2017-2018学年人教版选修3-4 第十三章 2全反射 作业4
完整版人教版物理高三选修34第十三章第二节全反射同步练习
人教版物理高三选修3-4 第十三章第二节全反射同步练习一 .选择题1.以以以下图，一束光辉从折射率为1．5 的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°，下边四个光路图中，正确的选项是（）A. B.C. D.2.以下现象中是因为全反射造成的是（）（多项选择）A. 露珠在阳光下分外光明B直.棒插入水中时，表现弯折现象C. 海市蜃楼在D.酷热夏季的柏油马路上，远处的路面显得分外光明3.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在夜晚观察不同样颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，以下说法正确的选项是（）A. 红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B. 红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C. 红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D. 红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大4.以以以下图是两个城市间的光缆中的一条光导纤维，光缆长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层资料的折射率为n2，光在空气中的流传速度为c，光由它的一端射入，经全反射后从另一端射出(已知 sinθ＝ n2/n 1，此中θ为全反射的临界角)，则有（）[A.n1>n2B.n1 <n2C. 光从它的一端射入到从另一端射出所需要的时间等于L/cD. 光从它的一端射入到从另一端射出所需要的时间等于n1L/(n2c)5.以以以下图，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光辉垂直射向AC 面．已知这类介质的折射率n＞ 2，则（）A. 可能有光辉垂直于AB 边射出B. 光辉只好从BC 边垂直射出C. 光辉只好从AC边垂直射出D.必然既有光辉垂直于BC边射出，又有光辉垂直于AC边射出6.潜水员在水深为h 的地方向水面观看时，发现整个天空及远处地面的光景均表此刻水面处的圆形地域内，已知水的临界角为θ，则所观察到的圆形地域的半径为（）A. htan θB. hsinθC. h/tanθD. h/sinθ7.以以以下图，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向 E 点，并偏折到 F 点，已知入射方向与边 AB 的夹角为θ＝30°，E，F分别为边AB，BC的中点，则（）A. 该棱镜的折射率为B. 光在 F 点发生全反射C. 光从空气进入棱镜，波长变长D从. F 出射的光束与入射到 E 点的光束平行8.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形ABC，∠ A为直角．此截面所在平面内的光辉沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并恰好能发生全反射．该棱镜资料的折射率为（）A. B. C. D.完整版人教版物理高三选修34第十三章第二节全反射同步练习9.以以以下图，互相平行的平面Ⅰ和Ⅱ为两种光介质的分界面，两平面外为介质1，两平面间为介质2，一单色光以必然的入射角入射到界面Ⅰ上，已知介质 1 和介质 2 对此光的折射率分别为n1和 n2，则以下说法正确的有（）A.若 n 1＜ n2B.若 n1＜ n2C.若 n1＞ n2D.若 n1＞ n 2，此光辉可能在界面Ⅱ上发生全反射，此光辉必然在界面Ⅱ上发生全反射，此光辉可能在界面Ⅰ上发生全反射，此光辉必然在界面Ⅰ上发生全反射10.以以以下图，一条光辉从空气中垂直射到棱镜界面BC 上，棱镜的折射率为，这条光辉走开棱镜时与界面的夹角为（）A.30 °°°°11.以以以下图，空气中有一横截面为半圆环的平均透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝r．现有一束单色光垂直于水平端面 A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面 B 射出．设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内流传的时间为t，若真空中的光速为c，则（）A. n 可能为B. n 可能为 2C. t 可能为D. t 可能为12.以以以下图，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab 面入射，有光辉从ab 面射出．以 O 点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光辉从 ab 面射出．则该玻璃砖的折射率为（）A. B. C. D.13.一束白光从顶角为θ的一边以比较大的入射角i 射入并经过三棱镜后，在屏P 上可获得彩色光带，如图所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，若是屏上的彩色光带先后所有消逝，则（）A.红光最初消逝，紫光最后消逝B.紫光最初消逝，红光最后消逝C. 紫光最初消逝，黄光最后消逝D红.光最初消逝，黄光最后消逝14.如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方。
物理人教版选修3-4教材梳理 第十三章 2.全反射 含解析
疱丁巧解牛知识·巧学一、全反射现象1.光疏介质和光密介质任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质. 要点提示 光若从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角.深化升华 同一种介质，到底是光密介质还是光疏介质是不确定的.例如玻璃相对水而言是光密介质，而相对金刚石而言是光疏介质.不能盲目地说哪一种介质就是光疏介质，哪一种介质就是光密介质.光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，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.辨析比较 光疏介质和光密介质的比较2.绝对折射率和相对折射率 （1）定义：光从介质1射入介质2时，入射角i 与折射角r 的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，通常用n 21表示.若介质1是真空，则介质2相对真空的折射率是该介质的绝对折射率，通常用n 表示.（2）规律：n 21=r i sin sin =21v v =c v c v //21=211/1n n =12n n ,n 12=21n n ，故n 12=121n ,n 1v 1=n 2v 2,n 1sini=n 2sinr. 学法一得 本书中以后所得到的折射率都是指绝对折射率，所研究的折射问题都是光在真空（或空气）中与其他介质中的传播.3.全反射光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射角会增大到90°，此时折射光将怎样传播呢？实验证明，当折射角达到90°时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原介质；当入射角再增大时，入射光仍被界面全部反射回原介质，这种现象叫做全反射.（1）临界角的定义：折射角为90°时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用C 表示.学法一得 光从光密介质射向光疏介质时，只要入射角大于临界角，一定会发生全反射现象.深化升华 一般情况下，光由一种介质到达另一种介质时，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介质中，而另一部分则进入其他介质中，发生全反射时，光的能量全部反射回原介质中.（2）临界角C 的表示式：由折射定律知，光由某介质射向真空（或空气）时，若刚好发生全反射，则n=C sin 90sin =C sin 1,所以sinC=n1. （3）对“海市蜃楼”的解释：由于空气中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”.在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、山峦重叠等景象，这种景象的出现是有原因的.当大气层比较平静时，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，海面上空气的温度比空中低，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，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大.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13-7-2所示，下层的折射率较大.远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低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低的下一层，在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像.这就是海市蜃楼的景象.如图13-7-3所示.图13-7-2图13-7-34.光纤通信全反射现象在通信中有重要的作用，光导纤维之所以能传光、传像，就是利用了光的全反射现象，光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1—100 μm左右.如图13-7-4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、图象，如图把许多（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，就可以传输图象.。
2017-2018学年高中物理第十三章光13.2全反射检测新人教版选修3-4
13.2 全反射新提升•课时作业基础达标1 .已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为 1.33、1.55、1.60和1.63.如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是（）A. 从水晶射入玻璃B.从水射入二硫化碳C.从玻璃射入水晶 D .从水射入水晶【解析】光由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射，由题目中给出的各物质的折射率的大小关系可得出选项C正确.【答案】C2.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯后，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•尾灯由透明介质做成，其外形如图所示•下列说法中正确的是（）A. 汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B. 汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C. 汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射D. 汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射【解析】自行车尾灯为全反射棱镜，从右边进入的光线在左边的直角边上发生两次全反射而沿平行线被反射回去.【答案】D3.如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC, / A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为（）入零B•谑C. 2 D•护【解析】根据折射率定义有：sin / 1 = n sin / 2, n sin / 3 = 1,已知/ 1 = 45°,又/ 2+Z 3= 90°, 解得：n =乎.【答案】A4 •在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是因为（）A •水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中B. 水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于48.5 °C. 水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中D. 水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼中【解析】水面上方的所有景物出现在顶角为97。
物理选修3-4达标训练：第十三章2.全反射含解析
更上一层楼基础·巩固1.关于全反射，下列说法中正确的是( ）A 。
发生全反射时,仍有折射光线,只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线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，不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，在界面发生全反射解析：全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于或等于临界时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质。
答案：CD2.光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，如图13-7-19所示，正确的是（玻璃的折射率为1.5)（ ）图13-7-19A 。
图乙、丙、丁 B.图甲、丁 C.图乙、丙D.图甲、丙解析:光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得C=arcsin n1=arcsin5.11=41°49′，入射角50°大于临界角,将发生全反射，故正确答案是A. 答案：A3。
如图13-7-20所示，光线从空气垂直射入折射率为2的棱镜界面的BC 上，出射光浅与所在界面的夹角为( ）图13-7—20A 。
30° B。
45° C.60° D.90° 解析:光路图如图所示，设此棱镜的临界角为C ，则sinC=n1=22,故C=45°.光线在AB 面上发生全反射，又n=︒30sin sin α=2，所以sinα=22，所以α=45°。
答案：B4.用折射率为1.5的玻璃制成等边三棱镜，一束光线垂直于棱镜的一个表面入射.图13—4—21中光路正确的是（ ）图13-4—21解析：求玻璃的临界角：sinC=n1=325.11=，光射向棱镜的另一侧面时，入射角为60°，sin60°=23＞32，则C ＜60°，必发生全反射，D 选项正确. 答案：D5.截面为等腰三角形的三棱镜，它的两个底角都为30°，棱镜的折射率为2.两条平行光线垂直于棱镜底面入射,如图13-4-22所示，两条光线由棱镜射出时所成的角度为（ )图13—4-22A.30° B。
高中物理 13_2 全反射课时作业 新人教版选修3-4
13.2 全反射1．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的光纤通信网络．下列说法正确的是( ) A．光纤通信利用光作为载体来传递信息B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝解析：光纤是利用光的全反射现象而实现光作为载体的信息传递，光纤是内芯折射率大于外层表皮折射率的很细的玻璃丝．答案：AD2．下列现象中是由于全反射造成的是( )A．露水珠在阳光下格外明亮B．直棒斜插入水中时，呈现弯折现象C．海市蜃楼D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯的侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管特别明亮解析：露水珠在阳光下格外明亮属于光的散射，直棒斜插入水中时呈现弯折现象属于光的折射，所以选项A、B错误；海市蜃楼属于全反射现象，所以选项C正确；由于空试管内为空气，水中的试管在灯光照射下，光由玻璃射入空气发生全反射现象，光线被反射回来，显得特别明亮，所以选项D正确．答案：CD3．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )A．单色光1的波长小于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析： 本题考查光的色散、全反射现象、光速和折射率之间的关系等知识点．由图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单色光2的，A 项对；由n ＝c v 知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B 、C 项都错；由sin C ＝1n及单色光1的折射率大知，D 项对．答案： AD4．已知介质对某单色光的临界角为C ，则( )A ．该介质对单色光的折射率等于1sin CB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sinC (c 是光在真空中的传播速度)C ．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍D ．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1sin C倍 解析： 该题考查临界角、折射率以及光速之间的关系．由临界角的计算式sin C ＝1n，得n ＝1sin C ，选项A 正确；将n ＝c v 代入sin C ＝1n ，得sin C ＝v c ，故v ＝c sin C ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c ＝λ0f ，v ＝λf ，故sin C ＝v c ＝λλ0，λ＝λ0sin C ，选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误．答案： ABC5.如图所示，介质Ⅰ的折射率为2，介质Ⅱ为空气．下列说法正确的是( )A．光线a、b都不能发生全反射B．光线a、b都能发生全反射C．光线a可发生全反射，光线b不会发生全反射D．光线a不会发生全反射，光线b可发生全反射解析：与介质Ⅱ相比，介质Ⅰ为光密介质，由于介质Ⅱ是空气，根据发生全反射的条件可知，光线a可能发生全反射，光线b不可能发生全反射，B、D均错误；光线a发生全反射的临界角满足sin C＝1n1.解得C＝45°.由图可知，光线a的入射角为60°＞C＝45°，光线a能发生全反射，因此A错误，C正确．答案：C6．如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法中正确的是( )A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C．通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面发生全反射解析：垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上．其中通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖，不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，且折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射，故B、C、D正确．答案：BCD7.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为( )A.62B.2C.32D.3 解析： 作出几何光路图，如图所示．由折射规律可得sin 45°sin r＝n ，若光线在AC 边上的D 点发生全反射，则sin β＝1n ，由几何关系又有r ＝90°－β，结合以上三式可得n 2＝32，即n ＝62，正确答案为A.答案： A8．为了研究一海龟的生活习性，在其背部安装了强点光源，已知海水的折射率为53，水面平静时观测到水面圆形发光面半径为6 m ，据此求出海龟离水面的深度．解析： 由折射定律，设全反射的临界角为C ，则sin C ＝1n由几何关系知tan C ＝r h联立解得h ＝8 m答案： 8 m9．我国已建成了跨越太平洋海底的光缆通信网络，它是利用载有信息的激光传输来实现光纤通信的．设光缆中有一根光导纤维总长为s ，一激光脉冲信号从这根光纤的一端中点射入，在光纤的侧壁恰好发生全反射，激光传到另一端经历的时间为t ，已知光在真空中传播速度为c ，则这种光导纤维所用材料的折射率是多少？解析： 激光在光纤中传播的总路程s ′＝s sin C ＝ns ，在光纤中的传播速度v ＝cn，因t ＝s ′v ＝n 2s c，则n ＝ct s . 答案： cts10．如图所示，OO ′是半圆柱形对称面与纸面的交线．在图内有两束与OO ′平行且到OO ′距离相等的单色光A 和B ，从玻璃砖射出后相交于OO ′下方的P 点．由此可以得出的结论是( )A ．A 光在玻璃砖中的速度比B 光在玻璃砖中的速度小B ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的折射率小C ．空气中，A 光的波长比B 光的波长短D ．B 光的临界角比A 光的临界角小解析： 由光路图可知，A 、B 的入射角相同，而从玻璃向空气中折射时A 的折射角大，所以由折射率公式知A 光的折射率大，B 错误；由n ＝cv知，折射率越大，在玻璃中的速度越小，则A 的速度较小，A 正确；由于A 的频率大于B 的频率，由公式c ＝λf 可以判断C 正确；结合临界角公式sin C ＝1n，折射率越大，临界角越小，A 的临界角小，所以D 错误．答案： AC11．如图所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB .(1)求介质的折射率．(2)折射光线中恰好射到M点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射．解析：依题意作出光路图，如下图所示(1)由几何知识可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°，根据折射定律得n＝sin i sin r代入数据解得n＝3 (2)不能．答案：(1) 3 (2)不能。
【人教版】物理选修(3-4)：13-2《全反射》课时精练(含答案)
【金版教程】高中物理 13-2 全反射课时精练 新人教版选修3-41. 关于全反射及其应用的认识，下列说法正确的是( )A ．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线B ．全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象C ．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射D ．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射E ．光纤通信是利用了光的折射原理解析：发生全反射时，折射光线消失，A 错，同理B 错；由发生全反射的条件可知C 错D 对；光纤通信是利用了光的全反射原理，E 错。
答案：D2. 如图，光线在空气和半圆形玻璃砖的界面处的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)( )A ．图乙、丁B ．图甲、丁C ．图乙、丙D ．图甲、丙解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得：C ＝arcsin 1n ＝arcsin 11.5＝41°49′，入射角50°大于临界角，将发生全反射。
答案：A3. 光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s ，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是( )A ．15°B ．30°C ．45°D ．60°解析：由n ＝c v ＝2，又因为sin C ＝1n ＝12，故C ＝30°。
答案：B4. 潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为θ，则所观察到的圆形半径为( ) A．h tanθB．h sinθC.htanθD.hsinθ解析：画出全反射光路图可知sin C＝sinθ，tanθ＝Rh，R＝h tanθ，A正确。
答案：A5.光导纤维的结构如图，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。
人教版选修3-4 第十三章第2节：全反射 课时练
荆门市龙泉中学2020年高二下学期物理选修3—4第十三章第2节：全反射 课时练一、选择题( )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( )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照反射回去．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n >2)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 和CB 边反射后，从AB 边的O ′点射出，则出射光线是A ．平行于AC 边的光线①B ．平行于入射光线的光线②C ．平行于CB 边的光线③D ．沿AB 边的光线④( )3．如图所示是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2.若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是A ．n 1<n 2，光通过光缆的时间等于n 1L cB ．n 1<n 2，光通过光缆的时间大于n 1L cC ．n 1>n 2，光通过光缆的时间等于n 1L cD ．n 1>n 2，光通过光缆的时间大于n 1L c( )4．某种介质对空气的折射率是2，一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Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)()5．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O 时，下列情况不可能发生的是()6．自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在自行车尾灯上，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．尾灯由透明介质做成，其外形如图所示．下列说法中正确的是A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射D．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射()7．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()8．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用．如图所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°，真空中光速c＝3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.则A．光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108m/sB．光在该有机玻璃中的折射率为1.8C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°D.若将该材料做成长300 km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s()9．如图所示，一个透明玻璃球的折射率为2，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是A．2 B．3 C．4 D．5()10．)如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是A．假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D．假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大()11．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()12．夏天，海面上的下层空气的温度比上层低．我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物()13．如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象二、非选择题14．如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．(1)求该玻璃棒的折射率；(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时能不能发生全反射．15.图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间．16.如图，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴(过球心O 与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴R 3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离．17.如图所示的圆柱形容器中盛满折射率n ＝2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L ＝2H ，在圆心正上方高度h 处有一点光源S ，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S 发出的光，h 应该满足什么条件？参考答案1C 2B 3D 4D 5B 6B 7A 8A 9B10ACD 11AD 12AC 13CD14. 答案 (1)2 (2)能 解析 (1)因为一细束单色光由MN 端面中点垂直射入，如图所示，可知光到达弧面EF 界面时入射角为45°，又因为恰好发生全反射，所以临界角C ＝45°，由sin C ＝1n可知， 该玻璃棒的折射率n ＝1sin C＝ 2. (2)若将入射光向N 端平移，第一次射到弧面EF 上的入射角将增大，即大于临界角45°，所以能发生全反射．15. 答案 (1)sin i ≤n 2－1 (2)n 2L c解析 (1)设光线在端面AB 上C 点的入射角为i ，折射角为r ，光路图如图所示 由折射定律有sin i ＝n sin r ①设该光线射向玻璃丝内壁D 点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ②式中θ是光线在玻璃丝内发生全反射的临界角，它满足n sin θ＝1③由几何关系得α＋r ＝90°④由①②③④得sin i ≤n 2－1⑤(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v ＝c n⑥ 光速在玻璃丝轴线上的分量为v x ＝v sin α⑦光线从玻璃丝端面AB 传播到另一端面所需时间为t ＝L v x⑧ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到另一端面所需的时间最长，此时sin α＝1n⑨ 由⑥⑦⑧⑨得t max ＝n 2L c. 16. 答案 (1)23R (2)2.74R 解析 (1)如图甲，从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角C 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离OA 为l . i ＝C ①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin C ＝1②由几何关系有sin i ＝l R ③ 联立①②③式并利用题给条件，得l ＝23R ④ (2)如图乙，设与光轴相距R 3的入射光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有n sin i 1＝sin r 1⑤设折射光线与光轴的交点为D ，在△OBD 中，由正弦定理有sin ∠BDO R ＝sin (180°－r 1)OD⑥ 由几何关系有∠BDO ＝r 1－i 1⑦sin i 1＝13⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OD ＝3(22＋3)5R ≈2.74R . 17. 答案 H >h ≥(3－1)H解析 要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S 发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像S ′，如图所示，当光射向水面时，入射角不大于临界角，光线才能射入空气中．则入射角i ≤C ，C 为全反射临界角，则有：sin C ＝1n根据几何关系得：sin i ＝L2(L 2)2＋(H ＋h )2，且L ＝2H解得：h ≥(3－1)H故H >h ≥(3－1)H .。
2017-2018学年人教版选修3-4 第十三章 2.全反射 作业4
课后训练1．关于全反射，下列说法中正确的是()。
A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线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，不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，在界面发生全反射2．很多公园的水池底部都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()。
3．两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(θ＞θ′)。
下列结论中正确的是()。
A．光束b的频率比光束a低B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大4. 在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。
有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。
已知玻璃的折射率为1.5 ，则光束在桌面上形成的光斑半径为()。
A．r B．1.5r C．2r D．2.5r5．△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。
a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。
由此可知()。
A．棱镜内a光的传播速度比b光的小B．棱镜内a光的传播速度比b光的大C．a光的波长比b光的长D．a光的频率比b光的高6．光导纤维的结构如图，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中正确的是()。
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7．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则()。
人教版 高二物理 选修3-4 第十三章 第二节 全反射 练习(含答案)
光的全反射测试题一.选择题1．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．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C．用光导纤维传输光信号、图象信号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2.假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比（）。
A、将提前B、将延后C、在某些地区将提前，在另一些地区将延后D、不变3.光在某种玻璃中的速度是×108m/s，若使光由空气射入这种玻璃，且使折射光线与反射光线之间成90°角，则入射角应是（）A、30°B、60°C、45°D、90°4.一条光线从空气射入折射率为的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分光被折射，则反射光线与折射光线的夹角是（）A、75°B、90°C、105°D、120°5．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为 [ ]A．小于42° B．小于60° C．小于90° D．无折射光线6．如图1所示，一条光线从空气中垂直射到镜界面BC上，棱镜的折射率为，临界角为45°，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为（）A、30°B、45°C、60°D、90°7．如图2是光在A、B、C三种介质中传播时发生全反射和折射的情况，已知M、N 两界面平行，光在这三种介质中的速度分别是vA、vB、vC，则有（）A、vA＞vB＞vCB、vA＜vC＜vBC、vA＞vC＞vBD、vC＞vA＞vB8．一只空玻璃试管插入水中，看上去比充满水的试管插入水中要亮一些，这是因为光在（）A、玻璃跟空气的界面上发生全反射B、水跟玻璃的界面上发生镜面反射C、水跟玻璃的界面上发生镜面反射D、玻璃跟空气的界面上发生漫反射9.关于全反射，下列说法中正确的是（）A、光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象B、光线从光疏介质射向光密介质时，一定不会发生全反射现象C、当光线由光密介质射向光疏介质，且入射角恰等于临界角时，折射线沿两种介质的分界面传播D、发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线，只有反射光线10.在发生光的折射现象时，下列关于光的物理量发生变化的有（）A、速率B、频率C、波长D、强度11.红光在水中的波长和绿光在真空中的波长相等，已知水对红光的折射率为，则红光和绿光在水中频率之比是（）A、9:16B、3:4C、4:3D、不能确定12.光由真空射向某一介质，当入射角逐渐增大时，介质的折射率将（）A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．保持不变13.如图20-20所示，一条光线从某一介质射入空气时，入射光线与界面的夹角为60°，折射光线与界面的夹角为30°，则该介质的折射率为（）A．1.73 B．0.87 C．0.58 D．214.若某一介质的折射率较大，那么（）A．光由空气射入该介质时折射角较大B．光由空气射入该介质时折射角较小C．光在该介质中的速度较小D．光在该介质中的速度较小1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14二.填空题15.玻璃的折射率为1.62，水晶的折射率为1.55，其中光在________中的传播速度大，光垂直通过厚度相同的玻璃和水晶所用时间比为________，如果光垂直通过玻璃和水晶的时间相同，那么它们的厚度之比是________。
最新人教版高中物理选修3-4教学案：第十三章 第2节 全反射含答案
第2节全反射一、光疏介质和光密介质光疏介质 光密介质 定义 折射率较小的介质 折射率较大的介质 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小 折射特点光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角 光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角二、全反射1．全反射及临界角的概念 (1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，折射光线就会消失，只剩下反射光线的现象。
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角。
用字母C 表示。
2．全反射的条件要发生全反射，必须同时具备两个条件：(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．临界角与折射率的关系光由介质射入空气(或真空)时，sin C ＝1n(公式)。
1.光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角。
2．临界角：折射角为90°时的入射角。
3．发生全反射的条件：(1)光从光密介质射入光疏介质；(2)入射角大于或等于临界角。
4．光从介质射入空气(真空)时临界角与折射率的关系：sinC ＝1n。
5．全反射棱镜和光导纤维都利用了光的全反射。
三、全反射的应用1．全反射棱镜(1)形状：截面为等腰直角三角形的棱镜。
(2)光学特性：①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全反射，光线垂直于另一直角边射出。
②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全反射，使光的传播方向改变了180°。
2．光导纤维及其应用(1)原理：利用了光的全反射。
(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大，光传播时在内芯与外层的界面上发生全反射。
(3)主要优点：容量大、能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等。
1．自主思考——判一判(1)密度大的介质就是光密介质。
(×)(2)两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质。
人教版 选修3-4 高二(下 )第十三章 2.全反射 课后作业
人教版 选修3-4 高二（下 ）第十三章 2.全反射 课后作业一、单选题1. 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，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，它也随你靠近而后退。
对此现象正确的解释是（）A．出现的是“海市蜃楼”，是由光的折射造成的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，使地表温度升高，折射率小，发生全反射2. 有一束波长为的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为，折射角为，则下列说法正确的是（）A ．介质的折射率是B ．这束光在介质中传播的速度是C ．这束光的频率是D ．这束光发生全反射的临界角是3. 如图所示，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射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A．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4. 如图所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2．若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，则下列判断中正确的是( )A．n1< n2，光通过光缆的时间等于B．n1< n2，光通过光缆的时间大于C．n1> n2，光通过光缆的时间等于D．n1> n2，光通过光缆的时间大于5. 如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的（）A ．B ．C ．D ．器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度。
高中物理选修3-4课时作业14：13.2 全反射
2 全反射一、选择题考点一对全反射的理解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[答案] C[解析]发生全反射时折射光线消失，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．2．(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]AD3.(多选)(2018·厦门一中高二下学期期中)夏天，海面上的下层空气的温度比上层低．我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图1所示，下列说法中正确的是()图1A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物[答案]AC[解析]由题意，夏天海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，折射率也比上层大，故A正确，B错误；我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的．远处的景物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．可见，题图中A是全反射形成的蜃景，B是景物，故C正确，D错误．4．(多选)如图2所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则()图2A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象[答案]CD[解析]在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，则选项C正确；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D正确．5．(2018·北京101中学高二下学期期中)如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是()[答案] B[解析]当光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，所以A可能发生，B不可能发生；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射又有折射，折射角大于入射角，C是可能发生的；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于或等于临界角，会发生全反射，光线就不能进入空气，D可能发生．考点二全反射棱镜6．自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在自行车尾灯上，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．尾灯由透明介质做成，其外形如图3所示．下列说法中正确的是()图3A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射D．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射[答案] B考点三光导纤维7．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[答案] A[解析] 光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A 对．8．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用．如图5所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B 、C 为圆上两点，一束单色光沿AB 方向射入，然后从C 点射出，已知∠ABO ＝127°，∠BOC ＝120°，真空中光速c ＝3×108m/s ，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.则( )图5A ．光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108m/sB ．光在该有机玻璃中的折射率为1.8C ．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°D.若将该材料做成长300 km 的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s[答案] A[解析] 根据折射定律得：n ＝sin (180°－127°)sin30°＝0.80.5＝1.6，则光在该有机玻璃中传播的速度为v ＝c n ＝3×1081.6m /s ＝1.875×108 m/s ，故A 正确，B 错误；根据sin C ＝1n 得，sin C ＝11.6＝0.625<sin53°，所以发生全反射的临界角不是53°，故C 错误；当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的最短时间t ＝L v ＝nL c ＝1.6×3×1053×108s ＝1.6×10－3s ，故D 错误． 考点四 全反射的应用9．如图6所示，一个透明玻璃球的折射率为2，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是( )图6A ．2B ．3C ．4D ．5[答案] B[解析] 设光在该玻璃球中发生全反射的临界角是C ，则sin C ＝1n ＝22，解得C ＝45°；光在玻璃球中的折射率n ＝sin45°sin θ，解得θ＝30°.光路图如图所示，所以共3条光线射出玻璃球．二、非选择题10．如图7所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出．图7(1)求该玻璃棒的折射率；(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．[答案](1)2(2)能[解析](1)因为一细束单色光由MN端面中点垂直射入，如图所示，可知光到达弧面EF界可知，该玻璃面时入射角为45°，又因为恰好发生全反射，所以临界角C＝45°，由sin C＝1n棒的折射率n＝1＝ 2.sin C(2)若将入射光向N端平移，第一次射到弧面EF上的入射角将增大，即大于临界角45°，所以能发生全反射．11.图8为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L ，折射率为n ，AB 代表端面．已知光在真空中的传播速度为c .图8(1)为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB 上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面所需的最长时间．[答案] (1)sin i ≤n 2－1 (2)n 2L c[解析] (1)设光线在端面AB 上C 点的入射角为i ，折射角为r ，光路图如图所示由折射定律有sin i ＝n sin r ①设该光线射向玻璃丝内壁D 点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ②式中θ是光线在玻璃丝内发生全反射的临界角，它满足n sin θ＝1③由几何关系得α＋r ＝90°④由①②③④得sin i ≤n 2－1⑤(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v ＝c n⑥ 光速在玻璃丝轴线上的分量为v x ＝v sin α⑦光线从玻璃丝端面AB 传播到另一端面所需时间为t ＝L v x⑧ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到另一端面所需的时间最长，此时sin α＝1n⑨ 由⑥⑦⑧⑨得t max ＝n 2L c. 12.(2017·全国卷Ⅲ)如图9，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴(过球心O 与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：图9(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴R 3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离． [答案] (1)23R (2)2.74R[解析] (1)如图甲，从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角C 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离OA 为l .i ＝C ①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin C ＝1②由几何关系有sin i ＝l R③ 联立①②③式并利用题给条件，得l ＝23R ④ (2)如图乙，设与光轴相距R 3的入射光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有n sin i 1＝sin r 1⑤设折射光线与光轴的交点为D ，在△OBD 中，由正弦定理有sin ∠BDO R ＝sin (180°－r 1)OD⑥ 由几何关系有∠BDO ＝r 1－i 1⑦sin i 1＝13⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OD ＝3(22＋3)5R ≈2.74R .。
人教版选修3-4 13.2 全反射 作业
13.2全反射作业1.关于全反射,下列叙述正确的是()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：全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质和入射角大于等于临界角,二者缺一不可,故选项B、D错误,C正确;发生全反射时,折射光线全部消失,只剩下反射光线,选项A错误。
答案：C2.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为1.5)()A.图乙、丙、丁B.图乙、丁C.图乙、丙D.图甲、丙解析：题图甲、乙情景中,光由空气进入玻璃,由光疏介质进入光密介质,应有θ1>θ2,乙正确,甲错误;题图丙、丁情景中,光由玻璃进入空气中,sin C=1n=23<√22=sin45°,即C<45°,即入射角大于临界角,应发生全反射,丙错误,丁正确。
答案：B3.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。
下列说法正确的是()A.光从真空射入介质后,频率不变B.此介质的折射率等于√2C.入射角大于45°时可能发生全反射现象D.入射角小于30°时可能发生全反射现象解析：光的频率由光源决定,在传播过程中频率不变,选项A 正确;由折射定律n=sinθ1sinθ2=sin45°sin30°=√2,选项B 正确;发生全反射的临界角C=arcsin 1n=45°,只有当光线从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象,所以选项C 、D 错误。
答案：AB 4.如图所示,半径为R 的半圆形透明材料,折射率n=2.0。
一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入,则下列说法正确的是( )A.所有光线都能透过这种材料B.只有距圆心O 两侧R 2范围内的光才能通过 C.射出的光束会形成发散光束 D.射出的光束会形成会聚光束解析：平行光射到底面时,光线与界面垂直,方向不变,继续射到球面时,距圆心D 两侧R 2范围内的光线入射角小于临界角C=arcsin 1n=30°,发生折射形成会聚光束,范围外的光线入射角大于或等于临界角发生全反射。
人教版物理选修3-4作业课件：13-2 全反射
6．华裔科学家高锟获得过 2009 年诺贝尔物理奖，他被誉为“光 纤通信之父”．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结 构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光 导纤维的说法中正确的是( AD )
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
5.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的 轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示．有 一半径为 r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴 与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为 1.5，则光束在桌面上形成的光 斑半径为( C )
A．r C．2r
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 v＝λf 知波长变大，故 B 错误．远处水面下景物的光线射到 水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射， 光线不能射出水面，因而看不见，故 C 正确．近处水面下景物的光线射 到水面处，入射角较小，反射光较弱而折射光较强，射出水面而进入人 眼睛中的能量较多，故 D 错误．
4．如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空 气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为 1.5)( A )
A．图乙、丁 C．图乙、丙
B．图甲、丁 D．图甲、丙
解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖 射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得 C＝arcsinn1＝ arcsin11.5＝41°49′，入射角 50°大于临界角，将发生全反射．
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课后训练
基础巩固
160°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)()
甲
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，其框外光线如图甲所示。
方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜。
图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图甲效果的是()
乙
3．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的。
如图所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面夹角为α由内芯射向外层，要在界面上发生全反射，必须满足的条件是()
A．n1＞n2，α小于某一值B．n1＜n2，α大于某一值
C．n1＞n2，α大于某一值D．n1＜n2，α小于某一值
4．下列说法正确的是()
A．潜在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像将比物体所处的实际位置低
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传播信息的
C．玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮，是由于光的全反射
D．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气折射率比下层空气折射率大
能力提升
5．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。
已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边BC的中点，则()
A
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，光速变小
D ．从F 点出射的光束与入射到
E 点的光束平行
6．如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC ，∠A 为直角。
此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射。
该棱镜材料的折射率为________。
(填入正确选项前的字母)
C.3
2
7．如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直于PQ 端面射出。
(1)求该玻璃棒的折射率。
(2)若将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时____(选填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。
8．“光纤之父”华裔科学家高琨成功利用光束在长度超过100千米以上的玻璃纤维中传递信息，他的这项研究彻底改变了现代通信。
如图所示，一根长为L 的直光导纤维，它的折射率为n 。
光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的光速为c )
参考答案
1. 答案：D 点拨：由题意知，光由光密介质射向了光疏介质，由sin C ＝
1
n 得C ＝45°＜θ1＝60°，故此时光在两介质的界面处会发生全反射，只有反射光线，没有折射光
线，故D 选项正确。
2. 答案：B 点拨：四个选项产生光路效果如图所示：
则可知B 项正确。
3. 答案：A 点拨：要使光信号在内芯与外层的界面上发生全反射，必须让内芯的折射率n 1大于外层的折射率n 2，同时入射角须大于或等于临界角，故α应小于某一值。
4. 答案：BC 点拨：由于光的折射，在水中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像比物体实际位置高，A 错误。
光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，B 正确。
玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮是光在裂缝处发生全反射造成的，C 正确，海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率小，D 错误。
5. 答案： AC 点拨：在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，A 正确；由光路的可逆性可知，在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错；由公式v ＝
c
n
，可知C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错。
6. 答案：A 点拨：根据折射率定义有，sin ∠1＝n sin ∠2，n sin ∠3＝1，已知∠1＝45°，
又∠2＋∠3＝90°，解得：n
7. 答案：(2)能 点拨：(1)如图所示，单色光照射到EF 弧面上时恰好发生全反射，由全反射的条件可知
C ＝45°① 由折射定律得 n ＝
sin 90sin C
②
联立①②式解得
n
(2)当入射光向N 端移动时，光线在EF 面上的入射角将增大，所以能发生全反射。
8. 答案：2n L
c
点拨：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象。
要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小。
光导纤维的临界角满足为sin C ＝
1n。
光在光导纤维中传播的路程最长为d ＝sin L
C
＝n L 。
光在光导纤维中传播的速度为v ＝
c n。
所需最长时间为t m ax ＝2d nL n L
c v c n
==。