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1、目标定位1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用.4.知道全反射棱镜的原理一、全反射1光疏介质和光密介质(1)定义：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(2)对光疏介质和光密介质的理解光疏介质和光密介质是相对而言的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(填“大”或“小”)光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角(填“大于”或“小于”)光疏和光密是相对介质的光学特性来说的，并不指它的密度大小
2、2全反射(1)定义：当光从光密介质射向光疏介质时，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，反射光却越来越强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，这种现象叫做全反射这时的入射角叫做临界角(2)对全反射的理解临界角：折射角为90时的入射角称为全反射的临界角，用C表示，sin C.全反射的条件：a.光由光密介质射向光疏介质；b.入射角大于或等于临界角全反射遵循的规律：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【深度思考】当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够
3、大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案不正确要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射【例1】关于全反射，下列叙述中正确的是()A发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象解析发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误选项C正确答案C针对训练某种介质对空气的折
4、射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60，则下列光路图中正确的是(图中为空气，为介质)()答案D解析由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C，得C45160，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确二、全反射棱镜和光导纤维1全反射棱镜(1)全反射棱镜是截面为等腰直角三角形的棱镜(2)全反射棱镜的特点：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，它的反射率很高反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小(3)全反射棱镜改变光路的两种常见情况如图1甲、乙所示图12光导纤维(1)光导纤维对光的传导原理：利用了全反射原理(2)光导纤维构造
5、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(如图2所示)图2(3)光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等(4)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【深度思考】光导纤维的内芯和外套哪一种的折射率较大？光在分界面上同时发生折射和反射吗？答案内芯的折射率较大，分界面上只发生全反射，没有发生折射【例2】空气中两条光线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3所示方框内有两个折射率n1.5的全反射棱镜下列选项给出了两棱镜四种放置方式的示意图其中能产生图中效果的是()图3答案B解析四个选项的光路图如图：可知B项正确【例
6、3】光导纤维的结构如图4所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是()图4A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B内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对答案A1发生全反射的条件是光由光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角2光导纤维利用了光的全反射，所以内芯的折射率一定大于外套
7、的折射率三、全反射的定量计算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从光密介质进入光疏介质(2)若光由光密介质进入光疏介质时，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(如三角函数、反射定律等)进行判断推理，运算及变换【例4】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如图，从圆形发光面边缘的A点发出的一条光
8、线射到玻璃上表面A点恰好发生全反射，则有sin C又由几何关系：sin C其中LRr联立以上各式解得n .答案解答全反射问题的技巧(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角.(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符.1(对光密介质和光疏介质的理解)(多选)当光从光密介质射向光疏介质时()A反射光线的强度随入射角的增大而减小B折射光线的强度随入射角的增大而减小C当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零D当入射角等于零时，反射光线的强度等于零答案BC解析反射
9、光线的强度随入射角的增大而增大，折射光线的强度随入射角的增大而减小，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零2(对全反射的理解)(多选)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定的距离之外，地面显得格外的明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是()A同海市蜃楼的光学现象具有相同的原理，是由于光的全反射作用造成的B“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射答案AD
10、解析夏天由于大气的不均匀，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大我们可以把海面上的空气看做是由折射率不同的许多水平气层组成的远处的山峰、船舶、楼台、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“海市蜃楼”现象酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近层的空气，温度比上层高，密度比上层小，折射率也比上层小，光照射时发生全反射因此A、D正确，B、C错误3(全反射棱镜)下列选项为光线由空气进入全反射玻璃棱镜再由棱镜射入空气的光路图可以发生的是()答案
11、A解析光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A正确4(全反射的应用)如图5所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出若两次反射都为全反射，则该五棱镜的折射率()图5A最小值为B最大值为C最小值为D最大值为答案C解析设入射到CD面上的入射角为，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等根据几何关系有490，解得22.5；由sin ，解得该五棱镜折射率的最小值n.故选C.题组一对全反射现象的理解1关于光纤的说法，正确的是()A光纤是由高级金属
12、制成的，所以它比普通电线容量大B光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的答案C解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大载有声音、图象及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干抗性强等特点在实际应用中，光纤是可以弯曲的所以，正确选项是C.2水中的空气泡看上去比较亮，对这一现象有以下不同解释，其中正确的
13、是()A空气泡对光线有会聚作用，因而较亮B空气泡对光线有发散作用，因而较亮C从空气泡到达水中的界面处的光一部分发生全反射，因而较亮D从水中到达空气泡界面处的光一部分发生全反射，因而较亮答案D解析水中的空气泡看上去比较亮是全反射的缘故，发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，故D正确，A、B、C错误3如图1所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)当透明液体的折射率大于管壁玻璃的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了
14、解液面的高度以下说法正确的是()图1A玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强B玻璃管被液体包住之后，出射光消失C玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱D玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变答案C解析玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出当玻璃管被透明液体包住之后，如果液体的折射率大于玻璃的折射率，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C项正确4如图2是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到下列说法中正确的是()图2A远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小C远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见D近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中答案C解析远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；光线由水射入空气，光的波速变大，频率不变，由波速公式
