第二节 光的全反射现象的应用(练习)-高中物理同步课堂（高教版电工电子类）（解析版）

第二节光的全反射现象的应用

1.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角（洋0）从轴

心射入光导纤维后分为“b两束单色光，下列说法不无聊的是（）

A.内芯材料中。的折射率比对6的折射率小

B.入射角i由0。逐渐增大时，。单色光全反射现象先消失

C.从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长

D.在内芯介质中。单色光的传播速度比6单色光大

【答案】C

【详解】A.根据光路图可知，两种光从空气射入内芯后。光的折射角大于。光的折射角，根据折射定律

九=当可知，内芯材料中。的折射率比对％的折射率小，A正确；

B.由以上分析可知，内芯材料中a的折射率比对b的折射率小，根据〃=二二所以。光的临界角大，所以

sinC

入射角i由0°逐渐增大时，a单色光全反射现象先消失，B正确；

cV

C.光从空气射入内芯时，根据"=£可知光的传播速度变小，再根据波速、频率与波长的关系2=7可知,

vJ

波长变短，C错误；

D.因为内芯材料中a的折射率比对b的折射率小，根据y=9可知在内芯介质中a单色光的传播速度比b

n

单色光大，D正确。故选C。

2.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去。某

种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜（折射率组成，棱镜的横截面如图所示。

一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜,先后经过AC边和CB边反射后,从AB边的。，点射出，

则出射光线是（）

A.平行于AC边的光线①

B.平行于入射光线的光线②

C.平行于CB边的光线③

D.平行于边的光线④

【答案】B

【详解】由题意可知光线在棱镜与空气界面发生全反射的临界角为C=arcsin-<arcsin心<45°根据几何关

n2

系可知光线在AC面的入射角为45。，所以光线在AC面发生全反射，反射光线平行于进而在2C面的

入射角也为45。，也会发生全反射，最终垂直于AB射出棱镜，所以出射光线是平行于入射光线的光线②。

故选B。

3.如图甲所示为某种油量计的内部设计，设计师在油箱的一侧竖直安装了一系列厚度相同、长度不同的透

明塑料板，每块塑料板的形状如图乙所示，下部尖端部分截面为等腰直角三角形。把这一油量计固定在油

箱内，当光由正上方竖直向下射入到塑料板中，从观察窗口中可以清晰看到油量计的上表面有明、暗两片

区域。通过观察明暗区域分界线的位置，便可判断出油量的多少，（已知塑料板的折射率大于空气折射率但

小于油的折射率，空气的折射率近似等于1）,以下说法中正确的是（）

B.从观察窗口观察到的亮区在左侧，暗区在右侧

C.从观察窗口观察到的明亮区域越大，油量越多

D.使用的塑料板折射率应满足“2忘

【答案】AD

【详解】ABC.光从正上方竖直向下射入到塑料板中，若塑料板的下方浸没在油中，由于塑料板的折射率

小于油的折射率，光不会发生全反射，从上方观察为暗区；若塑料板的下方没有浸没在油中，由于塑料板

的折射率大于空气的折射率，光发生全反射，从上方观察为亮区，因此从观察窗口观察到的亮区在右侧，

暗区在左侧，而且从观察窗口观察到的明亮区域越大，油量越少，A正确，BC错误；

D.若光从塑料板的下部与空气界面发生全反射，根据几何关系可知入射角7=45。因此临界角CW45。

由于sinC=’可得”2近，D正确。故选AD。

n

4.在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图，428是棱镜的横截面，截面是底角为45。

的等腰梯形。现有与底面BC平行且频率相同的两束单色光b射入A8面，经折射反射，使从面射出

的光线发生了翻转。已知棱镜材料对该色光的折射率〃下列说法正确的是（）

A.两束光中，有一束可能会从底面射出

B.两束光都不能从底面BC射出，光将从8面平行于BC射出

C.若光a、b从面平行于8c射出，a光离底面BC更近

D.两束光在棱镜中的传播时间相同

【答案】BCD

【详解】A.光路图如图所示

发生全反射，故A错误；

sincc

B.根据几何关系〃=30。＜。；〃=一=解得。=45。说明光线从CD面平行于BC射出，故B正确;

sinp

CD.由图可知，两束光在介质中的路程相等，且。光的出射光线离BC更近，故CD正确。

故选BCD。

5.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成,长为L,其侧截面如图所示,一复色光以一定的入射角（苗））

从轴心射入光导纤维后分为。、6两束单色光，已知内芯材料对。光的折射率为真空中的光速为

Co下列说法正确的是（）

A.在内芯介质中。单色光的传播速度比b单色光大

B.入射角z•由0。逐渐增大时，。单色光全反射现象先消失

C.从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长

D.若入射角i=6时，a、b单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则。单色光在介质中传播的时间为

Ln2

cy/n2-sin20

【答案】ABD

【详解】A.由图可知，在内芯介质中。单色光的折射角比6单色光大，根据折射定律亚在内芯介质

smr

中。单色光的折射率比b单色光小，又由〃=£可知，在内芯介质中。单色光的传播速度比b单色光大，故

V

A正确；

B.根据折射定律可知，入射角，由0。逐渐增大时，a、b单色光的折射角都增大，a单色光的折射角大于6

单色光，导致。、b单色光在到达内芯和外套界面时的入射角都减小，且。单色光入射角小于b单色光，由

于。单色光的折射率比6单色光小，根据sinC=^■可知，。单色光发生全反射的临界角大于6单色光，则a

n

单色光全反射现象先消失，故B正确；

C.由于光在不同介质中的频率不变，根据〃=£传播速度减小，由v=2/波长减小，故C错误；

V

D.当入射角］=。时，设。单色光的折射角为r,根据折射定律有〃可得sinr=^根据数学知识可知

smrn

cosr=Ei根据几何关系可知，°单色光的传播距离为x=—J由"=£传播速度为v=9则。单色光

ncosrvn

xLn2

在介质中传播的时间为，=二=/,,故D正确。故选ABD。

6.在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a,b两种单色光的细光束从介质射入气泡,A为入射点，

之后a、b色光分别从C点、。点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为30。，a色光的偏向角（C

点出射光线与A点入射光线的夹角）为30°,CD弧所对的圆心角为5。，则（）

A.介质对单色光a的折射率为3

B.b色光的偏向角为25°

C.若逐渐增大A点的入射角，空气泡中率先消失的是a色光

D.。色光比6色光更容易发生明显的衍射现象

【答案】BC

【详解】A.a色光的偏向角为。=30。，在A点的入射角为i=3O、折射角为九，由4=2（九-i）

解得九=45所以%=吧%=应故A错误;

sin30

B.AZ）圆弧对应的圆心角为£=180-45x2+5=95所以6色光在A点的折射角为%=理万竺-=42.5

则b色光的偏向角4=2x（42.5-30）=25故B正确；

C.b色光的折射率为%=丽丝3当发生全反射时由sinC=^■可知Q<G所以若逐渐增大A点的入

sin30n

射角，空气泡中率先消失的是a色光，故C正确；

D.。色光的折射率大，所以。光的频率大波长小，则b色光比a色光更容易发生明显的衍射现象，故D

错误。故选BC。

7.如图所示，两束相同频率的色光。、b,以不同光路射入长度足够长厚度为一的平行玻璃砖，已知a光束

入射角a=60。，。光束进入玻璃后折射光线与玻璃砖边界的夹角#=60。，6光束垂直玻璃砖入射，真空中

光速c=3xl（）8m/s。下列说法正确的是（）

A.光束b在玻璃砖中的折射率为1

B.改变光束。的入射角，其折射光线穿过玻璃砖最长路程为诿d

2

C.该玻璃砖对〃光束的折射率为6

D.图示光束。在该玻璃中传播的速度为逆xlO'm/s

2