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第三节　光的全反射
(分值:100分)
选择题1~9题,每小题8分,共72分。
基础对点练
题组一　全反射现象的理解与判断
1.下列有关光学现象的说法正确的是 (　　)
光从光密介质射入光疏介质,若入射角小于临界角,则一定发生全反射
光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,传播速度变小
光可以作为载体来传递信息
光在各种介质中的传播速度相同
2.用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖,观察到的现象如图所示。以下说法正确的是 (　　)
光线a是入射光线
玻璃砖的折射率n=
顺时针转动玻璃砖时,光线b也顺时针方向转
逆时针转动玻璃砖时,光线a逐渐减弱最后消失
题组二　全反射现象的分析与计算
3.一束光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°,则该束光在介质与空气中的传播速度大小之比是 (　　)
3∶4 4∶3
5∶3 3∶5
4.如图所示,真空中折射率为的某种透明介质的横截面是直角三角形abc,be垂直ac于e,α=60°。一束单色光从ac边上ce之间的d点垂直射入透明介质,则该束单色光第一次射出透明介质时的出射角为 (　　)
30° 45°
60° 75°
5.如图所示,均匀透明材料制作的半圆柱横截面为ABC,圆心为O,半径为R,半圆弧上有一点P,OP与AC间的夹角为45°,位于A点的点光源发出一细光束射向圆弧上某点,恰好发生全反射且反射光线垂直于OP,已知光在真空中的速度为c,材料的折射率为n,光在材料中传播的时间为t,以下说法正确的是 (　　)
n=,t=,t=
n=,t=,t=
6.如图,一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱,玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖,且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为,则半圆柱面上有光线射出 (　　)
在半圆柱穹顶部分,面积为
在半圆柱穹顶部分,面积为πRL
在半圆柱穹顶两侧,面积为
在半圆柱穹顶两侧,面积为πRL
题组三　光导纤维
7.如图甲所示,光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的。如图乙所示,将一激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,则此介质的折射率为 (　　)
综合提升练
8.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理,虽然它本身不发光,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。尾灯由透明介质制成,其外形如图所示,下面说法正确的是 (　　)
汽车灯光从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射
汽车灯光从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射
汽车灯光从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射
汽车灯光从右面射过来,在尾灯的右表面发生全反射
9.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(a)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(b)所示。已知sin 53°=0.8,该材料的折射率为 (　　)
10.(12分)如图所示,截面为矩形的玻璃砖ABCD的AD边长为L=1 m,一束单色光从AB边以入射角θ射入玻璃砖,光线恰好在AD边上发生全反射。已知sin θ=,光在真空的传播速度c=3×108m/s。求:
(1)(6分)玻璃砖的折射率;
(2)(6分)光在玻璃砖中的传播时间。
培优加强练
11.(16分)如图甲所示,自行车尾灯在夜晚被灯光照射时特别明亮。尾灯结构简化为截面为等腰直角三角形的三棱镜,如图乙所示,AB边长为2L,AD距离为L,一束单色光从D点垂直于AC面入射,恰好在AB面上发生全反射,已知真空中的光速为c,求:
(1)(8分)三棱镜的折射率;
(2)(8分)在三棱镜中的传播时间。
第三节　光的全反射
1.C　[光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,传播速度变大,若入射角大于临界角,则一定发生全反射,故A、B、D错误; 光也是一种电磁波,它可以像无线电波那样,作为载体传递信息,故C正确。]
2.C　[由图可知,c是入射光线,b是反射光线,a是折射光线,故A错误;玻璃砖的折射率n=,故B错误;顺时针转动玻璃砖时,入射角r增大,则反射角也增大,光线b顺时针方向转,故C正确;逆时针转动玻璃砖时,入射角r减小,故折射角也减小,不可能发生全反射,光线a不会消失,故D错误。]
3.D　[光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°,则有sin 37°=,解得折射率为n=,由波速与折射率的关系n=,可得,即该束光在介质与空气中的传播速度大小之比是3∶5,故D正确。]
4.B　[由sin C=,可得单色光在该透明介质中发生全反射的临界角为45°,由几何关系知,在bc边入射时的入射角为60°>45°,发生了全反射,在ab边入射时的入射角为30°,有n=,解得θ=45°,B正确。]
5.D　[光路图如图所示,∠1为临界角C,有sin C=,由几何关系可知∠1=45°,解得n=,光在材料中传播速度为v=c,光在材料中传播的时间为t=,所以D正确。]
6.A　[光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射,如图。设恰好发生全反射时的临界角为C,由全反射定律得n=,解得C=,则有光线射出的部分圆柱面的面积为S=2CRL,解得S=πRL ,故A正确。]
7.A　[激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,设在P点所形成的折射角的大小为α,则在Q点的入射角为-α,可得n=,即,解得sin θ=tan α,将cos2α+sin2α=1代入得n=,A正确。]
8.C　[从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示。由图可知,每一部分相当于一块全反射棱镜,要想让后面的司机看到反射光,光只能从右侧(直边)射入,经过尾灯左表面反射回去,故C正确,A、B、D错误。]
9.A　[由题图(b)可知,当θ=53°时发生全反射,则全反射临界角为C=53°,由全反射临界角公式sin C=,
得n=,故选项A正确。]
10.(1)　(2)5.93×10-9s
解析　(1)设临界角为C,则AB边的折射角为90°-C,
则有n=,n=
解得n=。
(2)设光在玻璃砖中的传播速度为v,则有n=,
光在玻璃砖中的传播时间t=
解得t=×10-8s≈5.93×10-9s。
11.(1)　(2)L
解析　(1)光路图如图所示
因光线恰好在AB面上发生全反射,所以AB面的入射角等于临界角,则全反射临界角C=∠A=45°,根据sin C=
解得n=。
(2)根据几何知识得AD=DE=FG=L
AE=L,BE=L
则EF==2L
光在三棱镜中的路程为s=EF+DE+FG=4L
根据v=,t=
解得光在三棱镜中的传播时间t=。第三节　光的全反射
学习目标　1.进一步理解光疏介质与光密介质,认识光的全反射。2.理解临界角的概念,知道发生全反射的条件。3.了解光导纤维的原理及其应用。4.能够通过作光路图,解决全反射现象的有关问题。
知识点一　全反射现象的理解和条件
(1)如上图所示,当入射光满足一定条件时,在玻璃砖的下表面就会出现没有光线折射入空气的现象,从能量守恒的角度分析,与有光线折射入空气的情况相比,反射光线的亮度哪个大
(2)结合(1)试着分析钻石为什么会看起来特别亮
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光疏介质和光密介质
(1)光疏介质和光密介质是相对的。
(2)光由光密介质进入光疏介质时,折射角　　　　入射角。
2.全反射
(1)定义: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。
(2)全反射的条件
①光需从　　　　介质射至　　　　介质的界面上;
②入射角必须等于或　　　　临界角。
(3)临界角
①定义:光从某种介质射向真空或空气、折射角为90°时的　　　　,叫作这种介质的临界角。
②临界角C与折射率n的关系:sin C=　　　　。
思考 1.光从空气射入水中时,能否发生全反射现象
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.某种介质对空气的折射率是,一束光从该介质射向空气,入射角是60°,则下列A、B、C、D四个光路图中哪个是正确的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例1 如图所示,半圆形玻璃砖放在空气中,现让三条同一颜色、强度相同的光线均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖,到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是 (　　)
A.假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射,那一定是aO光线
B.假若光线bO能发生全反射,那么光线cO一定能发生全反射
C.假若光线bO能发生全反射,那么光线aO一定不能发生全反射
D.假若光线aO恰能发生全反射,那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度小
1.光从一种介质射到另一种介质的界面上,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,反射能量等于入射能量。
2.全反射遵循的规律:发生全反射时,光全部返回原介质,入射光与反射光遵循光的反射定律,由于不存在折射光线,光的折射定律不再适用。
训练1 (多选)关于全反射,下列说法正确的是(　　)
A.光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射
B.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射
C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
D.光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射
知识点二　全反射现象的分析与计算
例2 在潜水员看来,岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里,为什么 这个圆锥的顶角是多大 已知水的折射率为1.33,sin 48.8°=1.33。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
应用全反射解决实际问题的基本方法
(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,通过运算及变换进行动态分析或定量计算。
训练2 一种“光开关”的“核心区”如图虚线框区域所示,其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜,直角边与虚线框的边平行,两斜面平行,略拉开一小段距离,在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入,若能通过2,则为“开”,否则为“关”,已知棱镜对a的折射率为1.5,下列说法正确的是(　　)
A.单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍
B.若不充入介质,则实现“开”功能
C.若充入的介质相对棱镜是光疏介质,有可能实现“开”功能
D.若充入的介质相对棱镜是光密介质,有可能实现“关”功能
知识点三　全反射的应用——光导纤维
1.构造:光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝,直径只有1~100 μm,如图所示,它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率。
2.光纤的工作原理:由于有机玻璃的折射率　　　　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。
3.光纤通信的优点:容量　　　　、衰减　　　　、抗干扰能力强、传输质量高等。
4.光导纤维的应用: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。
思考 如图所示为光导纤维的结构示意图。光能在端面处发生全反射吗 通信用的激光的波长大于紫外线的波长,如果用紫外线传输信号,其在光纤中的传播速度比激光快吗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例3 如图所示,某种均匀材料制成的透明圆柱体长为L,一单色细光束从圆柱体左端面圆心O点以角i入射,光束进入透明体后恰好不从圆柱体上边界表面射出,在0.56×10-8 s内该光束在圆柱体内经过一系列全反射后从圆柱体的右端面射出,真空中的光速c=3×108 m/s,该介质对该单色光的折射率n=。
(1)该单色光的入射角i是多少
(2)该透明圆柱体长L等于多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　训练3 光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用,光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,结构如图所示,其内芯和外套材料不同,光在内芯中传播。下列说法正确的是 (　　)
A.光纤通信依据的原理是光的干涉
B.光纤通信依据的原理是光的折射
C.光导纤维内芯的折射率比外套的小
D.光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点
随堂对点自测
1.(全反射现象的理解)(2024·四川自贡高二期末)玻璃的折射率为1.5,如图所示,光线由空气斜射入半圆形玻璃砖,或由玻璃砖斜射入空气的光路图中,正确的是(　　)
A.图甲、丙 B.图甲、丁
C.图乙、丙 D.图乙、丁
2.(全反射的分析与计算)如图所示,一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,入射角i=45°,折射角r=30°,则 (　　)
A.此介质的折射率等于1.5
B.此介质的折射率等于
C.i大于45°时会发生全反射现象
D.此介质全反射的临界角为45°
3.(全反射的分析与计算)(2024·成都七中期末)某物理老师看书用的一个镇纸(压纸用的)是用玻璃做成的,其横截面是一个如图所示的直角三角形,其中∠C=30°。同学们好奇,于是用它做了一个光学实验:在镇纸的AC边上用黑墨迹标记了一个O点,然后让一束单色光从O点斜射入镇纸内,当入射光与AC边的夹角为45°时,光线进入镇纸后能到达BC边上的某处,且没有光从BC边射出,光线经BC反射后又垂直于AB边射出,则镇纸对该单色光的折射率为 (　　)
A.
4.(光导纤维)光能在光导纤维中传播是利用了光的全反射现象。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,内芯的折射率为n1,外套的折射率为n2,则n1　　　　n2(填“大于”“等于”或“小于”);若光纤只有内芯并置于空气中,光纤的长为L并已拉直,让光从它的一个端面入射,从另一端面射出,则光在光纤中传播的最长时间为　　　　(已知光在真空中的传播速度为c,光在光纤表面只发生全反射)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
第三节　光的全反射
知识点一
导学
提示　(1)没有光线折射入空气时的反射光线亮。(2)射入钻石的光线在其他面全部被反射并进入我们的眼睛,钻石就会看起来特别亮。
知识梳理
1.(2)大于
2.(1)光密　光疏　(2)①光密　光疏　②大于　(3)①入射角　②
[思考] 1.提示　不能
2.提示　由sin C=得C=45°<θ=60°,故在两介质的界面上会发生全反射,所以只有反射光线,没有折射光线,D光路图正确。
例1 A　[根据题意,三条光线颜色相同,强度相同,所以三条光线所对应的折射率相同,当其恰好发生全反射时,临界角相同,由图可知,aO光线的入射角最大,当入射角达到临界角时,恰好发生全反射,故A正确;若bO光线发生全反射,则aO一定发生全反射,但是cO不一定发生全反射,故B、C错误;若aO恰好发生全反射,则bO和cO不会发生全反射,由于bO入射角更接近临界角,故bO的反射光线比cO的亮度大,故D错误。]
训练1 ACD　[全反射的条件之一是光从光密介质射向光疏介质,折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质,同一种光在不同介质中传播,传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质,故A、C、D正确,B错误。]
知识点二
例2 见解析
解析　几乎贴着水面射入水里的光线,在潜水员看来是从折射角为C的方向射来的,水面上其他方向射来的光线,折射角都小于C。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。
由公式sin C=和水的折射率n=1.33,可求得临界角C=48.8°
设圆锥的顶角为α,则有α=2C=97.6°
即圆锥的顶角为97.6°。
训练2 C　[根据公式v=,v=λf可知,频率不变,波长变为原来的三分之二,A错误;单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入的入射角为45° ,根据全反射的条件知sin C=知识点三
2.大于　全反射
3.大　小
[思考] 提示　在端面处光从光疏介质进入光密介质,所以不会发生全反射。紫外线的波长短、频率高,其在光纤中的传播速度比激光慢。
例3 (1)　(2)0.96 m
解析　(1)作出部分光路图如图所示,
由于恰好不从圆柱体上边界表面射出,表明恰好发生全反射,由几何关系有C+θ=
由全反射规律有n=,
根据折射定律有n=,解得i=。
(2)由分析可知,光在圆柱体中经过的路程s=
设光在圆柱体中的速度为v,则有n=,t=
解得L=0.96 m。
训练3 D
随堂对点自测
1.D　[光线从光疏介质到光密介质,入射角大于折射角,故甲图错误,乙图正确;依据折射率与全反射临界角的关系n=,所以sin C==sin 45°,因此C<45°,所以光从玻璃砖以50°角斜射入界面时会发生全反射,故丙图错误,丁图正确,故D正确。]
2.D　[已知入射角i=45°,折射角r=30°,则此介质的折射率为n=,A、B错误;光从真空斜射向某种介质的表面,是从光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,C错误;全反射时有sin C=,所以此介质全反射的临界角C=45°,D正确。]
3.B　[根据题意,光路图如图所示
由几何关系可得,光线在O点斜射入镇纸内的折射角为θ=180°-90°-2×30°=30°,故镇纸对该单色光的折射率为n=,B正确,A、C、D错误。]
4.大于　
解析　光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射,因此n1大于n2。
在表面恰好发生全反射时,运动的路程最长,时间最长,由于
sin C=
则最长路程s==n1L
光在内芯中传播的速度v=
因此光在光纤中传播的最长时间
t=。(共55张PPT)
第三节　光的全反射
第四章 光及其应用
1.进一步理解光疏介质与光密介质，认识光的全反射。
2.理解临界角的概念，知道发生全反射的条件。
3.了解光导纤维的原理及其应用。
4.能够通过作光路图，解决全反射现象的有关问题。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　全反射现象的分析与计算
知识点一　全反射现象的理解和条件
知识点三　全反射的应用——光导纤维
知识点一　全反射现象的理解和条件
(1)如上图所示，当入射光满足一定条件时，在玻璃砖的下表面就会出现没有光线折射入空气的现象，从能量守恒的角度分析，与有光线折射入空气的情况相比，反射光线的亮度哪个大？
(2)结合(1)试着分析钻石为什么会看起来特别亮？
提示　(1)没有光线折射入空气时的反射光线亮。(2)射入钻石的光线在其他面全部被反射并进入我们的眼睛，钻石就会看起来特别亮。
1.光疏介质和光密介质
(1)光疏介质和光密介质是相对的。
(2)光由光密介质进入光疏介质时，折射角______入射角。
大于
2.全反射
(1)定义：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。
(2)全反射的条件
①光需从______介质射至______介质的界面上；
②入射角必须等于或______临界角。
(3)临界角
①定义：光从某种介质射向真空或空气、折射角为90°时的________，叫作这种介质的临界角。
光密
光疏
光密
光疏
大于
入射角
【思考】 1.光从空气射入水中时，能否发生全反射现象？
提示　不能
A
例1 如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，现让三条同一颜色、强度相同的光线均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是(　　)
A.假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是
aO光线
B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C.假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定不能发生全反射
D.假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度小
解析　根据题意，三条光线颜色相同，强度相同，所以三条光线所对应的折射率相同，当其恰好发生全反射时，临界角相同，由图可知，aO光线的入射角最大，当入射角达到临界角时，恰好发生全反射，故A正确；若bO光线发生全反射，则aO一定发生全反射，但是cO不一定发生全反射，故B、C错误；若aO恰好发生全反射，则bO和cO不会发生全反射，由于bO入射角更接近临界角，故bO的反射光线比cO的亮度大，故D错误。
1.光从一种介质射到另一种介质的界面上，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，反射能量等于入射能量。
2.全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。　　　　
ACD
训练1 (多选)关于全反射，下列说法正确的是(　　 )
A.光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射
B.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射
C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
D.光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射
解析　全反射的条件之一是光从光密介质射向光疏介质，折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质，同一种光在不同介质中传播，传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质，故A、C、D正确，B错误。
例2 在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？已知水的折射率为1.33，sin 48.8°＝1.33。
答案　见解析
解析　几乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看
来是从折射角为C的方向射来的，水面上其他方向
射来的光线，折射角都小于C。因此他认为水面以
上所有的景物都出现在顶角为2C的圆锥里。
设圆锥的顶角为α，则有α＝2C＝97.6°
即圆锥的顶角为97.6°。
知识点二　全反射现象的分析与计算
C
训练2 一种“光开关”的“核心区”如图虚线框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚线框的边平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是(　　)
A.单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍
B.若不充入介质，则实现“开”功能
C.若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能
D.若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能
知识点三　全反射的应用——光导纤维
1.构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm，如图所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率。
2.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。
3.光纤通信的优点：容量____、衰减____、抗干扰能力强、传输质量高等。
4.光导纤维的应用：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。
全反射
大
小
【思考】 如图所示为光导纤维的结构示意图。光能在端面处发生全反射吗？通信用的激光的波长大于紫外线的波长，如果用紫外线传输信号，其在光纤中的传播速度比激光快吗？
提示　在端面处光从光疏介质进入光密介
质，所以不会发生全反射。紫外线的波长
短、频率高，其在光纤中的传播速度比激
光慢。
解析　(1)作出部分光路图如图所示，
训练3 光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用，光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列说法正确的是(　　)
D
A.光纤通信依据的原理是光的干涉
B.光纤通信依据的原理是光的折射
C.光导纤维内芯的折射率比外套的小
D.光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点
随堂对点自测
2
D
1.(全反射现象的理解)(2024·四川自贡高二期末)玻璃的折射率为1.5，如图所示，光线由空气斜射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖斜射入空气的光路图中，正确的是(　　)
A.图甲、丙 B.图甲、丁 C.图乙、丙 D.图乙、丁
D
2.(全反射的分析与计算)如图所示，一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，入射角i＝45°，折射角r＝30°，则(　　)
B
3.(全反射的分析与计算)(2024·成都七中期末)某物理老师看书用的一个镇纸(压纸用的)是用玻璃做成的，其横截面是一个如图所示的直角三角形，其中∠C＝30°。同学们好奇，于是用它做了一个光学实验：在镇纸的AC边上用黑墨迹标记了一个O点，然后让一束单色光从O点斜射入镇纸内，当入射光与AC边的夹角为45°时，光线进入镇纸后能到达BC边上的某处，且没有光从BC边射出，光线经BC反射后又垂直于AB边射出，则镇纸对该单色光的折射率为(　　)
4.(光导纤维)光能在光导纤维中传播是利用了光的全反射现象。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，内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，则n1________n2(填“大于”“等于”或“小于”)；若光纤只有内芯并置于空气中，光纤的长为L并已拉直，让光从它的一个端面入射，从另一端面射出，则光在光纤中传播的最长时间为________(已知光在真空中的传播速度为c，光在光纤表面只发生全反射)。
解析　光只有从光密介质射向光疏介质时才能发
生全反射，因此n1大于n2。
课后巩固训练
3
C
题组一　全反射现象的理解与判断
1.下列有关光学现象的说法正确的是(　　)
A.光从光密介质射入光疏介质，若入射角小于临界角，则一定发生全反射
B.光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变小
C.光可以作为载体来传递信息
D.光在各种介质中的传播速度相同
解析　光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变大，若入射角大于临界角，则一定发生全反射，故A、B、D错误； 光也是一种电磁波，它可以像无线电波那样，作为载体传递信息，故C正确。
基础对点练
C
2.用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖，观察到的现象如图所示。以下说法正确的是(　　)
D
题组二　全反射现象的分析与计算
3.一束光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°，则该束光在介质与空气中的传播速度大小之比是(　　)
A.3∶4 B.4∶3 C.5∶3 D.3∶5
B
D
5.如图所示，均匀透明材料制作的半圆柱横截面为ABC，圆心为O，半径为R，半圆弧上有一点P，OP与AC间的夹角为45°，位于A点的点光源发出一细光束射向圆弧上某点，恰好发生全反射且反射光线垂直于OP，已知光在真空中的速度为c，材料的折射率为n，光在材料中传播的时间为t，以下说法正确的是(　　)
A
A
题组三　光导纤维
7.如图甲所示，光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的。如图乙所示，将一激光以入射角θ从P点入射，经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射，则此介质的折射率为(　　)
C
综合提升练
8.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，虽然它本身不发光，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。尾灯由透明介质制成，其外形如图所示，下面说法正确的是(　　)
A.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
A
9.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(a)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(b)所示。已知sin 53°＝0.8，该材料的折射率为(　　)
培优加强练

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