四川省成都市选修1高中物理(完整版)全反射单元测试题
四川省成都市选修1高中物理(完整版)全反射单元测试题
一、全反射 选择题
1．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为两束单色光射出， a 、b 分别为两束单色光的出射点，下列说法正确的是（ ）
A ．a 光的频率小于 b 光的频率
B ．在空气中 a 光的波长小于b 光的波长。
C ．出射光束 a 、b 一定相互平行
D ．a 、b 两色光从同种玻璃射向空气时，a 光发生全反射的临界角大
2．很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于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 ( )
A ．
B ．
C ．
D ．
3．如图所示，AOB 为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO 面上的C 点，入射光线与AO 面的
夹角为30°，折射光线平行于BO 边，圆弧的半径为R ，C 点到BO 面的距离为
2
R ，AD ⊥BO ，∠DAO =30°，光在空气中的传播速度为c ，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖的折射率2
B．光线在AB圆弧面上出射时的折射角30°C．光线会在AB圆弧面上发生全反射
D．光在玻璃砖中传播的时间为2R c
4．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光，则（）
A．玻璃砖对a 光的折射率为1.5
B．玻璃砖对a 光的折射率为
2 2
C．b 光在玻璃中的传播速度比a 光大
D．b 光在玻璃中发生全反射的临界角比a光小
5．如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，从空气中沿半径方向射入玻璃半圆柱后，一部分光沿OA方向射出，另一部分光沿OB方向射出。则（）
A．OA为黄光，OB为紫光
B．OA为紫光，OA为黄光
C．OA为黄光，OB为复色光
D．OA为紫光，OB为复色光
6．如图所示，三束细光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光
.比较a、b、c三束光，可知( )
A．a为波长较长的光
B．当它们在真空中传播时，a光的速度最大
C．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小
D．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大
7．如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o 、半径为R 的扇形OAB 、一束平行光平行于横截面，以45o 入射角射到OA 上，OB 不透光，若考虑首次入射到圆弧AB 上的光，则AB 上有光透出的部分的弧长为（ ）
A ．16
R π B ．14
R π C ．13R π
D ．
5
12
R π 8．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子．涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a 、b 时两种不同频率的单色光，则两光
A ．在同种玻璃种传播，a 光的传播速度一定大于b 光
B ．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大
C ．分别照射同一光电管，若b 光能引起光电效应，a 光一定也能
D ．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a 光 9．如图为一玻璃球过球心的横截面，玻璃球的半径为R ，O 为球心，AB 为直径，来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB 。另一光线BN 恰好在N 点发生全反射，已知30ABM ∠=?，则（ ）
A ．光在玻璃球中的传播速度3
2
v c =
，c 为光速 B ．发生全反射时的临界角60C =?
C．球心到BN的距离为
3 d R =
D．球心到BN的距离为3
d R
=
10．如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面。已知材料的折射率n P A．光线在Q的下表面可能发生全反射 B．如果光线从Q的下表面射出，出射光线一定与入射到P的上表面的光线平行 C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ D．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定于大θ 11．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是 A．紫光、黄光、蓝光和红光 B．紫光、蓝光、黄光和红光 C．红光、蓝光、黄光和紫光 D．红光、黄光、蓝光和紫光 12．如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则 A．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的 干涉条纹间距 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失 13．如图所示，足够大的平行玻璃砖厚度为d，底面镀有反光膜CD，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点射出（B点图中未画出）。已知玻璃对该光线的折射率为2，c为光在真空中的传播速度，不考虑多次反射。则下列说法正确的是（） A．该光线在玻璃中传播的速度为c B．该光线在玻璃中的折射角为30° C．平行玻璃砖对该光线的全反射临界角为45° πD．为了使从A点以各种角度入射的光线都能从顶面射出，则底面反光膜面积至少为2 4d 14．白光是由多种单色光构成的，点光源S发出的一束白光由空气斜射到横截面为矩形acdb的玻璃砖上表面的O点，S、O和d三点位于同一直线上，θ为入射角，如图所示．则下列关于入射光线和折射光线的说法正确的是( ) A．当θ增大时，光可能在ab界面发生全反射 B．当θ增大时，光可能射到bd界面，并可能在bd界面发生全反射 C．射到cd界面的光，一定不能在cd界面发生全反射 D．射到cd界面的光，并从cd界面射出，射出的各种色光一定互相平行 15．在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状(如图所示)．已知此光纤长度为L，圆台对应底角为θ，折射率为n，真空中光速为c．现光从下方垂直射入下台面，则() A．光从真空射入光纤，光子的频率不变 B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为L c C．从上方截面射出的光束一定是平行光 D．若满足 1 sin n θ>，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出 16．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30 θ=?，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（） A．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 B．该棱镜的折射率为3 C．光在F点发生全反射 D．光从空气进入棱镜，波速变小 17．如图为边长为L的正三角形ABC是某玻璃砖的截面图，一束光线从AB边中点D射入玻璃砖内，折射光线恰好和底边BC平行，玻璃砖对该束光的折射率为3，真空中光速为c． A．光线射入玻璃砖后，光线的频率变小 B．该光线的入射角为60? C．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程为 3 4 L D．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最长时间为3 2 L c 18．如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°,已知桅杆到P点的水平距离为7m.( ) A．水的折射率为4 3 B．水的折射率为5 4 C．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为60°时，没有光从水面射出D．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，则船应向左行驶（62－3）m 19．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，其光路如右图所示，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20．如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为() A．B． C．D． 【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除 一、全反射选择题 1．BC 【解析】 【分析】 【详解】 A．做出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大。故A错误； B．a光的频率较大，则波长较小，故B正确； C．因为 解析：BC 【解析】 【分析】 【详解】 A．做出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大。故A错误； B．a光的频率较大，则波长较小，故B正确； C．因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行。故C正确； D．因为a光的折射率较大，根据 1 sin C n ，则知a光的临界角小。故D错误； 故选：BC 。 2．C 【解析】 【分析】 【详解】 蓝光折射率大于红光，故入射角首先达到蓝光的临界角，如果等于或大于这个临界角，蓝光发生全反射，出射光只剩红光，如果小于蓝光的临界角两束光都出射，但蓝光折射角将大于红光 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 蓝光折射率大于红光，故入射角首先达到蓝光的临界角，如果等于或大于这个临界角，蓝光发生全反射，出射光只剩红光，如果小于蓝光的临界角两束光都出射，但蓝光折射角将大于红光；因此AB 图错误，D 图错误的原因是红光也有反射光；只有C 图正确，故选C 。 3．D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．光路如图所示，由于折射光线CE 平行于BO ，因此光线在圆弧面上的入射点E 到BO 的距离也为，则光线在E 点的入射角α满足sinα=得 α=30° 由几何关系可知，∠ 解析：D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．光路如图所示，由于折射光线CE 平行于BO ，因此光线在圆弧面上的入射点E 到BO 的距离也为 2 R ，则光线在E 点的入射角α满足sinα=12得 α=30° 由几何关系可知，∠COE=90°，因此光线在C 点的折射角为 r =30° 由折射定律知，玻璃砖的折射率为 sin sin60 sin sin30i n r ? = ==? 选项A 错误； BC ．由于光线在E 点的入射角为30°，根据折射定律可知，光线在E 点的折射角为60°，光线不会在AB 圆弧面上发生全反射，选项BC 错误； D ．由几何关系可知 cos303R CE = = ?光在玻璃砖中传播的速度为 c v n = = 因此光在玻璃砖中传播的时间为 2CE R t v c = = 选项D 正确。 故选D 。 4．D 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．由折射定律可知，玻璃砖对光的折射率为 故AB 错误； C ．由题图可知玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，根据 可知在玻璃中光的传播速度比光小，故C 错误； D 解析：D 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．由折射定律可知，玻璃砖对a 光的折射率为 sin 45 sin 30n ? = =? 故AB 错误； C ．由题图可知玻璃砖对b 光的折射率大于对a 光的折射率，根据 c v n = 可知在玻璃中b光的传播速度比a光小，故C错误； D．玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，根据 1 sin C n = 可知b光在玻璃中发生全反射的临界角比a光的小，故D正确。 故选D。 5．C 【解析】 【分析】 【详解】 由图可知为反射光，故应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一束光发生的全反射，而黄光与紫光相比较，由知紫光的临界角要小，故紫光发生了全反射，故应为黄光，故C正确，A 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 由图可知OB为反射光，故OB应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一束光发生的 全反射，而黄光与紫光相比较，由 1 sinC n =知紫光的临界角要小，故紫光发生了全反射， 故OA应为黄光，故C正确，A、B、D错误； 故选C。 6．A 【解析】 【详解】 A．三种色光，a的偏折程度最小，知a的折射率最小，a的频率最小，根据，得a的波长最长，符合题意； B．三种色光在真空中传播时，速度相等，都等于光速，不符合题意； C．a的波长 解析：A 【解析】 【详解】 A．三种色光，a的偏折程度最小，知a的折射率最小，a的频率最小，根据 c f λ=，得a 的波长最长，符合题意； B ．三种色光在真空中传播时，速度相等，都等于光速，不符合题意； C ．a 的波长最长，再由双缝干涉的条纹间距： l x d λ?= 知a 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大，不符合题意； D ． 根据全反射公式： 1sin C n = 得：折射率越大，临界角越小，所以c 光的临界角最小，不符合题意 7．B 【解析】 【分析】 【详解】 根据折射定律有： 可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的 解析：B 【解析】 【分析】 【详解】 根据折射定律有： sin 45sin n r ? = 可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式： sin C = 得临界角为45°，如果AB 界面上的临界点为D ，此光线在AO 界面上点E 入射，在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为： 180°-（120°+45°）=15° 所以A 到D 之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为： 90°-（30°+15°）=45° 所以有光透出的部分的弧长为14 R π。 故选B 。 【点睛】 8．C 【解析】 【分析】 【详解】 A．由图可知，光线a的折射率大于b根据可以确定a光在同种玻璃中速度小于光速，故A错误； B．以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大，故B错误；C．根据 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 A．由图可知，光线a的折射率大于b根据 c n v =可以确定a光在同种玻璃中速度小于光 速，故A错误； B．以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大，故B错误；C．根据E hv =光的频率越大光子能量越大就越容易发生光电效应，C正确； D．根据 1 sin C n =折射率越大，越容易发生全反射，在水外越不容易看到，D错误. 9．C 【解析】 【分析】 【详解】 A．已知，由几何关系知入射角，折射角，则玻璃的折射率为光在玻璃中传播速度 A 错误； B ．发生全反射的临界角 因为 B 错误； CD ．因为光线BN 恰好在N 点 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 A ．已知30ABM ∠=?，由几何关系知入射角30α=?，折射角 60β?=，则玻璃的折射 率为 sin sin n β α = =光在玻璃中传播速度 c v n = = A 错误； B ．发生全反射的临界角 1sin 3 C n = = 因为 sin 60?= B 错误； CD ．因为光线BN 恰好在N 点发生全反射，球心到光线BN 的距离为 sin 3 d R C R == D 错误C 正确。 故选C 。 10．AC 【解析】 【分析】 【详解】 A ．单色光斜射向P ，光在P 中的折射角小于临界角；Q 的折射率大，则光线从 Q射向空气的临界角；光线正好垂直通过两棱镜的界面，沿直线射到Q的下表面，由于光在Q的下表面的 解析：AC 【解析】 【分析】 【详解】 A．单色光斜射向P，光在P中的折射角小于临界角P C；Q的折射率大，则光线从Q射向空气的临界角Q P C C <；光线正好垂直通过两棱镜的界面，沿直线射到Q的下表面，由于光在Q的下表面的入射角与临界角Q C关系不清楚，光线在Q的下表面可能发生全反射，不从Q的下表面射出，也可能不发生全反射，从Q的下表面射出，故A正确； BCD．如果光线从Q的下表面射出，光路图下图所示。 根据折射定律 1 P 1 sin sin i n r =，2 Q 2 sin sin r n i = 由几何知识的12 r i=，由题n n < P Q ，可得 21 r i> 所以 αθ < 故BD错误，C正确。 故选AC。 11．B 【解析】 试题分析：由折射图象可知a光的偏折程度最大，说明水滴对a的折射率最大，故a的频率最大，由可知，a的波长最小，abcd偏折程度依次减小，故为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确； 考点：考查了 解析：B 【解析】 试题分析：由折射图象可知a光的偏折程度最大，说明水滴对a的折射率最大，故a的频率最大，由v f λ =可知，a的波长最小，abcd偏折程度依次减小，故为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确； 考点：考查了光的折射 名师点睛：根据折射图象可得出各光的偏折程度，即可得出折射率的大小，则可得频率、波长等的大小时关系，即可判断各光可能的顺序． 12．BD 【解析】 从图中可知光线a的偏折程度大，根据折射定律公式，是入射角，r是折射角，可知a光的折射率大，故a光的频率大，波长小，根据公式可知用同一装置做双缝干涉实验时a光的干涉条纹小于b光的干涉条 解析：BD 【解析】 从图中可知光线a的偏折程度大，根据折射定律公式1sin sin n r θ =，θ是入射角，r是折射 角，可知a光的折射率大，故a光的频率大，波长小，根据公式 L x d λ ?=可知用同一装置 做双缝干涉实验时a光的干涉条纹小于b光的干涉条件间距，AC错误；在真空中，根据公 式 c f λ=可得a光的波长小于b光的波长，B正确；根据全反射定律1 sin C n =可知折射率 越大，全反射角越小，最先消失，D正确． 【点睛】本题综合考查了光的折射、全反射和干涉，关键是记住几个公式：折射率定义公 式 sin sin i n r =、光速公式 c v n =、双缝干涉条纹间距公式L x d λ ?=．要注意公式 sin sin i n r =的条 件条件是光从真空射入介质折射．13．BC 【解析】 【详解】 A．玻璃砖的折射率为 则该光线在玻璃中传播的速度为故A错误。 B．由折射定律得，可得 β=30° 选项B正确； C．设临界角为C，则有 得 故C 正确 解析：BC 【解析】 【详解】 A ．玻璃砖的折射率为 2=c n v = 则该光线在玻璃中传播的速度为 2 v = 故A 错误。 B ．由折射定律得sin sin n α β = ，可得 β=30° 选项B 正确； C ．设临界角为C ，则有 12 sin 2 C n = = 得 C =45° 故C 正确。 D ．为了使从A 点以各种角度入射的光线都能从顶面射出，反射光线不能在顶面发生全反射，则底面反光膜半径至少为 r=d tan C =d 面积πd 2，故D 错误。 故选BC 。 14．BCD 【解析】 【详解】 A ．根据发生全反射的条件(光由光密介质进入光疏介质且入射角等于或大于临界角)，知入射光不可能在ab 界面发生全反射，A 错误； B ．当θ增大时，折射角也增大，光可能射到bd 界 【解析】 【详解】 A．根据发生全反射的条件(光由光密介质进入光疏介质且入射角等于或大于临界角)，知入射光不可能在ab界面发生全反射，A错误； B．当θ增大时，折射角也增大，光可能射到bd界面上，且在bd界面可能发生全反射，B 正确； C．由光路的可逆性知，射到cd界面上的光，一定不能在cd界面发生全反射，C正确；D．从cd界面射出的光是各种色光，且一定互相平行，D正确． 15．AD 【解析】 【分析】 【详解】 A、光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光子的频率不变；故A正确． B、光通过此光纤到达小截面的最短距离为L，光在光纤中的传播速度，则光通过此 解析：AD 【解析】 【分析】 【详解】 A、光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光子的频率不变；故A 正确． B、光通过此光纤到达小截面的最短距离为L，光在光纤中的传播速度 c v n =，则光通过此 光纤到达小截面的最短时间为 L nL t v c ==；故B错误． C、通过光纤侧面全反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出上方截面的光束不平行；故C错误． D、设临界角为C，则 1 sinC. n =到达光纤侧面光线入射角等于θ，当θC >，即有 1 sinθ n >，则光在第一次到达光纤侧面时发生全反射，不会从光纤侧面射出；故D正确．故选AD． 【点睛】 解决本题的关键是掌握全反射现象的条件和临界角公式，结合几何知识进行分析．要注意光的频率与介质无关，而光速与介质有关． 16．BD 【分析】 【详解】 AC ．由几何关系可以知道，光线在点的入射角等于面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在点不可能发生全反射，而且从点出射的光束与的夹角为，所以从点出射的光束与入射到 解析：BD 【解析】 【分析】 【详解】 AC ．由几何关系可以知道，光线在F 点的入射角等于AB 面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在F 点不可能发生全反射，而且从F 点出射的光束与BC 的夹角为θ，所以从 F 点出射的光束与入射到E 点的光束不平行，故AC 错误； BD ．由几何知识得，光线在AB 面上入射角为60i =?，折射角为30r =?，则折射率为 sin 3sin i n r = = 光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，故BD 正确。 故选BD 。 17．BD 【解析】 频率由光源决定，与介质无关，则入射光在空气中的频率与玻璃中的频率相等，故A 错误；作出入射光线在D 点折射的光路图，如图所示 由题知，折射光线恰好和底边平行，故折射角，根据折射定律：， 解析：BD 【解析】 频率由光源决定，与介质无关，则入射光在空气中的频率与玻璃中的频率相等，故A 错误；作出入射光线在D 点折射的光路图，如图所示 由题知，折射光线恰好和底边BC 平行，故折射角906030r =-=，根据折射定律： sini n sinr = ，得：3 3sin 302 sini nsinr ===，即60i =，故B 正确；假设从D 点入射光线与AC 面垂直交于点E 时，其光路图如图所示 由图可知，DE 为在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程，根据几何关系得： 33sin 602L L DE AD ==?= ，此时对应的折射角为60，根据全反射临界条件有：13sin 3C n = =，而33sin 60sin 23 C =>= ，说明不存在折射角为60的情况，故C 错误；由图可知，在玻璃砖中不经过反射传播的最长路程为D 到C ，即 3sin 60s L L ==，根据 3c v n ==，得传播时间为32DE L t v c ==，故D 正确；故选BD ． 【点睛】对于光学问题，作出光路图，由几何知识找出入射角和折射角，根据折射率公式求出折射率，利用全反射条件，判断能否发生全反射．根据c v n =求光在玻璃中的传播速度，从而求出传播时间． 18．ACD 【解析】 【详解】 AB ．设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P 点的水平距离为x2．则：x=x1+x2=7m 桅杆的高度为h1=3m ，P 点处水深为h2=4m ．激光束在水中与竖直方向的 解析：ACD 【解析】 【详解】 AB ．设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x 1，到P 点的水平距离为x 2．则：x =x 1+x 2=7m 桅杆的高度为h 1=3m ，P 点处水深为h 2=4m ．激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。 由几何关系有： x 1=h 1 tan53° x 2=h 2 tanθ 由折射定律有： 53sin n sin θ ? = 联立并代入数据解得： 光的折射与全反射（一）测试 A 卷 一、选择题 1、目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，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. 关于光纤通信的下列说法, 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2、如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜（） A．a光的频率高B．b光的波长大C．a光穿过三棱镜的时间短D．b光穿过三棱镜的时间短 3、两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2 , 用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2 分别表示两单色光在水中的传播速度，则（） A．n1< n2，v1 《全反射》的教案 ——基于新课程标准和理念的教学设计 马永江苏常州第四中学 一、教学目标 1、知识与技能 掌握临界角的概念和发生全反射的条件；知道什么是光疏介质和光密介质；能判断什么情况下会发生全反射，了解全反射现象的应用；通过实验培养学生的观察能力、分析推理能力和创新思维能力。 2、过程与方法 通过演示实验，学习探究科学的方法——比较法；通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程。 3、情感、态度与价值观 体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣；通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯。 二、重点和难点 重点是全反射现象；难点是临界角概念和全反射条件。 三、教学方法：实验探究法 四、设计思路：本节课以实验为主线，通过一个带有魔术色彩的演示实验引入课题，再通过两个演示实验的对比，让学生观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野。 五、主要教学过程 1、引入新课 演示一：用细铁丝穿过单摆小金属球，使其一端伸出作为把手，然后捏住把手，用蜡烛火焰的内焰将金属球熏黑，让学生观察。然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变亮了。好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和刚才一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射。 2、新课教学 2.1实验探究 演示二：实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面(如图1)。 实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖直边的圆心O（如图2）。 图1 图2 教师演示两遍实验后，让学生分组讨论后回答。 实验1现象：①当光沿着玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内。 ②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。 ③当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光完全消失，只剩下反射光。 实验2现象：①当光沿着空气射向玻璃砖的直边的圆心O时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到玻璃砖内，一部分光反射回空气中。 ②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。 ③当入射角增大到接近900时，折射角小于900。 学生归纳不同点：①光从空气→玻璃，入射角＞折射角；光从玻璃→空气，入射角＜折射角； ②光从空气→玻璃，同时存在反射光和折射光；光从玻璃→空气，当入射角达到某个角度时折射角达到900，折射光完全消失。 师：我们考虑直边分界面上光的传播规律，从中可以得出什么结论？ （一）什么是全反射现象？ 引导学生回答：①光从玻璃射入空气时，当入射角大于或等于某一个角度时，折射角达到900，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。②临界角：光从玻璃射向空气时，当折射角达到900时的入射角。 （二）产生全反射现象的条件是什么？ 引导学生回答：①光从玻璃→空气；②入射角≥临界角。 师：在实验2中，光从空气射向玻璃，虽然入射角增大，反射角和折射角都增大，反射光增强，折射光减弱，但只有量变过程并没有实现质变。而在实验1中，光从玻璃射向空气，随 第I卷（选择题） 请点击修改第I卷的文字说明 评卷人得分 一、选择题（题型注释） ~ 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（） A. 2 B. 1.5 C. 3 D. 2 2. 如图所示是一种折射率 3 n的棱镜。现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入 射角的大小i＝60°，求： （ （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（） A．当入射角大于450时会发生全反射 B．无论入射角多大，折射角都不会超过450 C．入射角为450时，折射角为300 D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 … 第II卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人得分 二、填空题（题型注释） \ 4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则： ①这条光线在AB面上的的入射角为； ②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去． 5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________. ? 6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图． 评卷人得分 ￥ 三、实验题（题型注释） 认识光的全反射现象教案 一、教学目标 1．知识与技能： （1）理解光的全反射现象； （2）掌握临界角的概念和发生全反射的条件； （3）了解全反射现象的应用． 2．过程与方法： 通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透过现象分析本质的方法、能力． 3．情感态度与价值观 （1）渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯。 （2）生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它。 （3）更科学的应用生活中常见的仪器、物品． 二、重点、难点分析 1．重点是掌握临界角的概念和发生全反射的条件，折射角等于90°时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象． 2．全反射的应用，对全反射现象的解释．光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈现的自然现象． 三、教具 1．全反射现象演示仪，接线板，烟雾发生器，火柴，产生烟雾的烟雾源，半圆柱透明玻璃砖(半圆柱透镜)，弯曲的细玻璃棒(或光导纤维)． 2．烧杯，水，蜡烛，火柴，试管夹、镀铬的光亮铁球(可夹在试管夹上)． 3．自行车尾灯(破碎且内部较完整)． 4．直尺 四、主要教学过程 (一)引入新课 演示Ⅰ将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，（将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．）然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物质，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象． (二)新课教学 1．全反射现象． （1）光密介质和光疏介质． 光密介质：对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质； 光疏介质：对于两种介质来说，光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质。 光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质。 思考：光线由光疏介质射入光密介质时(例如由空气射入水)，折射角-----于入射角； 光线由光密介质射入光疏介质时(例如由水射入空气)，折射角-----于入射角。 （2）全反射现象 既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°，如果入射角再增大，会出现什么情况呢？ 观察实验： 13.2 全反射 【教学过程】 （一）引入新课 让学生甲到黑板前完成图1及图2两幅光路图（完整光路图） 图1 图2 （估计学生甲画图时会遗漏反射光线） 师：光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ 生：有一部分被反射回去。 （学生甲补画上反射光线） 师：很好。甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… 生：小于入射角。 师：光从水中进入空气时，折射角… 生：大于入射角。 师：对。那么如果两种介质是酒精和水呢？请乙同学到前面来完成光路图。 图3 图4 学生乙顺利完成两图。 （二）进行新课 1．光密介质和光疏介质 （1）给出光密介质和光疏介质概念。 （2）让学生指出图1中的光密介质和光疏介质，再指出图2中的光密介质和光疏介质。让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的。 （3）（投影片出示填空题） 光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角。 （本题让学生共同回答） 2．全反射 （设置悬念，诱发疑问） 师：在图2和图3中，折射角都是大于入射角的。设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？ （这时可以让学生自发议论几分钟） 生甲：对着图2说，可能折射到水中吧？。 师：可能会出现图5这种情况吗？ （其余学生有的点头，有的犹疑） 生乙：应该没有了吧？ 生丙：最好做实验看看。 师：好，那就让我们来做实验看看。 （1）出示实验器材，介绍实验。 师：半圆形玻璃砖可以绕其中心O 在竖直面内转动如图6所示，入射光方向不变始终正对O 点入射。 图 7 图8 高中物理—光的折射与全反射(一)测试 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 光的折射与全反射（一）测试 A卷 一、选择题 1、目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，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. 关于光纤通信的下列说法, 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2、如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜（） A．a光的频率高 B．b光的波长大 C．a光穿过三棱镜的时间短 D．b光穿过三棱镜的时间短 3、两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1 >θ2 , 用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2 分别表示两单色光在水中的传播速度，则（） A．n1< n2， v1 请点击修改第I卷的文字说明 1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°,已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ） 2. 如图所示是一种折射率门=3的棱镜。现有一束光线沿 MN方向射到棱镜的 AB面上，入射 角的大小i = 60° ,求： （1）光在棱镜中传播的速率； （2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。 3.（多选）一束光从空气射向折射率n= 2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是 （） A. 当入射角大于450时会发生全反射 B. 无论入射角多大，折射角都不会超过450 C. 入射角为450时，折射角为300 D. 当入射角为arctan'2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 第I卷（选择 题） 评卷人得分 、选择题（题型注释） A. 2 B. 1.5 C. '、3 D. 2 第 II 卷（非选择题） 请点击修改第II卷的文字说明 4?直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面 的夹角α = 60.°已知这种玻璃的折射率 n = 2 ,则： ①这条光线在AB面上的的入射角为_____ ; ②图中光线ab （填能”或不能”从AC面折射出去. 5?如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC.现在有一束单色光 从空气中以θ =45°的入射角自直角边 AB射入，折射时的偏转角为15°然后光线射到 AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________ ,全反射的临界角为 _________ ，角∠ A=________ ? 6?如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC;在垂直于AC面的直线MN上插两枚大 头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像____________________ ,再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4 ,使 P3 ________ , P4 _________ ?记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过 P3、P4的位置作 直线与 AB面相交于 D,量出该直线与 AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率 n = ,并在图中画出正确完整的光路图. 评卷人得分 三、实验题（题型注释） 评卷人得分 、填空题（题型注释） 《全反射》教学设计 一、教材分析 《全反射》是高中物理选修3-4的必修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。本节就从光的折射入手，探讨了光发生全反射的条件，以及相关应用。全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。 二、教学目标 1．知识目标： （1）理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。 （2）培养学生观察、分析、解决问题的能力。 2．能力目标： （1）用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。 （2）启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。 3．情感、态度和价值观目标： （1）培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。 （2）感悟物理学研究中理论与实践的辨证关系。 三、教学重点难点 重点：临界角的概念及全反射条件 难点：全反射现象的应用 四、学情分析 学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性、和表面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。 五、教学方法 1、教学方法采用直观、感性的实验和视频，将演示实验与多媒体的模拟分析有机的结合起来。课堂上，尽可能多的留给学生参与教学的思维空间。恰当的设疑，引导学生猜想，再通过演示和多媒体分析，最后得出结论。学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“设疑----猜想----实验----分析----结论”的研究方法 2、学案导学：见后面的学案 3、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测 六、课前准备 1．学生的学习准备：结合学案预习本节内容。了解基本概念，初步认识全反射的实验现象。 2．教师的教学准备：教具的准备，学案的准备 七、课时安排：1课时 八、教学过程 高中物理《光的全反射》教案 一、教学目标 1.理解光密介质、光疏介质以及全反射现象，掌握临界角的概念和全反射条件。 2.用实验的方法，通过分析讨论，准确的概括出全反射现象，提高总结和实践能力。 3.能体会到物理与社会、生产生活的紧密联系，感悟物理学研究中理论与实践的辩证关系。 二、教学重难点 重点：全反射的条件。 难点：对全反射现象的理解。 三、教学过程 环节一：新课导入 【问题情境】 播放医生利用光导纤维检测病人身体的视频，引导学生体会物理与生活的紧密联系，学生思考：光导纤维怎样传输光及相关信息呢?由此引出课题。 环节二：新课讲授 【建立规律】 介绍两个物理概念，光密介质和光疏介质，并明确二者是相对的。 实验探究：将半圆形玻璃砖固定在光具盘上，观察激光束从玻璃进入空气时的折射情况。入射角增大，折射角、反射光和折射光的强度如何变化? 实验猜想：反射光、折射光都消失;反射光消失，只有折射光;折射光消失，只有反射光。 实验现象：随着入射角增大，折射角也逐渐增大，但折射角总大于入射角，同时观察到折射光线越来越暗且接近90°，当入射角增大到一定程度时折射光线消失，只剩下入射光线、反射光线，继续增大入射角，依然看不到折射光线。 得出结论：只有反射光线而折射光线消失的现象是全反射现象。教师介绍玻璃是光密介质，空气是光疏介质，只有从光密介质到光疏介质，才有可能发生全反射现象。可以让学生通过验证光从光疏介质到光密介质，得出这种情况下不能发生全反射。 回顾实验并分析得出：要发生全反射现象对入射角大小有一定的要求，将折射角为90°时的入射角叫做临界角。 学生小组结合实验现象总结全反射(全内反射)的条件：(1)光线从光密介质射入光疏介质(2)入射角大于临界角 教师提问学生如何知道临界角呢?提示学生如果已知介质的折射率，就可以确定光从这种介质射到空气(或真空)时的临界角。 环节三：巩固提高 【深化规律】 解释课前导入中光导纤维如何传输光及相关信息。 环节四：小结作业 学生总结本节内容，课后思考全反射现象在生活中的应用，小组内交流分享。 13.2光的全反射 一、教材分析 《全反射》是高中物理选修3-4的必修内容，这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的，是反射和折射的交汇点。本节就从光的折射入手，探讨了光发生全反射的条件，以及相关应用。全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。 二、教学目标 1．知识目标： （1）理解光密介质、光疏介质的概念及全反射现象；掌握临界角的概念和全反射条件；了解全反射的应用。 （2）培养学生观察、分析、解决问题的能力。 2．能力目标： （1）用实验的方法，通过讨论、分析过程，用准确的语言归纳全反射现象；培养学生创新精神和实践能力。 （2）启发学生积极思维，锻炼学生的语言表达能力。 3．情感、态度和价值观目标： （1）培养学生学习物理的兴趣，进行科学态度、科学方法教育。 （2）感悟物理学研究中理论与实践的辨证关系。 三、教学重点难点 重点：临界角的概念及全反射条件 难点：全反射现象的应用 四、学情分析 学生是教学过程中的主体，这个时期的学生学习了物理一、二册的教材，已经逐步体会出教材的思想，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性、和表面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。 五、教学方法 1、教学方法采用直观、感性的实验和视频，将演示实验与多媒体的模拟分析有机的结合起来。课堂上，尽可能多的留给学生参与教学的思维空间。恰当的设疑，引导学生猜想，再通过演示和多媒体分析，最后得出结论。学生既实现了从感性知识到理性知识的飞跃，又体会到了“设疑----猜想----实验----分析----结论”的研究方法 2、学案导学：见后面的学案 3、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 1．学生的学习准备：结合学案预习本节内容。了解基本概念，初步认识全反射的实验现象。 2．教师的教学准备：教具的准备，学案的准备 七、课时安排：1课时 八、教学过程 《光的折射全反射》典型题1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则( ) A．该介质对此单色光的折射率为 1 sin θ B．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍 D．此单色光在该介质中的频率是真空中的 1 sin θ 2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则( ) A．λa＜λb，n a＞n b B．λa＞λb，n a＜n b C．λa＜λb，n a＜n b D．λa＞λb，n a＞n b 3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则( ) A．光由A经O到B，n＝1.5 B．光由B经O到A，n＝1.5 C．光由A经O到B，n＝0.67 D．光由B经O到A，n＝0.67 4．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 ( ) 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．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 5．打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( ) A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射 B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出 C．若θ<θ1，光线会从OP边射出 D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射 6．某研究性学习小组利用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率．实验探究方案如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直径与直线MN重合，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2，然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃砖的折射率．实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等． 3.光的全反射 学习目标知识脉络 1.理解全反射现象和临界角的概 念. 2.知道光疏介质、光密介质和发生 全反射的条件．(重点) 3.能够解释全反射现象，会计算临 界角．(重点、难点) 4.初步了解光导纤维的工作原理 和光纤在生产、生活中的应用. 全反射现象和全反射条件 [先填空] 1．全反射现象 (1)光疏介质和光密介质 ①概念：两种介质比较，折射率小的介质叫做光疏介质，折射率大的介质叫做光密介质． ②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． ③相对性：光疏介质和光密介质是相对的． (2)全反射现象 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．全反射条件 (1)临界角 我们把光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称为这种介质的临界角． (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入射角大于等于临界角． (3)临界角与折射率的关系 ①定量关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C ＝1 n . ②定性关系：介质折射率越大，发生全反射的临界角越小，越容易发生全反射． [再判断] 1．光从空气射入水中时可能发生全反射现象．(×) 2．密度大的介质就是光密介质．(×) 3．两种介质相比较，折射率大的介质是光密介质．(√) 4．光密介质和光疏介质具有绝对性．(×) [后思考] 1．只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质？ 【提示】 不能．光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质． 2．为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？ 【提示】 水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮． 1．光密介质和光疏介质 (1)光疏介质与光密介质的相对性：同种介质在不同的比较中结果可能不同，如水、水晶和金刚石，水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质． (2)光密介质和光疏介质与其密度的关系：不要把介质的疏密与介质的密度相混淆．密度大不一定是光密介质，密度小也未必是光疏介质，如水和酒精，水的密度大，但二者相比水是光疏介质；光密介质和光疏介质是相对的，介质密度的大小是绝对的．一般说来，同一种介质密度越大，对光的折射程度越大． (3)由v ＝c n 可知：光在光密介质中传播速度比在光疏介质中要小． 2．入射光线、反射光线、折射光线的方向变化及能量分配关系 (1)折射角随着入射角的增大而增大； (2)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，亮度增加； (3)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． 3．公式sin C ＝1 n 只适用于光由介质射向真空(或空气)时临界角的计算． 高中物理选修34光学部分光的折射及光的全反射 光既具有波动性，又具有粒子性；光是一种电磁波。 阳光能够照亮水中的鱼和水草，同时我们也能通过水面看到烈日的倒影；这讲明光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光被反射回到空气中。 一样讲来，光从一种介质射到它和另种分界面时，一部分光又回到这种介质中的现象叫做光的反射；而斜着射向界面的光进入第二种介质的现象，叫做光的折射。 1.光的反射定律： 实验讲明：光的反射遵循以下规律 a 、 反射光线和入射光线、界面的法线在同一平面内，反射光 线和入射光线分不们于法线的两侧。 b 、 反射角等于入射角。〔i=i ‘〕 在反射现象中，光路是可逆的。 折射定律 1.2.sin i c 3.n sin r v ???? ?? ?????? ==??三线共面分居两侧 全反射i C 1 sin c n →≥?? ????=???? 1.条件：光密光疏； 2.临界角： 棱镜对光的作用??????单色光：向底边偏折复色光：色散 平行玻璃板：使光线折射侧移 光的折射 光的折射 光学 光的波动 2.光的折射定律： 入射光线和法线的夹角i叫做入射角；折射光线和法线的夹角r叫做折射角；反射光线和法线的夹角i‘叫做反射角。 光的折射定律可如此表示： a、折射光线跟入射光线和界面的法线在同一平面内，折射光线和入射光线分不们 位于法线的两侧。 b、入射角的正弦跟折射角的正弦之比是一个常量，即：sini/sinr=n 在折射现象中，光路也是可逆的。 3.折射率： 由折射定律可知：光从一种介质射入另一种介质时，尽管折射角的大小随着入射角的大小在变化，然而两个角的正弦之比是个常量，关于水、玻璃等各种介质差不多上如此，然而，关于不同介质，比值n的大小并不相同，例如，光从空气射入水时那个比值为1.33，从空气射入一般玻璃时，比值约为1.5。因此，常量n是一个能够反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质折射率。 光在不同介质中的传播速度不同〔介质n越大，光传播速度越小〕。某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比，即：n=c/v 注意：1.真空中的折射率n=1(空气中一样视为真空)，其他介质的折射率n>1。 2. 通过比较入射角i和折射角r的大小判定入射介质和折射介质的折射率大小， 当i>r时，n入 选修1高中物理《全反射》测试题(1) 一、全反射选择题 1．如图所示，真空中一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为v的细激光束在真空中沿直线BC传播，于玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空．已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法正确的是 __________． A．激光束在C点的入射角α＝60° B．一个光子在穿过玻璃球的过程中能量逐渐减小 C．改变入射角α的大小，激光束可能在C处发生全反射 D．改变入射角α的大小，激光束不可能在D处发生全反射 E.此激光束在玻璃中穿越的时间为t＝3R c （其中c为光在真空中的传播速度） 2．一束白光从顶角为 的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则 A．红光最先消失，紫光最后消失 B．紫光最先消失，红光最后消失 C．紫光最先消失，黄光最后消失 D．红光最先消失，黄光最后消失 3．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，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( ) A．3，不能发生全反射B．3，能发生全反射 C．23 3 ，不能发生全反射D． 23 3 ，能发生全反射 4．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（） A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B．小球所发的光能从水面任何区域射出 C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 5．如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍(01) k <<。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的()2 1k -倍，则该材料折射率至少为（） A． 6 2 B．2C．1.5 D．2 6．如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为() A．B．高中物理—光的折射与全反射测试
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