高二物理知识专项复习：全反射（七大题型）解析版

4.2全反射【七大题型】

＞题型梳理

目录

知识点1：全反射.................................................................................1

【题型1全反射现象】...........................................................................2

【题型2全反射发生的条件】.....................................................................4

【题型3全反射问题的分析与计算】...............................................................8

【题型4确定全反射中的光线范围】..............................................................12

【题型5光的极值问题】........................................................................16

【题型6全反射和折射定律的综合应用】..........................................................20

知识点2:全反射的应用..........................................................................24

【题型7全反射的实际应用问题】...............................................................25

＞举一反三

知识点1：全反射

一、光疏介质和光密介质

对于折射率不同的两种介质，我们把折射率较小的称为光疏介质，折射率较大的称为光密介质。

光疏介质与光密介质是相对的。根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光由

光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角。

二、全反射现象

1、全反射现象

当光从光密介质射入光疏介质时，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，这种现象叫作全反射。这时的入射角叫作临界角。

2、发生全反射的条件

（1）光从光密介质射入光疏介质；

（2）入射角等于或大于临界角。

3、发生全反射现象时光的能量变化

光从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐

渐减弱，亮度减弱。当入射角增大到临界角时，折射光的能量实际上已经减为零（此时折射角为90。），此

时已经发生了全反射。

三、临界角

（1）定义：折射角为90。时的入射角称为全反射的临界角，简称临界用，用C表示。

（2）表达式：光由某介质（折射率为〃）射向真空（或空气）时，若刚好发生全反射，则sinC=2，即

n

「•1

C=arcsin—。

n

【题型1全反射现象】

【例1】（多选）下述现象哪些是由于全反射造成的（）

A.露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮

B.直棒斜插入水中时呈现弯折现象

C.口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水

却总是可望而不可及

D.在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特

别明亮

【答案】ACD

【解析】全反射是光线由光密介质传到光疏介质中，入射角大于全反射的临界角所形成的。

A.露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀卜.格外明亮，属于全反射现象，故A正确；

B.直棒斜插入水中时呈现弯折现象，这是光的折射现象，故B错误：

C.口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，这是光的全反射造成的现象，故C正确：

D.在盛水的玻璃杯中放一空试管，灯光照射试管时，看到试管壁特别明亮，这是由于光的全反射造成的,

故D正确。

故选ACDo

【变式1-1］（多选）关于全反射，下列说法中正确的是（）

A.发生全反射时，折射光线完全消失，只剩下反射光线

B.光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象

C.光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射现象

D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射

【答案】AD

【解析】A.发生全反射时，所有的光线全部反射，折射光线完全消失，A正确；

DC发生全反射的条件：光线从光密介质射向光疏介质；入射向大于等于临界角，才会发生全反射现象，

BC错误；

D.水或玻璃中的气泡看起来特别凫，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射，D正确。

故选ADo

【变式1-2］（22-23高二上•江苏盐城力考）将塑料水瓶的一侧开个小孔，并灌入清水，水从小孔流出用激

光灯把激光水平射向瓶子，发现光能沿着水流传播。这是光的（)

A.折射现象B.全反射现象D.色融现象

【答案】B

【解析】光在水流与空气的接触面发生多次全反射。

故选B。

【变式1-3］（22-23高二下•陕西宝鸡•期末）如图是一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物都

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（）

A.水下的石头看起来的深度比实际深一些

B.彩虹的成因是光的衍射

C.远处对岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由丁光的干涉所引起的

D.远处水面下景物看不到，是由于光线发生了全反射

【答案】D

【解析】A.水下石头反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进

入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得石头位置变浅了，所以水下的石头看起来的深度比实

际浅一些，故A错误：

B.彩虹的成因是光的折射，故B错误；

C.远处对岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光在水面上发生了反射，故C错误；

D.远处水面下景物的光线射到水面上，入射角很大，当入射角大r等于临界角时光线不能射出水面，因而

看不见，故D正确。

故选D。

【题型2全反射发生的条件】

【例2】（24-25高二上•全国•课后作业）如图所示，扇形力03为透明玻璃砖截面示意图，圆心角

/%。8=60。，OM为的角平分线，平行于的单色光在空气中由04边射入玻璃砖，经0/边折射

后的光线恰平行于08边.则下列说法正确的是（）

A

B

A.该玻璃砖的折射率为2

B.经OA边折射后的光线射到AMB边都将发生全反射

C.该入射光在空气中的波长与在玻璃砖中的波长相等

D.该入射光在空气中的频率与在玻璃砖中的频率相等

【答案】D

【解析】A.由题意可得光路图如图所示，由几何知识得入射角i=60。，折射角厂=30。，由折射定律〃=—

si

得

A错误：

B.设发生全反射的临界角为C,由sinC="!■可知，光在此介质中发生全反射的临界角。大于30。，经04边

n

折射后照射到4W边这一范围的先线可能发生全反射，经。力边折射后照射到边这一范围的光线不能发

生全反射，B错误；

D.光在不同介质中的频率不变，D正确；

C.若光在真空中的传播速度为J则光在玻璃砖中的传播速度为

Cy/3

V=-=------C

n3

由丫=%/可知，该入射光在空气和在玻璃砖中的波长不同，C错误。

故选D。

【变式2-1]（2024高一上•全国・专题练习）如图甲为一种检测油深度的油量计，竖直固定在油桶内，当入

射光竖直向下照射时，通过观察泊桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量，油到达不了的部分是亮区，

图乙是油量计结构图，取其中一个锯齿研究，锯齿的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿下端刚接触

到油桶的底部，透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（）

A.透明塑料的折射率应小于正

B.光由上面射入塑料板中，在三角形部分发生全反射时上面看起来才会明亮

C.塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区

D.塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成亮区

【答案】B

【解析】AB.如图所示，油到达不了的部分是矩形窗口中观察到的亮区，即光由上面射入塑料板中，在二

角形部分从塑料板射向空气中发生全反射，上面看起来才会明亮，光从透明塑料板射向空气，发生全反射

的条件是折射率

n>——-——=五

sin45°

即透明塑料的折射率大于或等于石，故A错误，B正确；

CD.透明塑料的折射率小于油的折射率，光在塑料锯齿和油的界面处不能发生全反射，而是在塑料锯齿和

油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，故CD错误。

故选B。

【变式2-2］（24-25高二上•全国•课后作业）如图所示，透明介质球的半径为R,光线。。平行于水平直径

力8射到介质球的。点，DC与AB间的距离〃=0用Ao

（1）试证明：。。光线进入介质球后，第一次再到达介质球的界面时不会发生全反射。

（2）若。。光线进入介质球后，第二次再到达介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，求

介质的折射率。（结果保留两位小数）

【答案】（1）见解析（2）1.79

【解析】（1）如图甲所示

OC光线进入介质球时发生折射，有

sin/

sin/,

则折射角,•一定小于临界角，光线CE到达球面时的入射角即/OEC小于临界角，因此一定不

会发生全反射。

（2）由题意可知，。。光线进入介质球的光路如图乙所示

/图乙

光线第二次到达介质球与空气的界面时，入射角：三〃.由折射定律可得，折射角/=〃由几何关系可知

NPOA=NCOA=i=2r

则有

可得介质的折射率

&吼1.79

„■15

【变式2-3］（24-25高二上•全国•单元测试）现在高速公路上的标志牌常贴有“回归反光膜”，它采用高折射

率的微小玻璃球制成，并在后半表而镀铝膜，如图1所示。一光线沿平行于玻璃球水平直径力4方向射入玻

璃球，发生折射后到达8处发生反射，再经折射后平行入射方向射出，光路及角度如图2所示，。为球心。

已知光在空气中的传播速度c约等于光在真空中的传播速度3xlO、l/s。（结果保留3位有效数字）

玻璃珠

铝膜

（1）求玻璃球的折射率〃；

（2）求光在玻璃球中的传播速度v；

（3）如果没有铝膜，通过分析说明该光线能否在6处发生全反射。

【答案】（1）1.73（2）1.73xl0sm/s（3）在，处不会发生全反射

【解析】（1）根据折射定律和题图2可得，玻璃球的折射率为

〃=电”。L73

sin30°

（2）光在玻璃球中的传播速度为

v=—«1.73x10sm/s

n

（3）发生全反射的临界角满足

sinC=l=^

n3

根据几何关系可得光线在8处的入射角为30。，由于

而3。。乎坐

可知如果没有铝膜，该光线在B处不会发生全反射。

【题型3全反射问题的分析与计算】

【例3】（24-25高二上•湖南长沙•月考）如图所示，直角三角形为某种透明介质的横截面，NB=30,,P为

8。边上的一点。若某单色光从P点垂直8。射入介质，在48边恰好发生全反射，则介质对该光的折射率为

()

B

A.>/3B.-72C.2D.—

【答案】C

【解析【单色光从尸点垂直8。射入介质，在力6边恰好发生全反射，光路图如图所示

根据儿何关系可知，该光在边上发生全反射的临界角

C=30°

由sinC=’.解得

n

n=2

故选c。

【变式3-1］（多选）（23-24高二下•浙江嘉兴•期中）如图所示，某光学元件是一个截面半径为R的圆柱,

。点为截面圆心。截面内侧S处有一单色点光源，其发出的一条光线射到截面上的力点，该光线恰好不从

元件内射出。己知SA=R,光在真空中的传播速度为下列说法正确的是（）

A.该光学元件的折射率〃=后

B.该光线从S点发出到第一次回到S点的时间，=心

c

C.改变光线的颜色，该光线一定不会从元件内射出

D.将光线改为与水平方向夹角45。方向入射，光线将从元件内射出

【答案】BD

【解析】A.根据题意，结合几何关系可知，临界角

C=60

则该光学元件的折射率

I2G

n=---=---

sinC3

故A错误；

B.根据折射率与光速的关系有

C

n=­

v

根据几何关系可知，该光线从S点发出到第一次回到S点的路程为

x=6R

则该光线从S点发出到第一次回到S点的时间

X

/=-

V

解得

C

故B正确；

C.改变光线的颜色，当光对该元件的临界角大于60。时，该光线会从元件内射出，故C错误：

D.将光线改为与水平方向夹角45。方向入射，根据儿何关系可知，入射角等于45。，小广临界角60。，此时

不能够发生全反射，光线将从元件内射出，故D正确。

故选BDO

【变式3-2]（24-25高二上•新疆巴音郭楞•期中）如图为半径火的半圆柱形玻璃砖，当一束单色光以入射

角4=45。从空气中射入玻璃砖时，折射角为=30。，已知光在真空中传播速度为c,求：

（1）该玻璃砖的折射率〃是多少？

（2）当光从玻璃砖射入空气时，发生全反射的临界角是多少？

（3）光在介质中传播速度I，是多少？传播时间/是多少？

【答案】（1）V2（2）45°(3)t8

【解析】（1）玻璃砖的折射率

（2）根据全反射的条件

1

n=------

sinC

解得

C=45°

（3）根据

n=—

解得，光在介质中传播速度

传播时间

R同

t=—=------

v

【变式3-3]（23-24高二上•湖南衡阳•期末）如图所示，一个半径为尸l（）cm的圆木板静止在水面上，在圆

木权圆心O的正下方/?=50cm处有一点光源S,从r=0时开始，光源正以加速度6r=0.2m/s2由静止向上运动，

己知水的折射率〃=力。计算结具均保留2位有效数字。已知真空中光速片3、10%论。求：

（1）光在该介质中传播的速度为多少？

（2）片0时，水面上可以观察到点光源发出的光射出水面的面积；

（3）经过多长时间，水面上方观察不到点光源S发出的光。

【答案】（1）2.1x10'm/s；（2）0.75m2;（3）2.0s

【解析】（1）由〃=二，解得光在该介质中传播的速度为

3x1O'

v=—c=-f=-m/s«2.1xlCsm/s

nV2

（2）根据光的全反射条件可得临界角为sinC='，解得

n

C=45°

设射出水面的光线的外圆半径为R,则由几何知识可得

R=h

水面上方可观察到点光源发出的光射出水面的面积为

S=TTR2-nr1

解得/=0时，水面上可以观察到点光源发出的光射出水面的面积

S»0.75m

（3）设当光源离。点下方距离1时，水面上方观察不到点光源发出的光，根据光的全反射条件可得

d=rtanC

设运动所需要的时间为/，根据运动学知识可得

,1,

h7-d=—at~

2

解得

/=2.0s

【题型4确定全反射中的光线范围】

【例4】（23・24高三下•河北•月考）如图，在水池底中部放一线状光源，光源平行于水面，则水面观察到

的发光区域形状为（）

光源

A.B.C.

【答案】B

【解析】取线状光源左右两侧上一点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形。设此圆

的半径为几点光源发出的光恰好发生全反射的光路图如图1所示。设全反射的临界角为C，根据几何关系

R-htanC

线状光源发出的光在水面上有光射出的水面形状如图2所示。

故选Bo

【变式4-1]（2024•山东烟台•三模）如图所示，一装满水的长方体玻璃容器，高度为不〃，上下两个面为

边长30。的正方形，底面中心。点放有一单色点光源，可■向各个方向发射单色光。水面上漂浮一只可视为

4

质点的小甲虫，已知水对该单色光的折射率为〃=§,则小甲虫能在水面上看到点光源的活动区域面积为

（）

A.18aB.9wC.口兀aD.6.25a

【答案】A

【解析】全反射的临界角满足

当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为广，光路图如图所示

根据几何关系可得

tanC=-

h

解得

r=3(7

水面的对角线长度为

/=>/2x3亚a=6a=2r

故小甲虫能在整个水面上看到点光源，活动区域面积为

5=(3"?)2=18/

故选A。

【变式4-2］（23-24高二上•江苏无锡•期末）如图所示为厚度为d的足够大的透明树脂平板截面，点光源置

于其左边界上尸点处。已知平板对该光的折射率〃=0,光在真空中的传播速度为c。不考虑光在平板中的

多次反射，求：

（1）光在平板中传播的最短时间。

（2）从右侧观察到平板右边界上透光区域的面积。

【答案】（1）亘；（2）冗d

【解析】（1）光在平板中的传播速度

v=­

n

光垂直于界面传播时用时最短

一Ed

尸------

（2）光在平板右侧边界处刚好发生全发射时，光路如图所示

解得

C=45°

透光区域为圆形，半径为

f-dtanC

透光面积为

5=加=乃"2

【变式4-3]（23-24高二上•山东临沂・期末）如图所示，等腰直角AJ8C为一棱镜的横截面，乙仁90。，

/8=/C=3a,紧贴8C边上的夕点放一点光源，BP=6，点光源发出的光在棱镜中传播时，棱镜材料的折

射率〃=2,只研究从0点发出照射到4?边上的光线。

（1）求出光在棱镜中的传播速度u及发生全反射的临界角C：

（2）某一部分光线可以依次在48、4。两界面均发生全反射，请利用作光路图的方法找到并指明该部分光

线在四边.上的照射区域；（要求：作光路图时在边上作出法线，标出入射角度数）

（3）求出（2）问中光线在48边上的照射区域的长度。

【答案】（1）]，30°；

【解析】（1）光在棱镜中的传播速度

n2

全反射的临界角

sinC=-

解得

C=30°

(2)从P点发出的光线，照射到月8上的M点恰好发生全反射，可知光线照射到八1段时，都会发生全反

射。从用点反射的光线，照射到4c上八点时，根据几何关系可知，在上的入射角为6U“：也发生全反

射；在段上某点N反射的光线，在力。上经。点反射，恰好达到临界角3()。，由于为直角三角形，可求

出在N点的入射角为60。，如图麻示

A

P

(3)在尸中，根据正弦定理

sin60sin(180-45-60)

BPBM

同理在AA归P,根据正弦定理

sin30'_sin(l80-450-30')

BP~BN~

光线在月8边上的照射区域的长度

MN=BN-BM

又因为

BP=yf2a

解得

.2行

MN=-----a

3

【题型5光的极值问题】

【例5】(22-23高三上•黑龙江大庆•月考)如图所示，有一个长为12cm的线光源48,其表面可以朝各个

方向发光，现将/仍封装在一个半球形透明介质的底部，/出中点与球心0重合。半球形介质的折射率为

1.5.为使力4发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射;则球半径H至少为（)

A.3>/5cm

C.6后cmD.9cm

【答案】D

【解析】如图所示

在半球面上任选一点尸，根据几何关系可知，若此时线状光源8点发出的光能够射出P点，则线状光源其

他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要夕点发出的所有无线能够射出球面，则光源发出的所有光均

能射出球面，在△。尸8中，根据正弦定理有

OBOP

sinasin0

解得

sina=—sin6>=-sin6>

OPR

当g=90。时，sina有最大值

6

sina=—

R

为使光线一定能从P点射出，根据全反射应有

n1.5

所以

R29cm

故选Do

【变式5-1]（23-24高二下•吉林长春・期中）如图所示，将截面积是矩形的玻璃棒弯成半圆，其内径为R,

玻璃棒折射率为1.3。一束光线从一个端面垂直入射，若要光线从另一端全部射出，则玻璃棒的宽度4的值

不得大于（）

A.0.1/?B.0.2RC.0.3/?D.0.4R

【答案】C

【解析】若从入射光线的最右边一点入射的光线发生全反射，其他的光线就都能发生全反射，由临界角与

折射率的关系公式可知

.八1

sinC=—

n

如图所示，则

联立得

d=（）.3R

CE确；

故选C。

【变式5-2]（多选）（22-23高二下•山东济南•期末）如图所示，长方体玻璃砖长为4cm,宽为2cm,紧贴

下表面中心。处有一点光源可发出单色光，玻璃砖对该光的折射率为右，不考虑光在各个面上的反射，下

列说法正确的是（）

A.若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为3j5cm

B.若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为限m

C.若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃破高度的最大值为1cm

D.若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为4cm

【答案】BC

【解析】AB.若玻璃砖上表面各处均有光线射出，该玻璃砖高度取最小值时，点光源发出的光线恰好在上

表面的四个顶点处发生全反射，可得

2尸二1

,7

解得

h=VlOcm

故A错误；B正确；

CD.若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，该玻璃砖高度取最大值时，点光源发出的光线恰好在左侧表面

的四个顶点处发生全反射，可得

.「6+/产]

sinc=,=-

Vl2+22+/f2〃

解得

h=1cm

故C正确；D错误。

故选BC.

【变式5-3]（24-25高二上•全国•课后作业）如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五

棱镜的一个截面，ABA.BJ光线垂直力8射入，分别在C。和E4上发生反射，且两次反射的入射角相等,

最后光线垂直AC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（）

D

A]

•sin22.5°

【答案】A

【解析】作出光路图如图所示

结合题给条件可知

a=p=y

又

6+a+y=90°

可得入射角

。=22.5。

则折射率最小值为

1

n=------------

sin22.5°

故选Ao

【题型6全反射和折射定律的综合应用】

[例6]（24-25高二上•全国•期末）如图所示，一碗II直径为12cm的碗的中央深度为8cm。将碗注满水后,

在碗底中央放置一颗黄豆，在距离水面12cm的水平面上有相邻位置相隔6cm的六个位置，六个位置处在

4

同一直线上，其中位置1在碗中央的正上方。已知水的折射率为鼻，则可以看到黄豆的位置（）

A.有位置1、2、3B.有位置I、2、3、4

C.有位置1、2、3、4、5D.有位置I、2、3、4、5、6

【答案】B

【解析】光由水射向空气，临界角为C,满足

.13

sinC=­=—

n4

而光由黄豆射向碗的边沿

sin/=-

5

显然光没有发生全反射，由折射定律

sin/_1

sinrn

解得

4

smr=—

5

即

4

tan厂=一

3

由几何关系，在水面上方12cm,与位置2右侧距离16cm的范围内，均可观察到黄豆，故位置有1、2、3、

4o

故选B。

【变式6-1］（24-25高二上•全国•单元测试）如图所示为某导光管采光系统过中心轴线的截面图，上面部分

是某种均匀透明材料制成的半球形薄采光罩，。为球心，下面部分是导光管，MN所在水平面为两部分的分

界面，.”、N为球面上两点，若使平行于的光束射入采光罩后，能全部直接通过面进入导光管（不

考虑采光罩内表面的反射），则该材料的折射率不能小于。

采光罩

管、/内侧涂层导

光

壁

K管

【答案】V2

【解析】画出光路图如图所示,

由几何关系可得

、sinisin90°仄

n>------=----------=V2

sinrsin45°

【变式6-2］（24-25高二上•全国•单元测试）如图所示阴影部分为某玻璃砖的截面图，是边长为心的

正方形，0c是半圆弧。尸。的直径，。是其圆心，一束单色光从边的七点射入玻璃砖，入射角为i,折

射光线正好照射到半圆弧的顶端P,并且在。点恰好发生全反射，反射光线经过幺。边的尸点。己知

siru♦虫，光在真空中的传播速度为c，则玻璃破的折射率为

，该单色光在玻璃砖中的传播时间

3

为.

【答案】M4L

3c

【解析】［1］在0点恰好发生全反射，根据几何关系可知，在£点的折射角〃与临界角C互余。根据折射定

律有

sin/_sin/

sinrcosC

又

sinC=—

n

解得

/?=-A/3

⑵该单色光在玻璃砖中的传播速度为

c5/3

—=——c

n2

由几何关系有

lx点公咨

则该单色光在玻璃砖中的传播时间为

s4L

v3c

【变式6-3]（21-22高二下•贵州六盘水•期末）如图所示是一直角槽圆柱形玻璃砖的截面，其折射率为

〃=&，半径为R=10cm,。为轴心。一束光线从距该玻璃砖轴心d=5cm处的E点垂直于A0面进入玻璃砖,

经几次反射后又照射到玻璃砖的40面上的某一位置尸点（图中未画出）.

（1）试在图中补充完整这束光线由E点到F点的光路;

（2）通过计算说明，这束光线是否能从玻璃砖的80面射出万点到轴心。的距离是多少？

【答案】（1）见解析（2）能，竺@cm

3

【解析】（1）根据题意，由反射定律和折射定律画出光路图，如图所示:

A

(2)发生全反射时有

sinC=—

n

可得光在玻璃砖中发生全反射的临界角为

C=45°

根据(1)中光路图，由几何关系可得

r=3()0

则这束光线在尸点的入射角小于临界角，不发生全反射，这束光线能从玻璃砖的面射出。

由几何关系有

OF

—=tan30°

OO2

解得

"1°石

OF=-------cm

3

即F点到轴心O的距离是及叵cm，

3

知识点2：全反射的应用

一、全反射棱镜

1、定义：截面为等腰直角三角形的棱镜称为全反射棱镜。

2、作用：利用全反射改变光的方向。

3、光路特点

(1)图甲：垂直于直角边的入射光线出射方向改变90°o

(2)图乙：垂直于斜边的入射光线出射方向改变180°。

⑶图丙：平行于斜边的入射光线在斜边发生全反射，且从另一直角边出射时的方向与入射方向平行（也

有可能与人射光线的传播方向重合）。

4、优势与应用：与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的

方问，应用十分广泛。例如自行车尾灯、双筒望远镜中的全反射棱镜等。

二、光导纤维

1、定义：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置。

2、原理：全反射原理。

3、优势与应用：携带着图像、声音及各种数字信号的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信,

光纤通信有容量大、衰减小、抗干扰性强等优点。

【题型7全反射的实际应用问题】

【例7】（22-23高二下•安徽•期中）自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜

间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面

有自行车。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（）

A.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射

B.汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射

C.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射

D.汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射

【答案】B

【解析】汽车灯光应从左面射向自行车尾灯，光在尾灯内部右表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机

发现前面有自行车，避免事故的发生。

故选B。

【变式7-1］（23-24高三上・江苏泰州・月考）如图所示，“阶跃型”光导纤维由“纤芯”和“包层”两个圆柱体组

成，其截面为同心圆，中心部分是“纤芯”，“纤芯”以外的部分称为“包层”。下列说法正确的是（）

A.光导纤维只能传输可见光

B.光导纤维中“纤芯”的折射率小于“包层”的折射率

C.不同频率的光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间相同

D.光从“纤芯”一端传到另一端的时间与从“纤芯”端面射入时的入射角有关

【答案】D

【解析】A.只要满足全反射条件，光导纤维能传播所有电磁波,A错误：

B.在光导纤维发生全反射:光导纤维中“纤芯”的折射率应大于“包层”的折射率，B错误;

C.设光程为s,光纤长度为/,则

sinC=-=—

sn

又

得

不同频率则不同折射率，光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间不相同，C错误;

D.入射角不同，则光程不同，时间不同，D正确。

故选Do

【变式7-2］（24-25高二上•江苏宿迁•月考）右图是某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其中

"Q为直径，一束单色光以入射角。从空气射向圆心。，下列说法正确的是（）

A.光纤通信应用了光的衍射

B.单色光从