2018年高三物理一轮总复习专题15.2全反射名师伴学

1、专题15.2全反射 课前预习自我检测 1. 下列说法正确的是（ ） A. 因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质 B. 因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质 C. 同一束光，在光密介质中的传播速度较大 D. 同一束光，在光密介质中的传播速度较小 E. 光从光密介质射入光疏介质有可能不发生全反射 【答案】 BDE 【解析】 因为水的折射率为133?酒精的折射率为1-36,所以水对酒精耒说是光疏介质；由如 可知，光在光密介质中的速度较小. 2如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃， AB面和CD面平行，它们是玻璃和空气的界 面，设为界面 1 和界面 2.光线从界面 1

2、射入玻璃砖，再从界面 2 射出，回到空气中，如果改 变光到达界面 1 时的入射角，则（ ） A. 只要入射角足够大，光线在界面 1 上可能发生全反射现象 B. 只要入射角足够大，光线在界面 2 上可能发生全反射现象 C. 不管入射角多大，光线在界面 1 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 2 上都不可能发生全反射现象 E. 光线穿过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移 【答案】 CDE 【解析】 在界面 1，光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多 大，都不能发生全反射现象；在界面 2，光由玻璃砖进入空气，是由光密介质进入光疏介质， 由于界面 1 和界面

3、2 平行，光由界面 1 进入玻璃后再到达界面 2,在界面 2 上的入射角等于在 界面 1 上的折射角，因此入射角总是小于临界角，也不会发生全反射现象. 3. 光从介质 1 通过两种介质的交界面进入介质 2 的光路如图所示.下列论述正确的是-2 - A. 光在介质 1 中的传播速度较大 B. 光在介质 2 中的传播速度较大 C. 光从介质 1 射向两种介质的交界面时，不可能发生全反射现象 D. 光从介质 2 射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象 E. 光从介质 2 射向两种介质的交界面时，不可能发生全反射现象 【答案】 ACD 【解析】 光从介质1进入介质丄的光踣如题團入射角大于折射角，即

4、从光疏介质入射到光密介质, 所咲光线在介质I中传播速度较大，A对B错.光线从光密介质到光疏介质可能发生全反射即从介质2到 介质1, 8 对,E错. 4. 如图所示，一束光从空气中射向折射率 n= . 2 的某种玻璃的表面，i表示入射角，则下 列说法中确的是（ ） A. 当i 45时会发生全反射现象 B. 无论入射角是多大，折射角 r都不会超过 45 C. 欲使折射角r = 30，应以i = 45的角度入射 D. 当入射角i= arctan .2 时，反射光线跟折射光线恰好垂直 E. 当入射角i = arctan子时，反射光线跟折射光线恰好垂直 【答案】 BCD 【解析】 当入射光由光疏介质射入

5、光密介质时，无论入射角多大，都不会发生全反射， sin i 厂 sin i t 故 A 项错误.由n= = 2，当i = 90时，r = 45，故 B 项对.由 = 2，当r sin r v sin r v =30时，i = 45, C 项对.由i= arctan 2,得到 tan i = ,2,设折射角为r,从而求出 sin i = cos r = -36, cos i = sin r = ，可知i + r = 90,反射光线跟折射光线恰好垂直， 3 3 D 项也对. -3 - 5. 下列说法正确的是( ) A. 在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像将比物体所处的实际位置高 B

6、. 光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的 C. 玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮，是由于光的全反射 D. 海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大 E. 小孔成像是根据光的全反射 【答案】 ABC 【解析】由于光的折射，当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体的实际位 墨高，选项A正斷出千通信罡刑用光的全反射原理来传递信息的，选项B正确,玻璃杯裂缝处在光的照 射下，看上去比周围明显亮是由于光在裂缝处发生全反射造成的，选项C正确海市蜃楼产生的原因是海 面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小，选项D错误.小孔成像是光

7、的直线传播，E错误. 课堂讲练典例分析 【要点提炼】 一全反射 1 .光密介质和光疏介质 光疏介质 光密介质 定义 折射率较小的介质 折射率较大的介质 传播速度 光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小 折射特点 光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角 2. 全反射及发生条件 (1) 全反射及临界角的概念 全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消 失，只剩下反射光线的现象. 临界角：刚好发生全反射，即折射角等于 90时的入射角用字母 C表示. (2) 全反射的条件 要发生全反射，必须同时具备两个条件

8、： 光从光密介质射入光疏介质. 入射角等于或大于临界角. -4 - (3) 临界角与折射率的关系 1 光由介质射入空气(或真空)时，sin C= n(公式) 二：全反射的应用 1 .全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射改变光 _ 2.光导纤维：由折射率较大的内芯和折射率较小的外套组成，光传播时在内芯与外套的 界面上发生全反射. 3 .对全反射棱镜光学特性的两点说明 (1) 当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反 射率很高. (2) 反射时失真小，两种反射情况如图甲、乙所示. 4 .光导纤维的结构与应用 实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径

9、只有几微米到一百微米之间，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，使 反射光的能量最强，实现远距离传送.因此，光信号能携带着声音、图象以及各种数字信号 沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信，其主要优点是容量大，衰减小，抗干扰性强等. 医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体的胃、肠等器官内部，如图所示. 典例分析： 【典例 1】.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为 1.33、1.55、1.60 和 1.63 , 如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是 ( ) A. 从玻璃射入水晶 B.从水射入二硫化碳 C.从玻璃射入水中 D .从

10、水晶射入水 E.从玻璃射入二硫化碳-5 - 【答案】 ACD 【解析】 发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大, 故 A、C D 正确. 【典例 2】.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从 AB面以 60入射 BC面射出，如图 13-2-1 所示，该材料的折射率是多少? 【答案】-2- 【解析】如题團所示根据折射定律: san 60 n - CD sin r 宙题青可知sin g掺 而 C=90 -KD S得 而 cos 71 sin2r， 代入得寸1 _曲厂= C,故发生全反射. 8. 一玻璃砖横截面如图所示， 其中ABC为直角三角形（AC边未画出）

11、，AB为直角边，/ ABC =45; ADC为一圆弧，其圆心在 BC边的中点此玻璃的折射率为 1.5 , P为一贴近玻璃砖放 置的、与AB垂直的光屏.若一束宽度与 AB边长度相等的平行光从 AB边垂直射入玻璃砖，则 B. 在BC面无光线射出 C. 屏上有一亮区，其宽度小于 D. 屏上有一亮区，其宽度等于 E. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 【答案】 BCE 1 J J 【解析】 因an C=yC=y所以45*C,光在0C面上发生全反射，A选项错误.B选项正确.光经 EC面全反射后垂直卫0面由QC进入空气，折射角大于入射角，故所有从曲面的亡射出的光都向山皿 的

12、中央方向偏折如图所示， 屏上亮区宽度小于 AC边长度，又AB边与AC边长度相等，故 CE 选项正确，D 选项错误. 9. 如图所示，一玻璃球体的半径为 R O为球心，AB为直径.来自B点的光空气： I A.从BC边折射出一束宽度与 BC边长度相等的平行光 AB边的长度 AC边的长度 -14 - 线BM在 M点-15 - (1)玻璃的折射率; 球心0到BN的距离. 【答案】 【解析】 (1)设光线BM在 M点的入射角为i，折射角为r,由几何知识可知，i = 30, sin r r = 60,根据折射定律得 n =i 代入数据得 n= .3 1 sin C=- n 设球心到BN的距离为d,由几何知

13、识可知 d= Rsin C 联立式得 10. 半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图 13-2-14 所示，O为圆心，已知玻璃的折射率 为，2,当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为 45, 束与 MN平面成 45角的平 行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从 MN平面上射出，求能从 MN平 面上射出的光束的宽度为多少 【解析】 如图所示, 光线BN恰好在N点发生全反射，则/ BNO为临界角C 射出，出射光线平行于 -16 - 谨入玻璃中的光线垂直于半球面，沿半径方向直达球心位蚤0,且入射角等于临界角，恰好在口点 发生全反射-光线左侧的光线期光线)经球面折射后，射在 谢上的入射

14、角一定大于临界角，在册上 发生全反射，不能射出.光线右侧的光经半球面折射后，射到面上的AI摘均切于临界甬，能从 册面上射出.最右边射向半球面的光线与球面相切，入射角 u 刚，由折身症律知銅 Q 乎二亨，则 04乎.故光线将垂直于砂射出所以在砂面上射出的光束宽度应是QE=RQE=R血 Q 字乩 11. 一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为 r的圆形发光面在玻 璃板上表面放置一半径为 R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上已知圆 纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线 (不考虑反射)，求平板玻璃的折射率. 【解析】根据全反射规律，圆形发光面边缘发出的光线身倒玻璃板上表面时入射角为临界角如團所 示)设为色且血10=2 fl 根据几何关系得： 而=Ji_F=Ji_F 联立以上各式解得心卜底 12. 一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为 H,在水池的底部放一点光 S, 其中一条光线以