资源简介

2　全反射
[学习目标]　1.通过实例分析，知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性。2.通过演示实验观察全反射现象，理解临界角的概念和发生全反射的条件(重点)。3.通过观察和实验，了解全反射棱镜和光导纤维(难点)。
一、全反射
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。逐渐增大入射角，使折射角增大到90°的过程中，反射光线和折射光线会有怎样的变化？
答案　随着入射角的逐渐增大，折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大，反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线消失，只剩下反射光。
1.光疏介质和光密介质
(1)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。
(2)光疏介质和光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的。
2.全反射
(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱(填“强”或“弱”)，反射光却越来越强(填“强”或“弱”)。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。
说明：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加；当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，光全部返回原来的介质，反射光线的能量等于入射光线的能量。
(2)临界角：恰好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角。用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C=。
(3)全反射发生的条件
①光从光密介质射入光疏介质。
②入射角等于或大于临界角。
说明：两个条件必须同时满足才能发生全反射现象。
1.表中分别列出了四种物质的折射率、密度值，据此思考以下问题：
介质 水 酒精 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.36 1.5~1.8 2.42
密度/(×103 kg/m3) 1.0 0.8 2.5~3.0 3.52
(1)四种介质相比较，密度大的介质一定是光密介质吗？试举例说明。
(2)光从哪种介质射入空气更容易发生全反射？为什么？
答案　(1)不一定，光密介质和光疏介质具有相对性，折射率是反映介质光学性质的物理量，与介质的密度没有必然联系。如酒精的密度比水的密度小，但其折射率比水的折射率大，酒精相对于水是光密介质。
(2)介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射，故光从金刚石射入空气更容易发生全反射。
2.(来自教材)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n=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。
由公式sin C=和水的折射率n=1.33，
可求得临界角C=arcsin =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°。
(1)两种介质相比，光疏介质的折射率一定较小。(　√　)
(2)同一束光，在光疏介质中的传播速度比在光密介质中的传播速度更大。(　√　)
(3)发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱。(　×　)
(4)光从空气射向水中时，只要入射角足够大，就可能发生全反射。(　×　)
例1　(2025·济南市高二期中)潜水员在潜水时偶然观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为θ，则水的折射率n为(　　)
A.n= B.n=
C.n=cos θ D.n=sin θ
答案　A
解析　由几何关系可得全反射临界角为C=90°-θ，根据n=，解得n=，故选A。
例2　(来自教材)如图是一个用折射率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。
答案　见解析
解析　如图所示，光线从左侧垂直AB面射入棱镜时，透射方向不变。光线射到CD面时，
由几何知识得入射角i=30°。
设该棱镜的临界角为θ，
则sin θ=<，
故有θ<30°，
所以光线在CD面上发生了全反射。光线射到AB面上时入射角i'=60°，发生全反射，反射光线与BC面垂直。
二、全反射棱镜
图为横截面是等腰直角三角形的玻璃棱镜(各种玻璃的临界角范围为32°~42°)，当光线以下列三种方式入射时会发生什么现象？
(1)由AB面垂直入射时。
(2)由AC面垂直入射时。
(3)由AB面平行于AC入射且能从BC边射出时。
答案　(1)方向变化90°　(2)方向变化180°　(3)方向发生侧移
(1)　　　　　 (2)　　　　　　(3)
(1)全反射棱镜：横截面为等腰直角三角形的棱镜。
(2)特点：与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%。
(3)作用：改变光路。
(4)应用：双筒望远镜、自行车尾灯、潜望镜等都会用到全反射棱镜。
例3　空气中两束光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n=1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是(　　)
答案　B
解析　四个选项的光路图如图所示：
可知B项正确。
三、光导纤维
1.构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率。
2.原理：利用全反射原理。
3.应用：作为载体，传递信息
(1)内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。
(2)光纤通信：传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强。
例4　如图长为L的一段直光导纤维，让一单色光射向右侧截面圆心点，缓慢减小入射角α，发现减小至α=60°时便不再有光从长侧面逸出。已知光在真空中的传播速度为c。
(1)求该光导纤维对这种单色光的折射率。
(2)以不同入射角进入光导纤维的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间。
答案　(1)　(2)
解析　(1)当入射角减小至α=60°时，光恰好在长侧面发生全反射，如图所示，根据折射定律可得n=，
根据sin C=，
又r+C=90°，
则有sin C=cos r，
联立可得该光导纤维对这种单色光的折射率为
n===。
(2)单色光在光导纤维中的传播速度为
v=，
当入射角为α=60°时，
光在光导纤维中传播的路程最长，则所用时间最长，
根据几何关系可知smax==nL，
则最长时间为tmax===。
课时对点练
[分值：65分]
[1~3、5、6题，每题4分]
考点一　全反射现象
1.关于全反射，下列说法正确的是(　　)
A.发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线
B.光从光密介质射入光疏介质时一定会发生全反射
C.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射
D.光从其传播速度大的介质射入其传播速度小的介质时可能发生全反射
答案　A
解析　发生全反射时，所有的光线全部反射，折射光线完全消失，A正确；光从光密介质射入光疏介质时，只有入射角等于或大于临界角，才能发生全反射，故B错误；由n=知，光在传播速度小的介质的折射率大，光在传播速度大的介质折射率小，折射率大的介质是光密介质，折射率小的介质是光疏介质，光从光疏介质射入光密介质时不可能发生全反射，C、D错误。
2.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
答案　D
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。
3.图甲为发光二极管，其发光帽是一个透明体。为简化问题，设它由一个半径为R的半球体与一个半径为R的圆柱体组成，过半球球心的纵截面如图乙所示，若二极管的发光部分视为点光源且位于圆柱体内轴轴线上与半球球心相距R的O点，光线恰好能从半球体的全部表面射出，不考虑光线在透明体内的反射。则透明体的折射率为(　　)
A. B. C.2 D.
答案　A
解析　当O点发出的光线射到半球体最右端(或最左端)恰好发生全反射时，整个半球体上恰好均有光线射出，如图所示
由几何关系可得tan C==1，光线发生全反射时有sin C=，联立解得透明体的折射率为n=，故选A。
4.(9分)(2025·玉林市高二期中)如图所示，一个横截面为四分之一圆的特殊玻璃柱体OAB水平放置，O点为圆心，半径为2R。一束单色光从AO面垂直AO水平入射，当光束在距离O点R处入射时，恰好在圆弧面上发生全反射，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)(4分)玻璃柱体的折射率。
(2)(5分)距离O点R处水平入射的光束在玻璃中的传播时间。
答案　(1)2　(2)
解析　(1)根据题意，画出光路图，如图甲所示
由几何关系有
sin C==
又有sin C=
解得玻璃柱体的折射率n=2
(2)根据题意，画出光路图，如图乙所示
由几何关系可得
sin ∠EDO==，
ED=R，BD=2R
又有n=
则光束在玻璃中的传播时间
t==。
考点二　全反射的应用
5.(2025·福建省三明第一中学高二期末)如图所示为长直光纤的纵切面，其内层折射率为n1，外层折射率为n2，中间虚线为中轴线。一束光自光纤左端进入，与中轴线夹角为θ，要使该束光总是发生全反射，应满足的条件是(　　)
A.n1B.n1C.n1>n2，θ角足够小
D.n1>n2，θ角足够大
答案　C
解析　当光从光密介质射向光疏介质且当入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象，故n1>n2，光射到界面上的角足够大，即θ角足够小。故C正确。
6.(多选)如图所示为某博物馆展览的印章，两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，印章置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有(　　)
A.此现象体现了光的全反射原理
B.基座上部玻璃棱柱折射率n<
C.光从玻璃进入空气，波长变长
D.光从玻璃进入空气，波速变小
答案　AC
解析　从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章，表明光在上侧等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边发生了全反射，即此现象体现了光的全反射原理，故A正确；根据几何关系可知，图中入射光在等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边的入射角为45°，则临界角C≤45°，由于n=，解得n≥，故B错误；根据折射率与光速的关系有n=，光从玻璃进入空气，频率不变，传播速度变大，由于v=λf，可知，波长变长，故C正确，D错误。
[7题6分]
7.一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图所示，已知玻璃的折射率为，与玻璃砖的底平面成30°角且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上，经柱面折射后，有部分光能直接从玻璃砖底面射出，若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，则底面透光部分的宽度为(　　)
A.R B.R C. D.
答案　A
解析　玻璃的折射率为，则全反射的临界角为sin C==，则临界角为60°，光路图如图所示；
沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线①射到MN上时，根据几何知识得入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心O处发生全反射，光线①左侧的光线经半圆柱面折射后，射到MN上的入射角一定大于临界角，即在MN上发生全反射，不能射出；光线①右侧的光线射到MN上的入射角小于临界角，可以射出，射到半圆柱面最右侧的光线③与半圆柱面相切，在半圆柱面上的入射角θ1=90°，根据折射定律得n=，解得θ2=60°，由几何关系可得∠AOE=60°，所以E点与N点重合，射出宽度OE=R，故选A。
8.(11分)(2025·镇江市高二期末)如图所示，截面为矩形的玻璃砖ABCD，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。已知光在真空的传播速度大小为3.0×108 m/s，玻璃的折射率n=。(结果可带根号)
(1)(4分)求光在玻璃中的传播速度。
(2)(7分)求入射角θ的正弦值。
答案　(1)×108 m/s　(2)
解析　(1)根据n=，可得光在玻璃中的传播速度为v== m/s=×108 m/s。
(2)光线恰好在AD边上发生全反射，则光线在AD边的入射角满足sin C==，可得C=60°，则光线在AB边的折射角为r=90°-C=30°，根据折射定律可得n=，解得sin θ=。
9.(11分)(2025·泸州市高二期中)如图所示，一竖直圆柱形透明介质的底面半径为R，折射率为，其高度是底面半径的2倍。其中轴线ON的中点M处有一点光源，能发射单色光，光在真空中的传播速度为c，取sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：
(1)(5分)光从M点沿直线传播到O点的时间。
(2)(6分)当光射到侧面上时，侧面上被照亮区域的高度h。
答案　(1)　(2)
解析　(1)根据n=
可知光在介质中的传播速度为v==c
光从M点传播到O点的运动时间为t=
解得t=
(2)设全反射的临界角为C，光照到侧面上，刚好发生全反射时，
有sin C=
解得C=37°
由几何关系可得tan C=
侧面上被照亮区域的高度h=2h0=R。
　[8分]
10.(多选)(2025·四川卷)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则(　　)
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
答案　CD
解析　当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据sin C==，可知sin C>，即C>45°，根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为θ<45°0.5=sin 30°，故C>30°，故此时不会发生全反射，故B错误；若选用折射率为2的光学玻璃，此时sin C=，即C=30°，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于等于30°，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于等于60°，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为70°，故C正确；若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。(共58张PPT)
全反射
2
第
四
章
1.通过实例分析，知道什么是光疏介质和光密介质，理解它们具有相对性。
2.通过演示实验观察全反射现象，理解临界角的概念和发生全反射的条件(重点)。
3.通过观察和实验，了解全反射棱镜和光导纤维(难点)。
学习目标
内容索引
课时对点练
一、全反射
二、全反射棱镜
三、光导纤维
< 一 >
全反射
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。逐渐增大入射角，使折射角增大到90°的过程中，反射光线和折射光线会有怎样的变化？
答案　随着入射角的逐渐增大，折射角逐渐增大，折射光线亮度逐渐减弱；反射角逐渐增大，反射光线亮度逐渐增强；当入射角增大到某一角度时，折射角达到90°，折射光线消失，只剩下反射光。
1.光疏介质和光密介质
(1)对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较 的称为光疏介质，折射率较 的称为光密介质。
(2)光疏介质和光密介质是 (填“相对”或“绝对”)的。
小
大
相对
2.全反射
(1)定义：光从 介质射入 介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越 (填“强”或“弱”)，反射光却越来越 (填“强”或“弱”)。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时， 光完全消失，只剩下 光的现象。
说明：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加；当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，光全部返回原来的介质，反射光线的能量等于入射光线的能量。
光密
光疏
弱
强
折射
反射
(2)临界角：恰好发生全反射，即折射角等于 时的入射角。用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率
n的关系是sin C=。
(3)全反射发生的条件
①光从 介质射入 介质。
②入射角 临界角。
说明：两个条件必须同时满足才能发生全反射现象。
90°
光密
光疏
等于或大于
1.表中分别列出了四种物质的折射率、密度值，据此思考以下问题：
介质 水 酒精 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.36 1.5~1.8 2.42
密度/(×103 kg/m3) 1.0 0.8 2.5~3.0 3.52
(1)四种介质相比较，密度大的介质一定是光密介质吗？试举例说明。
答案　不一定，光密介质和光疏介质具有相对性，折射率是反映介质光学性质的物理量，与介质的密度没有必然联系。如酒精的密度比水的密度小，但其折射率比水的折射率大，酒精相对于水是光密介质。
介质 水 酒精 玻璃 金刚石
折射率n 1.33 1.36 1.5~1.8 2.42
密度/(×103 kg/m3) 1.0 0.8 2.5~3.0 3.52
(2)光从哪种介质射入空气更容易发生全反射？为什么？
答案　介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射，故光从金刚石射入空气更容易发生全反射。
2.(来自教材)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n=1.33)？
答案　见解析
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=arcsin =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°。
(1)两种介质相比，光疏介质的折射率一定较小。(　　)
(2)同一束光，在光疏介质中的传播速度比在光密介质中的传播速度更大。(　　)
(3)发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱。(　　)
(4)光从空气射向水中时，只要入射角足够大，就可能发生全反射。
(　　)
√
√
×
×
(2025·济南市高二期中)潜水员在潜水时偶然观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为θ，则水的折射率n为
A.n= B.n=
C.n=cos θ D.n=sin θ
例1
√
由几何关系可得全反射临界角为C=90°-θ，根据n=，解得n=，故选A。
(来自教材)如图是一个用折射率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。
例2
答案　见解析
返回
如图所示，光线从左侧垂直AB面射入棱镜时，透射方向不变。光线射到CD面时，
由几何知识得入射角i=30°。
设该棱镜的临界角为θ，
则sin θ=<，
故有θ<30°，
所以光线在CD面上发生了全反射。光线射到AB面上时入射角i'=60°，发生全反射，反射光线与BC面垂直。
< 二 >
全反射棱镜
图为横截面是等腰直角三角形的玻璃棱镜(各种玻璃的临界角范围为32°~42°)，当光线以下列三种方式入射时会发生什么现象？
(1)由AB面垂直入射时。
答案　方向变化90°
(2)由AC面垂直入射时。
答案　方向变化180°
(3)由AB面平行于AC入射且能从BC边射出时。
答案　方向发生侧移
(1)全反射棱镜：横截面为等腰直角三角形的棱镜。
(2)特点：与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%。
(3)作用：改变光路。
(4)应用：双筒望远镜、自行车尾灯、潜望镜等都会用到全反射棱镜。
空气中两束光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n=1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是
例3
√
四个选项的光路图如图所示：
可知B项正确。
返回
< 三 >
光导纤维
1.构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率 外套的折射率。
2.原理：利用全反射原理。
3.应用：作为载体，传递信息
(1)内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。
(2)光纤通信：传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强。
大于
如图长为L的一段直光导纤维，让一单色光射向右侧截面圆心点，缓慢减小入射角α，发现减小至α=60°时便不再有光从长侧面逸出。已知光在真空中的传播速度为c。
(1)求该光导纤维对这种单色光的折射率。
例4
答案　
当入射角减小至α=60°时，光恰好在长侧面发生全反射，如图所示，
根据折射定律可得n=，
根据sin C=，
又r+C=90°，
则有sin C=cos r，
联立可得该光导纤维对这种单色光的折射率为
n===。
(2)以不同入射角进入光导纤维的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间。
答案　
单色光在光导纤维中的传播速度为
v=，
当入射角为α=60°时，
光在光导纤维中传播的路程最长，则所用时间最长，
根据几何关系可知smax==nL，
则最长时间为tmax===。
返回
< 四 >
课时对点练
对一对
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 A D A (1)2　(2) C AC A
题号 8 9 10
答案 (1)×108 m/s　(2) (1)　(2) CD
考点一　全反射现象
1.关于全反射，下列说法正确的是
A.发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线
B.光从光密介质射入光疏介质时一定会发生全反射
C.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射
D.光从其传播速度大的介质射入其传播速度小的介质时可能发生全反射
基础对点练
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
发生全反射时，所有的光线全部反射，折射光线完全消失，A正确；
光从光密介质射入光疏介质时，只有入射角等于或大于临界角，才能发生全反射，故B错误；
由n=知，光在传播速度小的介质的折射率大，光在传播速度大的介质
折射率小，折射率大的介质是光密介质，折射率小的介质是光疏介质，光从光疏介质射入光密介质时不可能发生全反射，C、D错误。
2.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
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
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。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
3.图甲为发光二极管，其发光帽是一个透明体。为简化问题，设它由一个半径为R的半球体与一个半径为R的圆柱体组成，过半球球心的纵截面如图乙所示，若二极
管的发光部分视为点光源且位于圆柱体内轴轴线上与半球球心相距R的O点，光线恰好能从半球体的全部表面射出，不考虑光线在透明体内的反射。则透明体的折射率为
A.　　　B.　　　C.2　　　D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
当O点发出的光线射到半球体最右端(或最左端)恰好发生全反射时，整个半球体上恰好均有光线射出，如图所示
由几何关系可得tan C==1，光线发生全反射时有sin C
=，联立解得透明体的折射率为n=，故选A。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
4.(2025·玉林市高二期中)如图所示，一个横截面为四分之一圆的特殊玻璃柱体OAB水平放置，O点为圆心，半径为2R。一束单色光从AO面垂直AO水平入射，当光束在距离O点R处入射时，恰好在圆弧面上发生全反射，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)玻璃柱体的折射率。
答案　2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
根据题意，画出光路图，如图甲所示
由几何关系有
sin C==
又有sin C=
解得玻璃柱体的折射率n=2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
(2)距离O点R处水平入射的光束在玻璃中的传播时间。
答案　
根据题意，画出光路图，如图乙所示
由几何关系可得
sin ∠EDO==，
ED=R，BD=2R
又有n=
则光束在玻璃中的传播时间
t==。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
考点二　全反射的应用
5.(2025·福建省三明第一中学高二期末)如图所示为长直光纤的纵切面，其内层折射率为n1，外层折射率为n2，中间虚线为中轴线。一束光自光纤左端进入，与中轴线夹角为θ，要使该束光总是发生全反射，应满足的条件是
A.n1B.n1C.n1>n2，θ角足够小
D.n1>n2，θ角足够大
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
当光从光密介质射向光疏介质且当入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象，故n1>n2，光射到界面上的角足够大，即θ角足够小。故C正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
6.(多选)如图所示为某博物馆展览的印章，两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，印章置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有
A.此现象体现了光的全反射原理
B.基座上部玻璃棱柱折射率n<
C.光从玻璃进入空气，波长变长
D.光从玻璃进入空气，波速变小
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章，表明光在上侧等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边发生了全反射，即此现象体现了光的全反射原理，故A正确；
根据几何关系可知，图中入射光在等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边的
入射角为45°，则临界角C≤45°，由于n=，解得n≥，故B错误；
根据折射率与光速的关系有n=，光从玻璃进入空气，频率不变，传播速度变大，由于v=λf，可知，波长变长，故C正确，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
7.一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图所示，已知玻璃的折射率为
，与玻璃砖的底平面成30°角且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻
璃砖的半圆柱面上，经柱面折射后，有部分光能直接从玻璃砖底面射出，若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，则底面透光部分的宽度为
A.R B.R
C. D.
能力综合练
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
玻璃的折射率为，则全反射的临界角为sin C==，则临界角为60°，光路图如图所示；
沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线①射到MN上时，根据几何知识得入射角恰好等于临界角，
即恰好在圆心O处发生全反射，光线①左侧的光线经半圆柱面折射后，射到MN上的入射角一定大于临界角，即在MN上发生全反射，不能射出；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
光线①右侧的光线射到MN上的入射角小于临界角，可以射出，射到半圆柱面最右侧的光线③与半圆柱面相切，在半圆柱面上的入射角θ1=
90°，根据折射定律得n=，解得θ2=60°，由几何关系可得∠AOE
=60°，所以E点与N点重合，射出宽度OE=R，故选A。
8.(2025·镇江市高二期末)如图所示，截面为矩形的玻璃砖ABCD，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
光在真空的传播速度大小为3.0×108 m/s，玻璃的折射率n=。(结果可
带根号)
(1)求光在玻璃中的传播速度。
答案　×108 m/s
根据n=，可得光在玻璃中的传播速度为v== m/s=×108 m/s。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
(2)求入射角θ的正弦值。
答案　
光线恰好在AD边上发生全反射，则光线在AD边的入射角满足sin C==，可得C=60°，则光线在AB边的折射角为r=90°-C=30°，根据折射定律
可得n=，解得sin θ=。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
9.(2025·泸州市高二期中)如图所示，一竖直圆柱形透明介
质的底面半径为R，折射率为，其高度是底面半径的2倍。
其中轴线ON的中点M处有一点光源，能发射单色光，光在真空中的传播速度为c，取sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：
(1)光从M点沿直线传播到O点的时间。
答案　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
根据n=
可知光在介质中的传播速度为v==c
光从M点传播到O点的运动时间为t=
解得t=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
(2)当光射到侧面上时，侧面上被照亮区域的高度h。
答案　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
设全反射的临界角为C，光照到侧面上，刚好发生全反射时，
有sin C=
解得C=37°
由几何关系可得tan C=
侧面上被照亮区域的高度h=2h0=R。
尖子生选练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
10.(多选)(2025·四川卷)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定
　为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据sin C==，可知sin C>，即
C>45°，根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为θ<45°
当θ=30°时，此时入射角为30°，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时
sin C==0.625>0.5=sin 30°，故C>30°，故此时不会发生全反射，故
B错误；
若选用折射率为2的光学玻璃，此时sin C=，即C=30°，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于等于30°，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于等于60°，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为70°，故C正确；
若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
返回
本课结束
第
四
章

展开更多......

收起↑