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2.全反射（答案解析）
例1
答案　B
解析　如图所示
几乎贴着水面射入水里的光，在青蛙看来是从折射角为C的方向射来的，根据折射定律可得sin C===
设此时青蛙所处位置与井口水面间的竖直距离为h，根据几何关系可知tan C=，联立解得h= m，可知若青蛙想要把井外景物全部尽收眼底，则所处位置与井口水面间的竖直距离最远为 m，故选B。
例2
答案　(1)　(2)R
解析　(1)光路图如图所示，设入射角为α，
则有sin α==
得α=30°
由折射定律得n=
解得n=
(2)设全反射临界角为θ，则有sin θ=
易知恰好发生全反射的光线离OO'最远。
由几何关系得sin θ=
联立解得dm=R。
1.
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。
2.
答案　BC
解析　在介质Ⅱ的折射角较大，因此介质Ⅰ是光密介质，介质Ⅱ是光疏介质，故A错误，B正确；单色光由光密介质射向光疏介质时，随着入射角增大才能发生全反射，故C正确，D错误。
3.
答案　BD
解析　由题图可知，单色光a、b在玻璃砖右侧界面的入射角相同时，单色光a的折射角小，由折射定律n=可知，玻璃砖对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率；根据sin C=可知，单色光a发生全反射的临界角大于单色光b的，若将玻璃砖左侧的入射光从P点逐渐向上移动，单色光a、b在玻璃砖右侧界面的入射角逐渐增大，单色光b先在玻璃砖右侧界面发生全反射，先消失，故A错误，D正确；由于玻璃砖对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，可知fa4.
答案　(1)光线1能在圆锥侧面的B点发生全反射，理由见解析　(2)1.58×10-9 s
解析　(1)全反射的临界角满足
sin C==
分析可知，光路图如图所示
由几何关系可知，图中光线从B点射出时的入射角θ=60°
可知sin 60°=>sin C
故光线1能在圆锥侧面的B点发生全反射。
(2)由几何关系可知BD垂直于AO，交于点E，
BE=ED=r
又因为光在玻璃圆锥中的传播速度为
v=
所以光线1从B点到D点所用的时间是
t=+
联立解得t≈1.58×10-9 s。
5.
答案　B
解析　激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射，A错误，B正确；仅改用折射率更大的液体，根据sin ic=，则临界角变小，激光束仍可在液体流中发生全反射，同样能完全被限制在液体流内，C错误；根据v=可知，激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，D错误。
6.
答案　(1)发生全反射　(2)
解析　(1)右端面，设折射角为r，下侧面设入射角为α，根据折射定律有n=
解得r=30°
由几何关系知，在下侧面的入射角α=60°
恰好发生全反射时，有n=
解得C=45°
因为α>C，所以该单色光会在侧面发生全反射
(2)光在塑料棒内的传播速度为v=
光在塑料棒内传播的路程为s=
又t=
联立可得t=。
1 / 32.全反射
知识点一　全反射
1.光疏介质和光密介质：对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较小的介质称为　光疏　介质，折射率较大的介质称为　光密　介质，光疏介质与光密介质是　相对　的。
2.全反射：当光从　光密　介质射入　光疏　介质时，同时发生折射和反射，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　。这种现象叫作全反射，这时的入射角叫作　临界角　。
3.全反射的发生条件
（1）光线从　光密　介质射入　光疏　介质。
（2）入射角　等于或大于　临界角。
4.临界角C与折射率n的关系：sin C＝。
知识点二　全反射棱镜　光导纤维
1.全反射棱镜
（1）形状：截面为　等腰直角　三角形的棱镜。
（2）光学特征
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°　。
（3）应用：双筒望远镜。
2.光导纤维及其应用
（1）原理：利用了光的　全反射　。
（2）构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由　内芯　和　外套　两层组成，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　。
（3）应用
①医学上用光纤制成内窥镜；②光纤通信。
例1　(2024·广州市高二期末)唐代诗人韩愈的《原道》里“坐井而观天，曰天小者，非天小也。”说的是青蛙在井底所能看到的天空是有限的。若深8 m、半径为0.6 m的井中被灌满水，水的折射率n=，如图所示，处在井底正中央A处的青蛙沿其正上方上浮。若青蛙想要把井外景物尽收眼底，则所处位置与井口水面间的竖直距离最远为(　　)
A.0.8 m B. m C. m D.5 m
例2　(2024·广州市第二中学高二期末)如图所示为某汽车大灯结构的简化图，由左侧旋转抛物面和右侧半径为R的半球透镜组成，对称轴OO'以下装有挡光片，光源位于抛物面的焦点处。从光源直达抛物面的光，经抛物面反射后，均与OO'平行，其中某一束光，从竖直直径AB上的C点射入半球透镜，折射后出射光线与水平面成β=15°。已知AC=，不考虑光的多次反射，求：
(1)半球透镜的折射率。
(2)平行于OO'且能从半球透镜出射的所有入射光线中，距离OO'的最大距离dm。
要点一　对全反射的理解
1.全反射现象的理解
全反射的条件（两个条件同时具备，缺一不可）
①光由光密介质射向光疏介质。
②入射角大于或等于临界角。
2.全反射的规律
（1）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。
（2）折射与全反射时的能量特点
①当发生光的折射时，随着入射角增大，则折射角增大，折射光线强度减弱，折射光线能量减小，反射光线强度增强，反射光能量增加。
②当光从光密介质射入光疏介质而且入射角达到或大于临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量。
3.对光疏介质和光密介质的理解
光疏介质 光密介质
定义 折射率相对较小的介质 折射率相对较大的介质
传播速度 由n＝得v光密＜v光疏
折射特点 （1）光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角； （2）光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角
光疏介质 光密介质
相对性 光疏介质、光密介质是相对的，某介质相对于甲介质是光疏介质，而相对于乙介质可能是光密介质。例如：酒精（n1＝1.36）相对于水晶（n2＝1.55）是光疏介质，而相对于水（n3＝1.33）是光密介质
特别提醒
　　“光疏”与“光密”是从介质的光学特性来说的，与其密度大小无必然关系。例如：酒精的密度比水小，但和水相比酒精是光密介质。
要点二　全反射的应用
1.全反射棱镜改变光路的几种情况
　 　入射方式 项目　 　　 方式一 方式二 方式三
光路图
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光线方向 改变角度 90° 180° 0°（发生侧移）
2.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。
课时对点练
考点一　全反射的理解与计算
1.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.空气泡对光有会聚作用
B.空气泡对光有发散作用
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
2.(多选)如图所示，一束单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生折射，入射角为α，折射角为β，且α<β，下列说法正确的是(　　)
A.两种介质相对来说，介质Ⅰ是光疏介质，介质Ⅱ是光密介质
B.两种介质相对来说，介质Ⅰ是光密介质，介质Ⅱ是光疏介质
C.若该单色光由介质Ⅰ射向介质Ⅱ时，随着入射角增大，在界面上会发生全反射
D.若该单色光由介质Ⅱ射向介质Ⅰ时，随着入射角增大，在界面上会发生全反射
3.(多选)(2025·佛山市三水区高二检测)如图所示，一束光垂直AB边射到半圆形玻璃砖上P点，经玻璃砖的折射后分为两束单色光a、b射到光屏上，则下列说法正确的是(　　)
A.玻璃砖对单色光a的折射率比对单色光b的大
B.单色光a的波长比单色光b的长
C.在玻璃砖中单色光a的传播速度比单色光b的小
D.若将玻璃砖左侧的入射光从P点逐渐向上移动，则单色光b先消失
4.(10分)(2025·湛江市高二期中)如图所示，在水平桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r=0.1 m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为n=，光在空气中的速度取c=3×108 m/s。
(1)(4分)通过计算说明光线1能不能在圆锥侧面的B点发生全反射；
(2)(6分)光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上D(图中未画出)点，则从B点到D点所用的时间是多少？
考点二　光导纤维的工作原理及应用
5.如图所示，将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。将激光水平射向塑料瓶小孔，观察到激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内。则下列说法正确的是(　　)
A.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生折射
B.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射
C.仅改用折射率更大的液体，激光束不能完全被限制在液体流内
D.激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度
6.(10分)(2025·汕尾市高二检测)光纤通信是基于几何光学的应用。如图所示，用一根塑料棒来模拟光导纤维，塑料棒的长度为L，一束单色光从右端面中点以θ=45°角射入，已知塑料棒对该单色光的折射率n=，光在空气中的传播速度等于真空中的光速c。
(1)(6分)通过计算判断该单色光在侧面是否会发生全反射。
(2)(4分)求该单色光在塑料棒内的传播时间。
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