折射角、入射角的大小关系。
4．根据（3）中的结论，思考：当光从玻璃射入空气时，随入射角的逐渐增大，折射角大小怎样变化？入射角、折射角谁先增大到90°？猜想一下，若继续增大入射角，会发生怎样的现象？
5.　结合理论分析、实验观察，说明：什么是全反射现象？
　　当光从　　　　介质射入　　　　介质时，当入射角　　　到某一角度，使折射角达到　　　　时，折射光　　　　消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。
6.　说明：要发生全反射现象，对入射光线、折射光线所在的介质有怎样的要求？
7．光从折射率为n的某种介质进入空气（真空），当发生全反射时，入射角最小多为少？
【质疑提升2】全反射的实例及应用
1．水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，为什么？
2.　全反射棱镜的截面形状？在如图所示的全反射棱镜中，分别画出一条光路。当光垂直玻璃入射时，若要棱镜内部发生全反射，棱镜的折射率有怎样的要求？
光在光导纤维中传播时内会发生全发射。光导纤维是由内芯和外套两层组成，那么内芯、外套哪个是光密介质？光导纤维在实际生活中有怎样的应用？
【学以致用】
1. 光线在空气和玻璃的分界面上发生全反射的条件是（ ） 　
A．光从空气射到分界面上，入射角足够小　　　B．光从空气射到分界面上，入射角足够大
C．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大　　　D．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小
2. 光由折射率为 的介质中射入空气时，临界角为（ ） 　
A．30° B．45° C．60° 　D．90°
3. 水的折射率为，当在水面下h=2m深处放一强点光源时，透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？
下沉
4. 如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A
为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为多少？
【核心素养提升】
1. 　已知水、水晶、玻璃的折射率分别为1.33、1、55、1.60，如果光按以下几种方式传播，可能会发生全反射的是（ ）　
A．从水晶射入玻璃 B．从水射入水晶
C．从玻璃射入水中 D．从水射入玻璃
2．已知某介质的折射率为，一束光从该介质射入空气时入射角为60°，其正确的光路图如图中哪一幅所示（ D ）　
3．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为（ ）　
A．小于42° B．小于60°
C．小于90° D．无折射光线
4．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是（ ）
A．光纤通讯主要应用的是光的衍射
B．折射率越大的光在光纤中传播的速度越大
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全反射
D．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
5．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
6． 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向D点，并偏折到E点，已知入射方向与AC边的夹角为=300，D、E分别为边AC、AB的中点，下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜的折射率为2
B．光在E点发生全反射
C．从E点出射的光束与入射到D点的光束平行
D．从E点反射到BC的光线出射后与入射到D点的光束平行
如图所示光导纤维的长度为，某种频率的光在其中的折射率为，若有各种入射方向的该频率的光照射到此光导纤维一端的横截面上，认为自另一端射出的光在此光导纤维传播的过程中都发生全反射，已知光在真空中的传播速度为，自另一端射出的光在此光导纤维中的最长传播时间为（　　）
B．
C． D．
8．光由空气以45°的入射角射向介质时，折射角是30°，则
（1）光由介质射向空气的临界角是多少？
（2）以 40° 的入射角射到介质与空气的界面上时，能发生全反射吗？
45° 不会
9. 如图所示，是一个用折射率n ＝ 2.4 的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠ A ＝∠ C ＝ 90°，∠ B ＝ 60°，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的 AB 面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。
CD AB BC
10. 如图所示，为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为 l，折射率为n（n < ），AB 代表端面。为使光能从玻璃丝的 AB 端面传播到另一端面，求光在端面 AB 上的入射角应满足的条件。
小于90°，只要入射均可以全反射。
　　
玻璃
玻璃
真空
真空

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