高中物理 人教版选择性必修一第四章 2 全反射
设光线射到AE面上的D点，由几何关系得OD∥BE，
由几何知识可知光线在AE面上的入射角为θ＝45°.
又
sin
C＝1n＝
1＝ 2
22，所以
C＝45°.
因为θ＝45°，故光线在AE面上发生全反射，由几何
知识可知，光线将垂直BE面射出，其光路图如图所示.
二、全反射棱镜 导学探究 如图3所示，已知玻璃的折射率为1.5，图甲中当光线垂直BC 面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？图乙中当 光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？ 答 案 45° 能 发 生 全 反 射 45° 能发生全反射
则此介质的折射率为
A. 1＋sin 2θ
B. 1＋cos 2θ
C. 1＋cos2 θ
√D. 1＋sin2 θ
图7
解析 如图所示.光线在右端界面上发生折射， 入射角为90°－C，折射角为θ，
所以折射率
n＝sins9i0n°－θ C＝csoins
θ C.
又因为 sin C＝1n，
所以由以上两式联立解得 n＝ 1＋sin2θ.
(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象.( × ) (2)光密介质是指密度大的介质.( × ) (3)制作全反射棱镜的材料的折射率一定大于 2 .( × ) (4)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质.( √ ) (5)光在光纤中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射.( √ )
2.一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则
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
图1
√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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
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，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.
第四章 光
学习目标
1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性. 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的
光路图. 4.了解全反射棱镜和光导纤维.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
梳理教材 夯实基础 探究重点 提升素养 随堂演练 逐点落实 课时对点练
命题角度1 对全反射的理解 例1 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)
√
解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质， 由 sin C＝1n＝ 22，得 C＝45°＜θ＝60°， 故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线， 故选项D正确.
1234
4.(全反射的计算)(2019·绵阳市东辰国际学校期中考试)为了表演“隐形
的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚
大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图11所示.已知水的折射率为
4 3
，
为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大
距离h为
√A.
7 3r
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9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
图9
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
图3
知识深化
全反射棱镜改变光路的几种情况
入射方式 项目
方式一
光路图
入射面
AB
全反射面
AC
光线方向改变角度
90°
方式二
AC AB、BC
180°
方式三
AB AC 0°(发生侧移)
例3 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4所示.方框内有两 个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱 镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是
图8
√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
1234
2.(全反射棱镜的应用)(2018·包头九中高二下期末)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
答案 不正确.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质.而水相对 玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射.
知识深化
1.光疏介质和光密介质 (1)光疏介质和光密介质的比较
光疏介质 光密介质
光的传播速度 大 小
折射率 小 大
(2)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断谁是光疏介质或光 密介质. (3)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.例如， 酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质. 2.全反射 (1)全反射的条件： ①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.
4 B.3r
3 C.4r
7 D. 7 r
图11
1234
解析 只要从大头针末端发出的光线射到 圆形薄软木片边缘界面处能够发生全反射， 从水面上就看不到大头针，如图所示， 根据图中几何关系有 sin C＝ r2r＋h2＝1n＝34， 所以 h＝ 37r，选项 A 对.
1234
课时对点练
基础对点练
考点一 对全反射的理解
图4
√
解析 四个选项的光路图如图所示： 可知B项正确.
三、光导纤维 1.构造及传播原理 (1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微 米，如图5所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外 套的折射率.
图5
(2)传播原理：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信号，光信号又可以转换成电信号， 进而变为声音、图像.
1.(多选)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，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是
√A.从玻璃射入水晶 √C.从玻璃射入水中
B.从水射入二硫化碳
√D.从水晶射入水
解析 发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质 折射率较大，光疏介质折射率较小，故A、C、D正确.
(2)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，即折射光线的能 量减小，反射光强度增强，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. 3.不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时， 频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射，说明频率越高的色光 在同一种介质中的折射率越大.
该介质的折射率为____2____；逐渐增大入射角，
光线将__能___(填“能”或“不能”)发生全反射；
若使光发生全反射，应使光从_介__质___射入_真__空__，
且入射角大于等于___4_5_°___.
图1
探究重点 提升素养 一、全反射 导学探究 当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会 发生全反射，这种说法正确吗？为什么？
以上是光从光导纤维射向真空时得到的折
射率，由于光导纤维包有外套，外套的折
射率比真空的折射率大，因此折射率要比 2
大些.
图6
例4 (2019·山东省第一次模拟)如图7所示，将由某种透明介质制成的
长直细圆柱体置于真空中.某种单色光在介质中传输，经过多次全反射
后从右端射出.若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，
2.光导纤维的折射率：设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入
光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝ 1 ，n＝ sin θ1 ，
n
sin θ2
C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝ n2－1.
由图6可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角 θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生 全反射，即解得n＝ .2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2.(多选)如图1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
随堂演练气中，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
(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，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 1
率n的关系是sin C＝ n. (3)全反射发生的条件
由几何知识可知光线在AE面上的入射角为θ＝45°.
又
sin
C＝1n＝
1＝ 2
22，所以
C＝45°.
因为θ＝45°，故光线在AE面上发生全反射，由几何
知识可知，光线将垂直BE面射出，其光路图如图所示.
二、全反射棱镜 导学探究 如图3所示，已知玻璃的折射率为1.5，图甲中当光线垂直BC 面入射时，光线到达AC面的入射角是多少？能否发生全反射？图乙中当 光线垂直AC面入射时，光线到达AB面的入射角是多少？能否发生全反射？ 答 案 45° 能 发 生 全 反 射 45° 能发生全反射
则此介质的折射率为
A. 1＋sin 2θ
B. 1＋cos 2θ
C. 1＋cos2 θ
√D. 1＋sin2 θ
图7
解析 如图所示.光线在右端界面上发生折射， 入射角为90°－C，折射角为θ，
所以折射率
n＝sins9i0n°－θ C＝csoins
θ C.
又因为 sin C＝1n，
所以由以上两式联立解得 n＝ 1＋sin2θ.
(1)入射角大于临界角就会发生全反射现象.( × ) (2)光密介质是指密度大的介质.( × ) (3)制作全反射棱镜的材料的折射率一定大于 2 .( × ) (4)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质.( √ ) (5)光在光纤中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射.( √ )
2.一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则
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
图1
√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
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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，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.
第四章 光
学习目标
1.知道光疏介质和光密介质，理解它们的相对性. 2.理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的
光路图. 4.了解全反射棱镜和光导纤维.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
梳理教材 夯实基础 探究重点 提升素养 随堂演练 逐点落实 课时对点练
命题角度1 对全反射的理解 例1 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)
√
解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质， 由 sin C＝1n＝ 22，得 C＝45°＜θ＝60°， 故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线， 故选项D正确.
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4.(全反射的计算)(2019·绵阳市东辰国际学校期中考试)为了表演“隐形
的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形薄软木片中心垂直插入一枚
大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图11所示.已知水的折射率为
4 3
，
为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大
距离h为
√A.
7 3r
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9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
图9
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
图3
知识深化
全反射棱镜改变光路的几种情况
入射方式 项目
方式一
光路图
入射面
AB
全反射面
AC
光线方向改变角度
90°
方式二
AC AB、BC
180°
方式三
AB AC 0°(发生侧移)
例3 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4所示.方框内有两 个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜.下列选项给出了两棱 镜的四种放置方式的示意图.其中能产生图中效果的是
图8
√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
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2.(全反射棱镜的应用)(2018·包头九中高二下期末)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
答案 不正确.要发生全反射必须是光从光密介质射向光疏介质.而水相对 玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射.
知识深化
1.光疏介质和光密介质 (1)光疏介质和光密介质的比较
光疏介质 光密介质
光的传播速度 大 小
折射率 小 大
(2)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断谁是光疏介质或光 密介质. (3)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.例如， 酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质. 2.全反射 (1)全反射的条件： ①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.
4 B.3r
3 C.4r
7 D. 7 r
图11
1234
解析 只要从大头针末端发出的光线射到 圆形薄软木片边缘界面处能够发生全反射， 从水面上就看不到大头针，如图所示， 根据图中几何关系有 sin C＝ r2r＋h2＝1n＝34， 所以 h＝ 37r，选项 A 对.
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课时对点练
基础对点练
考点一 对全反射的理解
图4
√
解析 四个选项的光路图如图所示： 可知B项正确.
三、光导纤维 1.构造及传播原理 (1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微 米，如图5所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外 套的折射率.
图5
(2)传播原理：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信号，光信号又可以转换成电信号， 进而变为声音、图像.
1.(多选)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，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是
√A.从玻璃射入水晶 √C.从玻璃射入水中
B.从水射入二硫化碳
√D.从水晶射入水
解析 发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质 折射率较大，光疏介质折射率较小，故A、C、D正确.
(2)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，即折射光线的能 量减小，反射光强度增强，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. 3.不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时， 频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射，说明频率越高的色光 在同一种介质中的折射率越大.
该介质的折射率为____2____；逐渐增大入射角，
光线将__能___(填“能”或“不能”)发生全反射；
若使光发生全反射，应使光从_介__质___射入_真__空__，
且入射角大于等于___4_5_°___.
图1
探究重点 提升素养 一、全反射 导学探究 当光从水中射向与玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会 发生全反射，这种说法正确吗？为什么？
以上是光从光导纤维射向真空时得到的折
射率，由于光导纤维包有外套，外套的折
射率比真空的折射率大，因此折射率要比 2
大些.
图6
例4 (2019·山东省第一次模拟)如图7所示，将由某种透明介质制成的
长直细圆柱体置于真空中.某种单色光在介质中传输，经过多次全反射
后从右端射出.若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，
2.光导纤维的折射率：设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入
光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝ 1 ，n＝ sin θ1 ，
n
sin θ2
C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝ n2－1.
由图6可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角 θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生 全反射，即解得n＝ .2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2.(多选)如图1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
随堂演练气中，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
(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，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 1
率n的关系是sin C＝ n. (3)全反射发生的条件
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人教版高中物理选择性必修1第4章第2节全反射课件
光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射, 由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率n。
解析:光信号由 A 点进入光导纤维后,沿 AO 方向照射到 O 点,此时 入射角α恰好等于临界角。由几何关系可得光在光导纤维中传播的 距离 l=sin 。 设介质的折射率为 n,光在此介质中的速度为 v,则有 sin α=sin C=1,n= ,而 vt=sin ,解得 n= 。
答案:
拓展提高
1、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
B 方式的示意图,其中能产生图甲效果的是( )
解析:四个选项产生光路效果如图所示。
拓展提高
2、已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、
D 射角是60°,则下列光路图正确的是(图中Ⅰ为空气,Ⅱ为介质)( )
解析:由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由 sin C=1
=
1 2
,得
C=45°<60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光
线,故选项D正确。
拓展提高
水流导光
将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。用激光水 平射向塑料瓶小孔入图，激光可由激光笔产生)，观察光的传播路径。
c 1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是( ) A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳 C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶
解析：折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密 介质,发生全反射的条件之一是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项C正 确。
解析:光信号由 A 点进入光导纤维后,沿 AO 方向照射到 O 点,此时 入射角α恰好等于临界角。由几何关系可得光在光导纤维中传播的 距离 l=sin 。 设介质的折射率为 n,光在此介质中的速度为 v,则有 sin α=sin C=1,n= ,而 vt=sin ,解得 n= 。
答案:
拓展提高
1、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
B 方式的示意图,其中能产生图甲效果的是( )
解析:四个选项产生光路效果如图所示。
拓展提高
2、已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、
D 射角是60°,则下列光路图正确的是(图中Ⅰ为空气,Ⅱ为介质)( )
解析:由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由 sin C=1
=
1 2
,得
C=45°<60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光
线,故选项D正确。
拓展提高
水流导光
将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。用激光水 平射向塑料瓶小孔入图，激光可由激光笔产生)，观察光的传播路径。
c 1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是( ) A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳 C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶
解析：折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密 介质,发生全反射的条件之一是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项C正 确。
物理人教版(2019)选择性必修第一册4.2全反射(共32张ppt)
（一）全反射棱镜
阅读课本，总结什么是全反射棱镜，有什么作用？
玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，
由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻
璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。
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
(4)作用：改变光的方向，可使光的传播方向改
变90°或180°
45
（一）全反射棱镜
（二）全反射棱镜的应用
潜
望
镜
（二）全反射棱镜的应用
自行车尾灯
（二）全反射棱镜的应用
对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反
射棱镜代替平面镜，以消除多余的像．
当然，如果在玻璃的前表面镀银，
就不会产生多个像，一般的平面镜都是
线从玻璃砖射出点的位置。
3
答案:(1) 2R (2)光线从 G 点射出时,lOG=l OC= R,射到 G 点的光有一部
2
分被反射,沿原路返回到达 C 点射出
课堂检测
解析:(1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角
恰好等于全反射的临界角θ,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从
光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由 G 点射出,如图乙所示。由反
3
射定律和几何关系得 lOG=lOC= 2 R
射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。
课堂检测
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
光线反射回去。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
角逐渐增大；反射光线亮度逐
物理人教版(2019)选择性必修第一册4.2全反射(共23张ppt)
解析：在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等
于临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图。由 全反射条件有 sin 1 ，由几何关系有OE=Rsinθ；若光线都能从上表面射出，光束
n
的宽度最大为l=2 OE，联立解得l= 2R 。
课堂课小结堂 小 结
当光由某种介质射入真空或空气时:
n sin 900 sin C 1
sin C
n
空气
C
玻璃
sin C 1 n
临界角C
临界角的正弦值与介质的折射率成反比。介质的折射率越大，临界角越小。
3.全反射条件
思考：光发生全反射现象需要具备哪些条件？
空气 玻璃
空气
C
玻璃
N
临界角C
⑴光从光密介质射入光疏介质； ⑵入射角等于或大于临界角。
n c n ν
s νt sinα
解得 n ct s
总结
●光导纤维问题，应抓住光从端面折射，继而折射光射到侧面发生全反射， 画出光路图，找出各角之间的关系。
●求光的传播时间t的一般思路： ⑴ vc n ⑵全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。
⑶ ts v
课堂评价
如图所示，一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直 径，O为圆心。玻璃的折射率为n＝ 2。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若 光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？
●光导纤维的结构是怎样的？ ●传播原理是什么？ 1.结构
光导纤维是非常细的玻璃丝，由内芯与外套两层组成，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。
于临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图。由 全反射条件有 sin 1 ，由几何关系有OE=Rsinθ；若光线都能从上表面射出，光束
n
的宽度最大为l=2 OE，联立解得l= 2R 。
课堂课小结堂 小 结
当光由某种介质射入真空或空气时:
n sin 900 sin C 1
sin C
n
空气
C
玻璃
sin C 1 n
临界角C
临界角的正弦值与介质的折射率成反比。介质的折射率越大，临界角越小。
3.全反射条件
思考：光发生全反射现象需要具备哪些条件？
空气 玻璃
空气
C
玻璃
N
临界角C
⑴光从光密介质射入光疏介质； ⑵入射角等于或大于临界角。
n c n ν
s νt sinα
解得 n ct s
总结
●光导纤维问题，应抓住光从端面折射，继而折射光射到侧面发生全反射， 画出光路图，找出各角之间的关系。
●求光的传播时间t的一般思路： ⑴ vc n ⑵全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。
⑶ ts v
课堂评价
如图所示，一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直 径，O为圆心。玻璃的折射率为n＝ 2。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若 光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？
●光导纤维的结构是怎样的？ ●传播原理是什么？ 1.结构
光导纤维是非常细的玻璃丝，由内芯与外套两层组成，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。
人教版高中物理选择性必修第1册精品讲义 4.2 全反射(学生版)
4.2 全反射课程标准课标解读1.知道光疏介质、光密介质,认识光的全反射现象。
2.知道产生全反射的条件,能解释全反射现象,会计算临界角。
3.知道全反射棱镜及其应用,初步了解光导纤维的工作原理。
1.认识光的全反射现象，知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解发生全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.知道全反射棱镜及其应用.4.了解光导纤维的工作原理及其在生产、生活中的应用知识点01 全反射现象1.光疏介质和光密介：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．光疏介质与光密介质是相对的．2.全反射现象定义：(1)临界角：光由光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°，这时的入射角叫做临界角．知识精讲目标导航(2)全反射现象：当光线由光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，就发生全反射现象，也叫做全内反射． 3.全反射的应用(1)全反射棱镜：截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射改变光路． (2)光导纤维：由折射率较大的内层纤芯和折射率较小的外面包层组成，光传播时在内层纤芯与外面包层的界面上发生全反射． 【即学即练1】(多选)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【即学即练2】(多选)光从介质a 射向介质b ，如果要在a ，b 介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是( ) A ． a 是光密介质，b 是光疏介质B ． 光在介质a 中的速度必须大于在介质b 中的速度C ． 光的入射角必须大于或等于临界角D ． 光的入射角必须小于临界角干性平行度：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度激光会聚一点，读取光盘上记录的信息等亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内聚集很大的能量用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，核工业中用激光激发核反应等【即学即练3】光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )A．n1＞n2，α大于某一值B．n1＜n2，α大于某一值C．n1＞n2，α小于某一值D．n1＜n2，α小于某一值考法01全反射1．光疏介质和光密介质能力拓展2．全反射现象(1)临界角：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，C ＝arcsin 1n .(2)全反射发生的条件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． (3)全反射现象中能量分配关系①折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增强．②当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减弱到零(即折射角为90°)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象．【典例1】如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BA C＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面．已知这种介质的折射率n＞2，则( )A．可能有光线垂直于AB边射出B．光线只能从BC边垂直射出C．光线只能从AC边垂直射出D．一定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出考法02全反射现象的应用1．全反射棱镜(1)构造：截面为等腰直角三角形的棱镜．(2)特点：①当光垂直于它的一个界面射入后，会在其内部发生全反射，比平面镜的反射率高，几乎可达100%；②反射面不必涂任何反光物质，反射失真小．2．光导纤维(1)原理：利用了光的全反射．(2)构造：光导纤维由内层纤芯和外面包层两层组成．内层纤芯的折射率比外面包层的大．光传播时在内层纤芯与外面包层的界面上发生全反射．(3)特点：容量大，能量损耗小、抗干扰能力强，保密性好等．【典例2】水中的空气泡、玻璃中的空气泡，看上去比较亮，对这一现象表述正确的是( )A．空气泡对光线有会聚作用B．空气泡对光线有发散作用C．从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的D．从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的分层提分题组A 基础过关练一、单选题1．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小，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大，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相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用2．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．从玻璃射入水中D．从水射入水晶3．华裔科学家高锟因在“有关光导纤维用于光学通信方面”取得了突破性成就而获得诺贝尔物理学奖。
新教材高中物理第四章光2全反射课件新人教版选择性必修第一册
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．故
B、D正确．
全反射的应用
1．全反射棱镜 截面为等腰直角三角形的棱镜，利用全反射_改__变__光__的__方__向__． 2．光导纤维 由折射率__较__大____的内芯和折射率___较__小___的外套组成，光传播时 在内芯与外套的界面上发生_全__反___射__．
变式1 光线在空气和玻璃的分界面上发生全反射的条件是 ( ) A．光从空气射到分界面上，入射角足够小 B．光从空气射到分界面上，入射角足够大 C．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大 D．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小 【答案】C 【解析】全反射是光从光密介质向光疏介质入射时入射角足够大时 才会发生的，玻璃是光密介质，空气是光疏介质，故C正确，A、B、D错 误．
对岸山峰和天空的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法中正确
的是
()
A．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 全反射
B．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小 C．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了 全反射，所以看不见 D．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而 折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼中 【答案】C
(3)光导纤维的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号 沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信．
素养点评：本探究通过对全反射应用的研究，培养“科学态度与责 任”素养．
光导纤维 精练3 由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以 光导纤维中用激光作为高速传输信息的载体．要使射到粗细均匀的圆形 光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面 射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所 用材料的折射率至少应为多少？
高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第四章光第2节全反射课件
（2）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。
2.应用：作为载体，传递信息 （1）光纤通信：容量大、衰减小、抗干扰性强； （2）内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。
本课小结
当堂检测
1.如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面，且AB∥CD。光 线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是（ A ） A.不可能发生全反射 B.有可能发生全反射 C.只要入射角i足够大就能发生全反射 D.不知玻璃折射率，无法判断
2. 优点： （1）反射率高，几乎可达100%； （2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。
3.应用：精密光学仪器中，如显微镜、单反相机、望远镜……
三、光导纤维
1.光导纤维： （1）原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃 射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在 有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
例：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？
解：几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。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为 2C的圆锥里。
二、全反射棱 镜
1.全反射棱镜：截面是等腰直角三角形。
镜。已知棱镜材料的折射率n= ，若不考虑入射光线在bc面上
的反射光，则有光线（ BD ）
A.从ab面射出
B.从ac面射出
C.从bc面射出，且与bc面斜交 D.从bc面射出，且与bc面垂直
解析：A错：由sin C
1 n
得sin C
2 2
，得全反射临界角C 45
2.应用：作为载体，传递信息 （1）光纤通信：容量大、衰减小、抗干扰性强； （2）内窥镜：检查人体胃、肠、气管等脏器的内部。
本课小结
当堂检测
1.如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面，且AB∥CD。光 线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是（ A ） A.不可能发生全反射 B.有可能发生全反射 C.只要入射角i足够大就能发生全反射 D.不知玻璃折射率，无法判断
2. 优点： （1）反射率高，几乎可达100%； （2）因反射面不必涂敷任何反射物质，故反射时失真小。
3.应用：精密光学仪器中，如显微镜、单反相机、望远镜……
三、光导纤维
1.光导纤维： （1）原理：当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃 射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在 有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
例：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？
解：几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。因此他认为水面以上所有的景物都出现在顶角为 2C的圆锥里。
二、全反射棱 镜
1.全反射棱镜：截面是等腰直角三角形。
镜。已知棱镜材料的折射率n= ，若不考虑入射光线在bc面上
的反射光，则有光线（ BD ）
A.从ab面射出
B.从ac面射出
C.从bc面射出，且与bc面斜交 D.从bc面射出，且与bc面垂直
解析：A错：由sin C
1 n
得sin C
2 2
，得全反射临界角C 45
物理人教版(2019)选择性必修第一册4.2全反射(共23张ppt)
【思考题】有一束激光（未画出），利用全反射棱镜（截面为等腰直角三角形）： 1.如何让光路改变90°？完成光路图； 2.如何让光路改变180°？完成光路图。 （提示：玻璃折射率对应的临界角为42°）
应用2——全反射棱镜
应用2——全反射棱镜
课堂总结
全反射
光疏介质与 光密介质
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。 光疏介质和光密介质是相对的。
选择性必修一 第四章 光
4.2全反射
猜想：折射光的存在问题
光从空气射入玻璃 猜想一：光从空气射入玻璃，一定有折射光线。
光从玻璃射入空气 猜想二：光从玻璃射入空气，入射角增大到特殊角度后， 折射光线消失。
探究：发生全反射的条件
猜想一：光从空气射入玻璃，一定有折射光线。 猜想二：光从玻璃射入空气，入射角增大到特殊角度后，折射光线消失。 问题一：若光线从直边沿圆心斜射入半圆形玻璃砖，改变入射角大小， 发生什么现象？可以验证哪个猜想？
问题六：水流导光，光路“弯曲”了吗？为什么？
观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径有什么特点？
应用1——光导纤维
光导纤维导光的原理： 当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射
向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是 光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。
实用光导纤维
有机玻璃
应用1——光导纤维
条件1：光从光密介质射入光疏介质 条件2：入射角大于或等于临界角
问题五：怎样计算光从折射率为n的某种介质射入空气（真空）时发生全 反射的临界角？
问题五：怎样计算光从折射率为n的某种介质射入空气（真空）发生的全 反射临界角？
n sin1 sin 90 = 1 sin2 sin C sin C
人教版选择性必修第一册课件4.2全反射2
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第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
『想一想』 夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠 会格外明亮，玻璃中的气泡从侧面看也是特别明 亮，这是什么道理呢？
解析：光照射露珠或经玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射， 有更多的光反射到人的眼睛中，光的能量大了，人就会感觉特别明亮。
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(3)主要优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、___保__密__性__好___等。
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第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
思考辨析
『判一判』
(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质。
(×)
(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射。
(×)
(3)光从玻璃射入空气中时能发生全反射。
(√)
第四章 光
如图所示，光由玻璃斜射向空气，若逐渐增加入射角，当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象，这种现象叫作全反射。
如图所示，光由玻璃斜射向空气，若逐渐增加入射角，当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象，这种现象叫作全反射。
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成。
①光由________介质射入________介质。
(3)主要优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、____________等。
目标体系构建 课前预习反馈 课内互动探究 核心素养提升 课堂达标检测 夯基提能作业
第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
目标体系构建
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第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
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第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
『想一想』 夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠 会格外明亮，玻璃中的气泡从侧面看也是特别明 亮，这是什么道理呢？
解析：光照射露珠或经玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射， 有更多的光反射到人的眼睛中，光的能量大了，人就会感觉特别明亮。
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第四章 光
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
思考辨析
『判一判』
(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质。
(×)
(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射。
(×)
(3)光从玻璃射入空气中时能发生全反射。
(√)
第四章 光
如图所示，光由玻璃斜射向空气，若逐渐增加入射角，当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象，这种现象叫作全反射。
如图所示，光由玻璃斜射向空气，若逐渐增加入射角，当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象，这种现象叫作全反射。
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成。
①光由________介质射入________介质。
(3)主要优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、____________等。
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第四章 光
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