发生全反射的临界角
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人 教 版 物 理
表格中的数据判断)
( )
第十三章 光
色光
折射率 临界角 40.75° 40.88° 41.17° 41.23° 41.34° 41.37°
A.紫光最先消失，最后只剩下红光和橙光
紫 1.532
蓝 1.528
绿 1.519
黄 1.517
橙 1.514
红 1.513
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B．紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光
能传光、传像，就是利用了光的全反射现象．
第十三章 光
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
质量的宽带光纤通信网络．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折射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的反射和折射原理 )
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第十三章 光
sinC 图中 Δr＝dtanC＝d cosC
2 n －1 1 而 sinC＝n，则 cosC＝ n
d 所以 Δr＝ 2 . n －1 d 故应贴圆纸片的最小半径 R＝r＋Δr＝r＋ 2 . n －1
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第十三章 光
某棱镜顶角θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从 棱镜的一个侧面射入，通过棱镜折射后从另一个侧面射出， 在光屏幕上形成由红到紫的彩色光带，如图所示，当入射 角θ1逐渐减小到零的过程中，彩色光带变化的情况是(根据
C．红光最先消失，最后只剩下紫光和蓝光 D．红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光和绿光
第十三章 光
答案：A
解析：各种色光均以相同的入射角射向某种介质时， 由于介质对不同色光的折射率不同，则折射角就不同．介 质对它的折射率越大，在AB界面上折射时的折射角越小， 而在AC界面上对应的入射角越大，当入射角减小时，折射
)
第十三章 光
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第十三章 光
解析：在玻璃砖的下边，由于光是从光密介质到光疏
介质，因此在这个面上有可能发生光的折射，如果入射角 大于临界角，则发生全反射．由光的折射定律和全反射的 知识，很容易看出①④图正确，故正确答案为D. 答案：D
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第十三章 光
如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃 砖，下列说法正确的是 ( )
第十三章 光
沙漠中的旅行者急于找到水源时，有时会意外地看到
前方有一片晶莹的“水面”，而当他们向前走去时，“水 面”却是可望而不可即，原来这就是“蜃景”．这种现象 是怎样形成的呢？
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第十三章 光
1．不同介质的折射率 不同 ，把折射率小的介质称 为 光疏 介质，折射率大的介质称为 光密 介质，光疏介质
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乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为
C 的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都 小于 C.里．
第十三章 光
1 由公式 sinC＝n和水的折射率 n＝1.33， 可求得临界角 1 C＝arcsin ＝48.8° 1.33 设圆锥的顶角为 θ，则有 θ＝2C＝97.6°
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第十三章 光
解析：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1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
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(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、三角函数关系、反射定律等进行判 断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算．
第十三章 光
一束光线由空气射入截面为半圆形的玻璃砖，再由 玻璃砖射出，入射光线的延长线沿半径，则如图所示的光 路图正确的是
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(
A．①② C．③④ B．②③ D．①④
水或玻璃中的气泡为何特别明亮？ 解析：水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃 照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到 人的眼晴中，光的能量大了，人就会感觉特别明亮.
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第十三章 光
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． ②光纤通信
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全反射现象在通信中有重要的作用，光导纤维之所以
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D ．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻
璃丝 答案：AD 解析：光纤通信利用了光的全反射原理来传递信息.
第十三章 光
(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质 进入光疏介质． (2)若光由光密介质进入光疏介质时，则根据sinC＝
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确定临界角，看是否发生全反射．
与光密介质是 相对 的．
2．全反射现象的发生条件是 光从光密介质射向光 疏介质 ； 入射角大于临界角 ．
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第十三章 光
不同介质的折射率不同，我们把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． 根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空
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气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏
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．
第十三章 光
如图2所示．
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第十三章 光
如图所示，在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现 在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？
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第十三章 光
答案：97.6°
解析：岸上所有景物发出的光，射入水中时入射角分 布在 0°到 90°之间．根据光路可逆的原理，射入水中后 的折射角在0°至临界角之间． 可以求出光从水中射向空气的临界角 C.如图所示，几
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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产生全反射
第十三章 光
答案：BCD
解析：通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，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，折射角一定大于入射角， 所以一定会发生全反射.
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光在AC面上的入射角增大．当入射角减为零时，所有光线
到AC面上时入射角均为 θ＝41.30°，结合上表可知：紫、 蓝、绿、黄四色光均在AC面发生全反射，且紫光最先消失， 故选项A正确.
第十三章 光
在海面平静的日子，站在海边有时可以看到远处的 空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象，这就 是“海市蜃楼”．这种现象是怎样形成的呢？
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介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角.
第十三章 光
(1)定义 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
时对应的入射角叫做临界角． (2)发生全反射的条件 ①发生全反射现象必须满足的两个条件 一是光由光密介质射向光疏介质；二是入射角大于或
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第十三章 光
在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个 半径为r的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见这个圆 形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴
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纸片的最小半径应为多大？
第十三章 光
解析：根据题述，光路如图所示，图中，S点为圆形
发光面边缘上一点．由该点发出的光线能射出玻璃板的范 围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就 不能射出玻璃板了．
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等于临界角．
第十三章 光
②临界角的计算
光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角，C 与介质的折射率n的关系是sinC＝ 特别提醒： 1 ．光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对
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的意义．
2 ．光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是 它的密度大小．
第十三章 光
表格中的数据判断)
( )
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色光
折射率 临界角 40.75° 40.88° 41.17° 41.23° 41.34° 41.37°
A.紫光最先消失，最后只剩下红光和橙光
紫 1.532
蓝 1.528
绿 1.519
黄 1.517
橙 1.514
红 1.513
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B．紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光
能传光、传像，就是利用了光的全反射现象．
第十三章 光
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
质量的宽带光纤通信网络．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折射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的反射和折射原理 )
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第十三章 光
sinC 图中 Δr＝dtanC＝d cosC
2 n －1 1 而 sinC＝n，则 cosC＝ n
d 所以 Δr＝ 2 . n －1 d 故应贴圆纸片的最小半径 R＝r＋Δr＝r＋ 2 . n －1
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某棱镜顶角θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从 棱镜的一个侧面射入，通过棱镜折射后从另一个侧面射出， 在光屏幕上形成由红到紫的彩色光带，如图所示，当入射 角θ1逐渐减小到零的过程中，彩色光带变化的情况是(根据
C．红光最先消失，最后只剩下紫光和蓝光 D．红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光和绿光
第十三章 光
答案：A
解析：各种色光均以相同的入射角射向某种介质时， 由于介质对不同色光的折射率不同，则折射角就不同．介 质对它的折射率越大，在AB界面上折射时的折射角越小， 而在AC界面上对应的入射角越大，当入射角减小时，折射
)
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第十三章 光
解析：在玻璃砖的下边，由于光是从光密介质到光疏
介质，因此在这个面上有可能发生光的折射，如果入射角 大于临界角，则发生全反射．由光的折射定律和全反射的 知识，很容易看出①④图正确，故正确答案为D. 答案：D
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第十三章 光
如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃 砖，下列说法正确的是 ( )
第十三章 光
沙漠中的旅行者急于找到水源时，有时会意外地看到
前方有一片晶莹的“水面”，而当他们向前走去时，“水 面”却是可望而不可即，原来这就是“蜃景”．这种现象 是怎样形成的呢？
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第十三章 光
1．不同介质的折射率 不同 ，把折射率小的介质称 为 光疏 介质，折射率大的介质称为 光密 介质，光疏介质
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乎贴着水面射入水里的光线，在潜水员看来是从折射角为
C 的方向射来的，水面上其他方向射来的光线，折射角都 小于 C.里．
第十三章 光
1 由公式 sinC＝n和水的折射率 n＝1.33， 可求得临界角 1 C＝arcsin ＝48.8° 1.33 设圆锥的顶角为 θ，则有 θ＝2C＝97.6°
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第十三章 光
解析：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1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
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(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、三角函数关系、反射定律等进行判 断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算．
第十三章 光
一束光线由空气射入截面为半圆形的玻璃砖，再由 玻璃砖射出，入射光线的延长线沿半径，则如图所示的光 路图正确的是
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(
A．①② C．③④ B．②③ D．①④
水或玻璃中的气泡为何特别明亮？ 解析：水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经水或玻璃 照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到 人的眼晴中，光的能量大了，人就会感觉特别明亮.
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第十三章 光
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． ②光纤通信
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全反射现象在通信中有重要的作用，光导纤维之所以
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D ．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻
璃丝 答案：AD 解析：光纤通信利用了光的全反射原理来传递信息.
第十三章 光
(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质 进入光疏介质． (2)若光由光密介质进入光疏介质时，则根据sinC＝
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确定临界角，看是否发生全反射．
与光密介质是 相对 的．
2．全反射现象的发生条件是 光从光密介质射向光 疏介质 ； 入射角大于临界角 ．
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不同介质的折射率不同，我们把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． 根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质(例如由空
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气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏
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．
第十三章 光
如图2所示．
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第十三章 光
如图所示，在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现 在一个倒立的圆锥里，为什么？这个圆锥的顶角是多大？
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第十三章 光
答案：97.6°
解析：岸上所有景物发出的光，射入水中时入射角分 布在 0°到 90°之间．根据光路可逆的原理，射入水中后 的折射角在0°至临界角之间． 可以求出光从水中射向空气的临界角 C.如图所示，几
人 教 版 物 理
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产生全反射
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答案：BCD
解析：通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，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，折射角一定大于入射角， 所以一定会发生全反射.
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光在AC面上的入射角增大．当入射角减为零时，所有光线
到AC面上时入射角均为 θ＝41.30°，结合上表可知：紫、 蓝、绿、黄四色光均在AC面发生全反射，且紫光最先消失， 故选项A正确.
第十三章 光
在海面平静的日子，站在海边有时可以看到远处的 空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象，这就 是“海市蜃楼”．这种现象是怎样形成的呢？
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介质(例如由水射入空气)时，折射角大于入射角.
第十三章 光
(1)定义 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
时对应的入射角叫做临界角． (2)发生全反射的条件 ①发生全反射现象必须满足的两个条件 一是光由光密介质射向光疏介质；二是入射角大于或
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第十三章 光
在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个 半径为r的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见这个圆 形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴
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纸片的最小半径应为多大？
第十三章 光
解析：根据题述，光路如图所示，图中，S点为圆形
发光面边缘上一点．由该点发出的光线能射出玻璃板的范 围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就 不能射出玻璃板了．
人 教 版 物 理
等于临界角．
第十三章 光
②临界角的计算
光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角，C 与介质的折射率n的关系是sinC＝ 特别提醒： 1 ．光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对
人 教 版 物 理
的意义．
2 ．光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是 它的密度大小．
第十三章 光