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. 第3節(jié)　光的全反射 1．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角增大到某一角度，________光線就會(huì)完全消失，只剩下________光線的現(xiàn)象叫全反射，這時(shí)的______________叫做臨界角． 2．要發(fā)生全發(fā)射，必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：(1)光從________介質(zhì)射入________介質(zhì)，(2)入射角____________________臨界角． 3．光從介質(zhì)射入空氣(真空)時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是____________． 4．在實(shí)際應(yīng)用中的光纖是一根極細(xì)的玻璃絲，直徑約幾微米到100 μm不等，由兩種____________不同的玻璃制成，分內(nèi)外兩層，內(nèi)層玻璃的折射率比外層玻璃的折射率____．當(dāng)光從一端進(jìn)入光纖時(shí)，將會(huì)在兩層玻璃的界面上發(fā)生____________． 5．在水底的潛水員看來，水面上方的所有景物只出現(xiàn)在頂角為97的倒立圓錐里，這是因?yàn)?　　) A．水面上遠(yuǎn)處的景物反射的陽(yáng)光都因?yàn)槿瓷涠荒苓M(jìn)入水中 B．水面上遠(yuǎn)處的景物反射的陽(yáng)光折射進(jìn)入水中，其折射角不可能大于48.5 C．水面上方倒立圓錐之外的景物反射的陽(yáng)光都因?yàn)槿瓷涞脑虿豢赡苓M(jìn)入水中 D．水面上方倒立圓錐之外的景物反射的陽(yáng)光都因?yàn)檎凵涞脑虿豢赡苓M(jìn)入潛水員的眼中 6．全反射是自然界里常見的現(xiàn)象，下列與全反射相關(guān)的說法正確的是(　　) A．光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才能發(fā)生全反射 B．如果條件允許，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)也可能發(fā)生全反射 C．發(fā)生全反射時(shí)，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量 D．只有在入射角等于臨界角時(shí)才能發(fā)生全反射 7．一束光線從折射率為1.5的玻璃內(nèi)射向空氣，在界面上的入射角為45，下圖所示的四個(gè)光路圖中，正確的是(　　) 概念規(guī)律練 知識(shí)點(diǎn)一　發(fā)生全反射的條件 1．關(guān)于全反射，下列說法中正確的是(　　) A．發(fā)生全反射時(shí)，仍有折射光線，只是折射光線非常弱，因此可以認(rèn)為不存在折射光線而只有反射光線 B．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射 C．光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，不可能發(fā)生全反射 D．水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，在界面發(fā)生了全反射 2．如圖1所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強(qiáng)度相同的光線，均由空氣射入玻璃磚，到達(dá)玻璃磚的圓心位置．下列說法正確的是(　　) 圖1 A．假若三條光線中有一條在O點(diǎn)發(fā)生了全反射，那一定是aO光線 B．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射 C．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射 D．假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大 知識(shí)點(diǎn)二　全反射的臨界角 3．光在某種介質(zhì)中傳播的速度為1.5108 m/s，光從此介質(zhì)射向空氣并發(fā)生全反射時(shí)的臨界角是(　　) A．15 B．30 C．45 D．60 4．已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則(　　) A．該介質(zhì)對(duì)單色光的折射率等于 B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csin C(c是光在真空中的傳播速度) C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的sin C倍 D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的倍 知識(shí)點(diǎn)三　光導(dǎo)纖維 5．光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播．以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是(　　) 圖2 A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射 D．內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用 6. 如圖3所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n，光從它的一個(gè)端面射入，又從另一端面射出所需的最長(zhǎng)時(shí)間為多少？(設(shè)光在真空中的速度為c) 圖3 方法技巧練 應(yīng)用全反射規(guī)律解決實(shí)際問題的方法 7．有一折射率為n的長(zhǎng)方體玻璃磚ABCD，其周圍是空氣，如圖4所示，當(dāng)入射光線從它的AB面以入射角α射入時(shí)． 圖4 (1)要使光線在BC面發(fā)生全反射，證明入射角應(yīng)滿足的條件是sin α≤.(BC面足夠長(zhǎng))； (2)如果對(duì)于任意入射角的光線都能產(chǎn)生全反射，則玻璃磚的折射率應(yīng)取何值？ 8．如圖5所示是北京奧運(yùn)會(huì)期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片，相機(jī)的鏡頭豎直向上．照片中，水立方運(yùn)動(dòng)館的景象呈現(xiàn)在半徑r＝11 cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的運(yùn)動(dòng)員手到腳的長(zhǎng)度l＝10 cm.若已知水的折射率為n＝，請(qǐng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖5 1．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面幾種方式傳播，可能發(fā)生全反射的是(　　) A．從水晶射入玻璃 B．從水射入二硫化碳 C．從玻璃射入水中 D．從水射入水晶 2．如圖6所示，ABCD是平面平行的透明玻璃磚，AB面和CD面平行，它們分別是玻璃和空氣的界面，設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ，光線從界面Ⅰ射入玻璃磚，再?gòu)慕缑姊蛏涑?，回到空氣中，如果改變光到達(dá)界面Ⅰ時(shí)的入射角，則(　　) 圖6 A．只要入射角足夠大，光線在界面Ⅰ上可能發(fā)生全放射現(xiàn)象 B．只要入射角足夠大，光線在界面Ⅱ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 C．不管入射角多大，光線在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．不管入射角多大，光線在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 3．某一束單色光在水中的傳播速度是真空中的3/4，則(　　) A．水的折射率為3/4 B．水的折射率為4/3 C．從水中射向水面的光線，一定可以進(jìn)入空氣中 D．這束光在水中傳播時(shí)的頻率為真空中的3/4 4．在完全透明的水下某處，放一點(diǎn)光源，在水面上可見到一個(gè)圓形透光平面，若透光圓面的半徑勻速增大，則光源正(　　) A．加速上升 B．加速下沉 C．勻速上升 D．勻速下沉 5．如圖7所示，一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) 圖7 A．紅光的偏折最大，紫光的偏折最小 B．紅光的偏折最小，紫光的偏折最大 C．玻璃對(duì)紅光的折射率比紫光大 D．玻璃中紫光的傳播速度比紅光大 6. 如圖8所示，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為(　　) 圖8 A. B. C. D. 7．如圖8所示，在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形．有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合．已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為(　　) 圖8 A．r B．1.5r C．2r D．2.5r 8．如圖9所示，光線從空氣垂直射入棱鏡界面BC上，棱鏡 圖9 的折射率n＝ ，這條光線離開棱鏡時(shí)與界面的夾角為(　　) A．30 B．45 C．60 D．90 9．空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖10所示．方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡．下圖給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖．其中能產(chǎn)生如圖所示效果的是(　　) 圖10 10.如圖11所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細(xì)束單色光由MN端面的中點(diǎn)垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直PQ端面射出． 圖11 (1)求該玻璃棒的折射率． (2)若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時(shí)________(填“能”“不能”或“無(wú)法確定能否”)發(fā)生全反射． 11．一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，圖12為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為，求sin α的值． 圖12 12.在厚度為d、折射率為n的大玻璃板的下表面，有一個(gè)半徑為r的圓形發(fā)光面．為了從玻璃板的上方看不見圓形發(fā)光面，可在玻璃板的上表面貼一塊圓形紙片，所貼紙片的最小半徑為多大？ 13．如圖13所示的圓柱形容器中盛滿折射率n＝2的某種透明液體，容器底部安裝一塊平面鏡，容器直徑L＝2H，在圓心正上方h高度處有一點(diǎn)光源S，要使S發(fā)出光從液體上方觀察照亮整個(gè)液體表面，h應(yīng)該滿足什么條件． 圖13 第3節(jié)　光的全反射 答案 課前預(yù)習(xí)練 1．折射　反射　入射角 2．光密　光疏　大于或等于 3．sin C＝ 4．折射率　大　全反射 5．B　[水面上方的所有景物出現(xiàn)在頂角為97的倒立圓錐里，這是由于水的臨界角為48.5，光由空中射入水中時(shí)，最大折射角為48.5，不能發(fā)生全反射；當(dāng)光由水中射向空中時(shí)有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故B正確，A、C、D錯(cuò)．] 6．AC 7．A　[因?yàn)閟in C＝＝，則sin Ch≥(－1)H 解析　設(shè)點(diǎn)光源S通過平面鏡所成像為S′，如圖，反射光線能照亮全部液面，入射角θ≤C，C為全反射臨界角 sin C＝1/n＝1/2　C＝30 tan θ＝(L/2)/(H＋h)≤tan C 解得h≥(－1)H 則H>h≥(－1)H .