人教版全反射

1．光疏介质和光密介质名称项目光疏介质光密介质定义折射率

的介质折射率

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

折射特点(1)光从

介质射入

介质时，折射角小于入射角(2)光从

介质射入

介质时，折射角大于入射角较小较大小光疏光密光密光疏2．全反射现象(1)全反射及临界角的概念：

①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。若入射角增大到某一角度，

光线就会消失，只剩下

光线的现象。

②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的

。用字母C表示。(2)发生全反射的条件：

①光从

介质射入

介质；

②入射角

临界角。折射反射入射角光密光疏大于或等于越大3．全反射的应用(1)全反射棱镜：

①形状：截面为

三角形的棱镜。

②光学特性：a．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

，光射出棱镜时，传播方向改变了

。b．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

，使光的传播方向改变了

。

等腰直角全反射90°全反射180°(2)光导纤维及其应用：

①原理：利用了光的

。

②构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成。内芯的折射率比外层的

，光传播时在内芯与外层的界面上发生

。

③主要优点：容量大、

损耗小、抗干扰能力强，

等。

全反射大全反射能量保密性好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解析：因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝c/n可知，光在光密介质中的速度较小。答案：BD2．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上

的入射角为45°。如图所示的四个光路图中，

正确的是 (

)答案：A3．光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是(

)A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C．光从空气射到分界面上，入射角足够小D．光从空气射到分界面上，入射角足够大解析：发生全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角。故B正确。答案：B4．光导纤维的结构如图所示，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(

)A．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：光导纤维的内芯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，故A选项正确。答案：A1．光疏介质和光密介质的理解

不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质。(1)对光路的影响：

根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角。(2)光疏介质和光密介质的比较：光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大(3)相对性：

光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质或光密介质。2．全反射现象

光由光密介质射入到光疏介质中时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回原介质，这种现象称为全反射现象，简称全反射。(1)全反射的条件：

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。(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。[名师点睛](1)光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，只对一种介质，无法确定它是光疏介质还是光密介质。(2)分析光的全反射时，关键是根据临界条件画出恰好发生全反射的光路图，再利用几何知识分析边角关系。(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律及光的可逆性。1.半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图13－2－3所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°，一束与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平面上射出来，求能从MN射出的光束的宽度。图13－2－3[审题指导]

(1)光线由MN面射出玻璃时能发生全反射。(2)确定能从MN面射出的光束的左右边界光线。[解析]寻找特殊光线，如图所示，进入玻璃中的光线①垂直半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射；光线①左侧的光线(如光线②)经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出；

解决全反射问题的关键：(1)准确熟练地作好光路图；运用几何关系、三角函数关系或反射定律等进行判断推理或计算。(2)抓住特殊光线的分析。求光线照射的范围时，关键是找出边界光线。如果发生全反射，刚能发生全反射时的临界光线就是一个边界光线，而另一光线要通过分析找出。1．全反射棱镜

全反射棱镜是利用全反射改变光路以便于观察。

在图13－2－4中的等腰直角三角形ABC表示一个全反射棱镜的横截面，它的两直角边AB和BC表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到AB面上，光在棱镜内会沿原来的方向射到AC面上。由于入射角(45°)大于光从玻璃射入空气的临界角(42°)，光会在AC面上发生全反射，沿着垂直于BC的方向从棱镜射出(图甲)。如果光垂直地射到AC面上(图乙)，沿原方向射入棱镜后，在AB、BC两面上都会发生全反射，最后沿着与入射时相反的方向从AC面上射出。生活中有许多地方都用到了这一原理，例如自行车尾灯(图丙)。在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜，改变光的传播方向。图丁是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图。2．光导纤维(1)构造及传播原理：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100μm左右。如图13－2－5所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出。光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像。如果把许多(上万根)光导纤维合成一束，并使两端的纤维按严格相同的次序排列，就可以传输图像。(2)光导纤维的折射率：设光导纤维的折射率为n，当入射光线的入射角为θ1，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：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，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜。图给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图效果的是(

)[解析]四个选项产生光路效果如图所示。则可知B项正确。[答案]

B[审题指导]解答本题时应注意以下两点：(1)入射光线与出射光线的对应关系。(2)入射光线与出射光线的交点在全反射棱镜的斜边上。1．透明体中的气泡看起来特别亮

光照射到透明体上时，光线绝大多数穿过透明体。若透明体中有气泡，进入透明体中的部分光线射到空气泡上时，由于透明体的折射率大于气泡的折射率，若入射角大于或等于临界角，这部分光会发生全反射，然后射入人眼，由于气泡处反射回来的光比没有气泡处强得多，所以气泡看起来特别亮。2．海市蜃楼(1)气候条件：当大气比较平静且海面与上层空气温差较大时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小。因海面上的空气温度比空中低，空气的下层比上层折射率大。我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图所示。(2)光路分析：远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较小的下一层。(3)虚像的形成：当光线进入人的眼睛时，人总认为光是从其反向延长线方向发射而来的，所以地面附近的观察者就可以观察到虚像，且虚像成像于远处的半空中，这就是海市蜃楼。如图所示。3．对沙漠蜃景的解释(1)气候条件：夏天在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。(2)光路分析：从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射。(3)虚像的形成：人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影(图)，仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种影像所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及。[名师点睛](1)“沙漠蜃景”和“海市蜃楼”虽然都是由空中大气对光线的折射和全反射形成的，但因空气折射率大小分布有所不同，使得光线偏折情况有所不同。(2)“沙漠蜃景”是倒立的虚像，而“海市蜃楼”是正立的虚像。3．在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的现象：(1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋)，都呈现在顶角θ＝97°的倒立圆锥底面的“洞”内；(2)“洞”外是水底的景象；

试分析上述水下观天的奇异现象。[审题