18 B全反射 中檔版2025新課改-高中物理-選修第1冊（21講）

18B全反射中檔版2025新課改-高中物理-選修第1冊（21講）全反射知識點：全反射一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)：折射率較小(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(2)光密介質(zhì)：折射率較大(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(3)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(填“相對”或“絕對”)的．2．全反射現(xiàn)象(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，同時發(fā)生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時的入射角．用字母C表示，光從介質(zhì)射入空氣(真空)時，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是sinC＝eq\f(1,n).(3)全反射發(fā)生的條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角等于或大于臨界角．二、全反射棱鏡1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．2．全反射棱鏡的特點：當(dāng)光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．三、光導(dǎo)纖維1．原理：利用了光的全反射．2．構(gòu)造：由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射．3．光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．4．光纖通信的優(yōu)點是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強等．技巧點撥一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大(2)相對性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判斷誰是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．(3)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不是它的密度大?。纾凭拿芏缺人?，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)．2．全反射(1)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)從能量角度來理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角增大，折射角也增大．同時折射光線強度減弱，即折射光線的能量減小，反射光強度增強，能量增加，當(dāng)入射角達到臨界角時，折射光線強度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．3．不同色光的臨界角：不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射，說明頻率越高的色光在同一種介質(zhì)中的折射率越大．二、全反射棱鏡全反射棱鏡改變光路的幾種情況入射方式項目方式一方式二方式三光路圖入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光線方向改變角度90°180°0°(發(fā)生側(cè)移)三、光導(dǎo)纖維1．構(gòu)造及傳播原理(1)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖5所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成的，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率．圖5(2)傳播原理：光由一端進入，在兩層的界面上經(jīng)過多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠距離傳播光信號，光信號又可以轉(zhuǎn)換成電信號，進而變?yōu)槁曇?、圖像．2．光導(dǎo)纖維的折射率：設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當(dāng)入射角為θ1時，進入光導(dǎo)纖維的光線傳到側(cè)面恰好發(fā)生全反射，則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sinθ1＝eq\r(n2－1).由圖6可知：當(dāng)θ1增大時，θ2增大，由光導(dǎo)纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當(dāng)θ1＝90°時，若θ＝C，則所有進入光導(dǎo)纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即解得n＝eq\r(2).圖6以上是光從光導(dǎo)纖維射向真空時得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq\r(2)大些．例題精練1．（2021春?重慶期末）a、b兩束單色光從水中射向空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大于b光的臨界角，下列說法正確的是（）A．以相同的入射角從空氣斜射入水中，a光的折射角大 B．分別通過同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距大 C．在水中，a光的傳播速度較小 D．通過同一玻璃三棱鏡，a光的偏折程度大2．（2021春?寶雞期末）一束光從某種介質(zhì)射向空氣時發(fā)生全反射的臨界角是37°，則該束光在介質(zhì)與空氣中的傳播速度之比是（）A．3：4 B．4：3 C．5：3 D．3：5隨堂練習(xí)1．（2021?鼓樓區(qū)校級模擬）光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，如圖所示，一復(fù)色光以入射角θ0射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光，a、b兩單色光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射，下列說法正確的是（）A．內(nèi)芯折射率小于外套的折射率 B．a(chǎn)光光子的能量大于b光光子的能量 C．在內(nèi)芯介質(zhì)中單色光a的傳播速度比b大 D．入射角由θ0逐漸增大時，b光全反射現(xiàn)象先消失2．（2021?肥城市模擬）打磨某剖面如圖所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ打磨在θ1＜θ＜θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP和OQ邊都發(fā)生全反射，僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊的情況，則下列判斷正確的是（）A．若θ＜θ2，光線會在OP邊射出 B．若θ＜θ1，光線會在OP邊發(fā)生全反射 C．若θ＞θ2，光線會在OP邊發(fā)生全反射 D．若θ＞θ2，光線會在OQ邊射出3．（2021?房山區(qū)一模）關(guān)于光現(xiàn)象下列說法正確的是（）A．用光導(dǎo)纖維傳播信號，是利用了光的全反射原理 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有波動性 C．通過游標(biāo)卡尺兩個卡腳間狹縫，看到的遠處日光燈的彩色條紋是光的干涉條紋 D．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光強度增大，則干涉條紋間距變寬綜合練習(xí)一．選擇題（共30小題）1．（2021春?墊江縣校級月考）下列說法正確的是（）A．物體做受迫振動的頻率等于固有頻率 B．光纖通信利用了光的全反射原理 C．用同一套裝置做楊氏雙縫干涉實驗，光的波長越大，相鄰兩亮條紋中心間距越小 D．根據(jù)狹義相對論，物體運動時的質(zhì)量小于靜止時的質(zhì)量2．（2020秋?泰安期末）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與射光平行。已知真空中的光速為c，則（）A．當(dāng)入射角θ＝60°時，光在玻璃中的傳播時間為23B．當(dāng)入射角θ＝60°時，光在玻璃中的傳播時間為2RcC．OP之間的距離為22RD．OP之間的距離為233．（2020秋?寧陽縣校級月考）下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說法正確的是（）A．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，若入射角小于臨界角，則一定發(fā)生全反射 B．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，其頻率不變，傳播速度變小 C．光可以作為載體來傳遞信息 D．光在各種介質(zhì)中的速度相同4．（2020春?皇姑區(qū)校級月考）關(guān)于光在傳播過程中所表現(xiàn)的現(xiàn)象，下列說法不正確的是（）A．用光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息，利用了光的全反射原理 B．白光通過分光鏡在光屏上形成的彩色光帶是光的色散現(xiàn)象 C．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波 D．涂有增透膜的照相機鏡頭呈淡紫色，說明增透膜增強了對淡紫色光的透色程度5．（2020秋?市中區(qū)校級月考）下列物理知識說法中錯誤的是（）A．在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長越短 B．讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大 C．光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響6．（2020春?慈溪市期末）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法正確的是（）A．照相機的鏡頭表面鍍有一層膜、全息照相技術(shù)都是應(yīng)用了光的干涉 B．光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 C．白光穿過玻璃磚時，各單色光傳播速度不相等，紅光速度最小，紫光速度最大 D．在太陽光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的全反射現(xiàn)象7．（2020春?南通期末）2020年5月，我國第一臺半導(dǎo)體激光隱形晶圓切割機研制成功。如圖所示，兩平行細激光束a、b射向空氣中足夠大的長方體透明材料的下表面，發(fā)現(xiàn)該材料的上表面只有一處有光線射出，則（）A．激光a的折射率大于激光b的折射率 B．激光a的頻率小于激光b的頻率 C．兩束激光a、b在材料的上表面發(fā)生了干涉 D．有一束激光在材料的上表面發(fā)生了全反射8．（2020春?諸城市期中）光線以45°入射角從玻璃中射到玻璃與空氣的界面上，恰好沒有光線射到空氣中，則光線在該玻璃中的傳播速度為（）A．1.732×108m/s B．3.000×108m/s C．2.121×108m/s D．3.464×108m/s9．（2020?浙江模擬）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法不正確的是（）A．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象 B．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體，看到的像比物體所處的實際位置高 C．高反膜對某頻段的光可達到接近100%的反射率，其利用的是光的全反射現(xiàn)象 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝偏振片以減弱玻璃表面反射光的影響10．（2020春?杭州期末）如圖，一半徑為R的玻璃半球，折射率為1.5，現(xiàn)有一束均勻的平行光垂直入射到整個半球的底面上，進入玻璃半球的光線中不可能直接從半球面出射的百分比為（）A．66.7% B．55.6% C．44.4% D．33.3%11．（2020春?淮安區(qū)期中）某種透明液體的折射率為2，關(guān)于全反射下列說法正確的是（）A．光從空氣進入該液體時臨界角為30° B．光從空氣進入該液體時臨界角為60° C．光從該液體進入空氣時臨界角為30° D．光從該液體進入空氣時臨界角為60°12．（2020春?湖北期中）小明同學(xué)在2018年1月31日晚觀看月全食時，看到了暗淡的“血月”。小明畫了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是（）A．太陽光中的紅光經(jīng)過地球大氣層最容易發(fā)生全反射，在地球上容易觀察到紅光 B．太陽光中的紅光經(jīng)過地球時發(fā)生了衍射現(xiàn)象，故月球表面呈暗紅色 C．太陽照射到地球的紅光反射到月球，呈暗紅色 D．發(fā)生月全食時，月球處于地球的本影區(qū)，故月球看上去十分暗淡13．（2020?河北區(qū)二模）兩束單色光A、B的波長分別為λA、λB，且λA＝2λB，已知普朗克常量為h、光速為c，則下列說法正確的是（）A．B光在水中發(fā)生全反射時的臨界角較大 B．用同一裝置進行楊氏雙縫干涉實驗時，可以觀察到B光產(chǎn)生的條紋間距較大 C．A、B兩種光子的動量之比為2：1 D．光電效應(yīng)實驗中，單色光A照射某金屬板時，剛好有光電子從金屬表面逸出。當(dāng)單色光B照射該金屬板時，光電子的最大初動能為hc14．（2020?聊城二模）如圖甲所示，這是某學(xué)?？萍蓟顒有〗M設(shè)計的光電煙霧探測器，當(dāng)有煙霧進入探測器時，來自光源S的光會被煙霧散射進入光電管C如圖乙所示。煙霧濃度越大，進入光電管C中的光就越強，光射到光電管中的鈉表面時會產(chǎn)生光電流，當(dāng)光電流大于10﹣8A時，便會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。已知鈉的極限頻率為6.0×1014Hz，光速c＝3.0×108m/s，元電荷e＝1.6×10﹣19C，下列說法正確的是（）A．要使探測器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長不能小于5.0×10﹣7m B．探測器正常工作時，提高光源發(fā)出光的頻率，就能讓報警器在煙霧濃度較低時報警 C．光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因為光發(fā)生了全反射 D．當(dāng)報警器報警時，鈉表面每秒釋放的光電子數(shù)最少是6.25×1010個15．（2020?浙江模擬）已知聲波在兩介質(zhì)分界處傳播遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可以表達為n=sinθ1sinθ2=A．v0＝v1＝v2 B．v0＜v1，v0＜v2 C．v0＞v1，v0＜v2 D．v0＞v1，v0＞v216．（2020?恩施市模擬）關(guān)于光的全反射現(xiàn)象，下列說法錯誤的是（）A．只有光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，可能發(fā)生全反射 B．全反射臨界角和介質(zhì)的折射率有關(guān) C．全反射反射率比平面鏡反射率高 D．“光纖通信”就是利用了全反射的原理17．（2020?海南模擬）紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣，若綠光在界面上恰好發(fā)生全反射，則下列判斷正確的是（）A．黃光一定能發(fā)生全反射 B．紅光一定能發(fā)生全反射 C．黃光在水中的波長比紅光在水中的波長長 D．這三種單色光相比，紅光在水中傳播的速率最大18．（2020春?敘州區(qū)校級月考）下列說法正確的是（）A．單縫衍射實驗中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越明顯 B．光纖通信，醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理 C．機械波傳播過程中，某質(zhì)點在一個周期內(nèi)向前移動一個波長的距離 D．地球上的人看來，接近光速運動的飛船中的時鐘變快了19．（2019秋?濰坊期末）如圖，在某種液體內(nèi)，有一軸截面為正三角形的薄壁透明圓錐罩ABC，底面水平，罩內(nèi)為空氣。發(fā)光點D位于AB中點，發(fā)出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列說法正確的是（）A．D發(fā)出的光照射到CB界面時可能發(fā)生全反射 B．液面上方能夠看到透明罩所有位置都被照亮 C．液體的折射率為23D．液體的折射率為320．（2020?順義區(qū)校級模擬）如圖所示是某種頻率的光常溫下從真空向介質(zhì)入射時幾種介質(zhì)對真空的折射率，由表中數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)知識可以知道（）介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率金剛石2.42巖鹽1.55二氧化碳1.63酒精1.36玻璃1.5﹣1.8水1.33水晶1.55空氣1.00028A．這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度 B．這種頻率的光用同一裝置在水中進行雙縫干涉實驗觀測的條紋間距大于在空氣中觀測的條紋間距 C．光密介質(zhì)的密度一定大于光疏介質(zhì)密度 D．這種頻率的光從水晶射入空氣比從水射入空氣更容易發(fā)生全反射21．（2020春?本溪縣校級期末）一束光在兩種介質(zhì)的界面處發(fā)生全反射，下列判斷正確的是（）A．光一定是由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) B．光一定是由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì) C．入射角一定大于臨界角 D．入射角一定小于臨界角22．（2019秋?杭州期中）如圖所示，將透明長方體放在空氣中，矩形ABCD是它的一個截面，將a、b兩種單色細光束射入到P點，入射角為θ＝45°，AP=1A．在介質(zhì)中b光比a光速度大 B．a(chǎn)光在介質(zhì)中的折射n=5C．若要a光束在AD面上發(fā)生全反射，θ角的范圍應(yīng)滿足π4＜θD．改變?nèi)肷浣铅鹊拇笮。琤光一定可以從AD面射出23．（2019?西湖區(qū)校級模擬）在自然界、日常生活和科學(xué)技術(shù)中，有關(guān)光的四種現(xiàn)象，其中與光的全反射有關(guān)的是（）①沙漠中的蜃景②露水珠或噴泉的水珠，在陽光照耀下格外明亮③插在水中的筷子看起來向上折了④應(yīng)用光導(dǎo)纖維傳輸圖象信號A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④24．（2019春?梅河口市校級月考）華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎，他被譽為“光纖通訊之父”。光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上不能發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．在光纖中折射率大的光傳播的速度大 D．在光纖中折射率小的光傳播的速度大25．（2019春?邢臺月考）夏天，柏油路面看上去有“水”，這是由于（）A．光的折射 B．光的全反射 C．光的衍射 D．光的干涉26．（2019春?五蓮縣期中）下列現(xiàn)象中，屬于光的全反射現(xiàn)象的是（）A．陽光下的鏡子耀眼 B．雨后天邊出現(xiàn)彩虹 C．早晨東方天邊出現(xiàn)紅色朝霞 D．荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮27．（2019?海淀區(qū)模擬）光纖主要由折射率較大的纖芯與折射率較小的外套組成。在光纖中傳輸?shù)男盘柺敲}沖光信號。當(dāng)一個光脈沖從光纖中輸入，經(jīng)過一段長度的光纖傳輸之后，其輸出端的光脈沖會變寬，這種情況較嚴重（脈沖變寬到一定程度）時會導(dǎo)致信號不能被正確傳輸。引起這一差別的主要原因之一是光通過光纖纖芯時路徑長短的不同（如圖），沿光纖軸線傳輸?shù)墓饫w用時最短，在兩種介質(zhì)界面多次全反射的光線用時最長。為簡化起見，我們研究一根長直光纖，設(shè)其內(nèi)芯折射率為n1，外套折射率為n2．在入射端，光脈沖寬度（即光持續(xù)時間）為△t，在接收端光脈沖寬度（即光持續(xù)時間）為△t′，△t′＞△t（）A．為了保證光脈沖不從外套“漏”出，內(nèi)芯和包套材料折射率的關(guān)系應(yīng)滿足：n1＜n2 B．內(nèi)芯材料的折射率n1越大，光脈沖將越不容易從外套“漏”出 C．為了盡可能減小△t′和△t的差值，應(yīng)該選用波長更短的光 D．為了盡可能減小△t′和△t的差值，應(yīng)該減小光纖的直徑28．（2019春?湖州期中）光在某種玻璃中的傳播速度是1.5×108m/s，則光由該玻璃射入空氣時，發(fā)生全反射的臨界角C為（）A．30° B．45° C．60° D．90°29．（2018春?平谷區(qū)期中）下面是四種與光有關(guān)的事實（）①用光導(dǎo)纖維傳播信號②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度③一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶④水面上的油膜呈現(xiàn)彩色其中，與光的干涉有關(guān)的是A．①④ B．②④ C．①③ D．②③30．（2018春?西城區(qū)期末）如圖所示，一束光從介質(zhì)a斜射向介質(zhì)b，在兩種介質(zhì)的分界面上發(fā)生了全反射，下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)是光疏介質(zhì)，b是光密介質(zhì) B．光的入射角必須大于或等于臨界角 C．光在介質(zhì)a中的速度大于在介質(zhì)b中的速度 D．該光束一定是單色光全反射知識點：全反射一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)：折射率較小(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(2)光密介質(zhì)：折射率較大(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(3)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(填“相對”或“絕對”)的．2．全反射現(xiàn)象(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，同時發(fā)生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時的入射角．用字母C表示，光從介質(zhì)射入空氣(真空)時，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是sinC＝eq\f(1,n).(3)全反射發(fā)生的條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角等于或大于臨界角．二、全反射棱鏡1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．2．全反射棱鏡的特點：當(dāng)光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．三、光導(dǎo)纖維1．原理：利用了光的全反射．2．構(gòu)造：由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射．3．光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．4．光纖通信的優(yōu)點是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強等．技巧點撥一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大(2)相對性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判斷誰是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．(3)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不是它的密度大?。?，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)．2．全反射(1)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)從能量角度來理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角增大，折射角也增大．同時折射光線強度減弱，即折射光線的能量減小，反射光強度增強，能量增加，當(dāng)入射角達到臨界角時，折射光線強度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．3．不同色光的臨界角：不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射，說明頻率越高的色光在同一種介質(zhì)中的折射率越大．二、全反射棱鏡全反射棱鏡改變光路的幾種情況入射方式項目方式一方式二方式三光路圖入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光線方向改變角度90°180°0°(發(fā)生側(cè)移)三、光導(dǎo)纖維1．構(gòu)造及傳播原理(1)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖5所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成的，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率．圖5(2)傳播原理：光由一端進入，在兩層的界面上經(jīng)過多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠距離傳播光信號，光信號又可以轉(zhuǎn)換成電信號，進而變?yōu)槁曇?、圖像．2．光導(dǎo)纖維的折射率：設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當(dāng)入射角為θ1時，進入光導(dǎo)纖維的光線傳到側(cè)面恰好發(fā)生全反射，則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sinθ1＝eq\r(n2－1).由圖6可知：當(dāng)θ1增大時，θ2增大，由光導(dǎo)纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當(dāng)θ1＝90°時，若θ＝C，則所有進入光導(dǎo)纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即解得n＝eq\r(2).圖6以上是光從光導(dǎo)纖維射向真空時得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq\r(2)大些．例題精練1．（2021?東昌府區(qū)校級模擬）如圖，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩部分組成，內(nèi)芯折射率比外套的大，光在光導(dǎo)纖維中傳播時，光在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。假設(shè)外套為空氣，一束紅光由光導(dǎo)纖維的一端射入內(nèi)芯，紅光在內(nèi)芯與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，經(jīng)時間t1從另一端射出；讓另一束綠光也從另一長度相同的光導(dǎo)纖維的一端射入，綠光在內(nèi)芯與空氣的界面上也恰好發(fā)生全反射，經(jīng)時間t2從另一端射出。下列說法正確的是（）A．內(nèi)芯對紅光的折射率n1與對綠光的折射率n2之比為t1B．內(nèi)芯對紅光的折射率n1與對綠光的折射率n2之比為t1C．紅光在內(nèi)芯中的傳播速度v1與綠光在內(nèi)芯中的傳播速度v2之比為t1D．紅光在內(nèi)芯中的傳播速度v1與綠光在內(nèi)芯中的傳播速度v2之比為t隨堂練習(xí)1．（2020春?南陽期中）如圖所示，紅光對一長方體透明介質(zhì)的折射率為1.8，一紅色細光束以入射角θ射到AB面上的P點。若AD足夠長，下列說法正確的是（）A．當(dāng)θ足夠大時，在P點將發(fā)生全反射 B．當(dāng)θ足夠大時，光可以從AD面向外射出 C．當(dāng)θ足夠小時，光可以從AD面向外射出 D．無論θ多大，光都不能從AD面向外射出2．（2019春?河南期中）關(guān)于波下列說法正確的有（）A．用光導(dǎo)纖維束傳送信息是光的衍射的應(yīng)用 B．白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種干涉現(xiàn)象 C．波源勻速靠近一靜止的接收者，接收者接收到的頻率比波源的頻率小 D．露珠的晶瑩透亮現(xiàn)象，是由光的全反射引起的綜合練習(xí)一．選擇題（共11小題）1．（2020秋?常州期末）下列說法正確的是（）A．物體做受迫振動時，振幅與物體本身無關(guān) B．光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合實現(xiàn)的 C．火車以接近光速通過站臺時車上乘客觀察到站臺上的旅客變矮 D．全息照相技術(shù)是光的衍射原理的具體應(yīng)用2．（2021春?靜海區(qū)校級期末）華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎，他被譽為“光纖通訊之父”。光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．波長越短的光在光纖中傳播的速度越大 D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大3．（2020?孝感模擬）如圖所示，一根粗細均勻的半圓形玻璃棒，折射率為1.5，半徑為R，兩端面A、B均為正方形，寬度為d。令一束平行光垂直于端面A入射，要使入射光線全都從另一端面B射出，則R與d之比的最小值應(yīng)為（）A．2 B．1 C．3 D．1.54．（2012?鄂爾多斯一模）如圖所示的長直光纖，柱芯為玻璃，外層以折射率較玻璃為低的介質(zhì)包覆．若光線自光纖左端進入，與中心軸的夾角為θ，則下列有關(guān)此光線傳遞方式的敘述正確的是（）A．不論θ為何值，光線都不會發(fā)生全反射 B．不論θ為何值，光線都會發(fā)生全反射 C．θ足夠小時，光線才會發(fā)生全反射 D．0足夠大時，光線才會發(fā)生全反射5．（2011?淄博三模）三種透明介質(zhì)疊放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面，發(fā)生折射如圖所示，設(shè)光在這三種介質(zhì)中的速率v1、v2、v3，則它們的大小關(guān)系是（）A．v1＞v2＞v3 B．v1＞v3＞v2 C．v1＜v2＜v3 D．v2＞v1＞v36．（2010?寶雞二模）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是（）A．在電磁波譜中最容易發(fā)生衍射的是γ射線 B．光導(dǎo)纖維絲的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小 C．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為黃光，則條紋間距變寬 D．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時，看到的物體將比物體所處的實際位置低7．（2010秋?臨沂校級月考）華裔科學(xué)家高錕因發(fā)明“光導(dǎo)纖維”而獲得諾貝爾獎，高錕的研究為人類進入光纖通訊的新紀元打開了大門．如圖所示，a、b兩束單色光合在一起同時從光導(dǎo)纖維的左端面垂直射入，其中a單色光先射出右端面，則下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率高于b光的頻率 B．a(chǎn)光的折射率比b光的折射率大 C．a(chǎn)光在真空中的速度大于b光在真空中的速度 D．a(chǎn)光在真空中的波長大于b光在真空中的波長8．下列說法正確的是（）A．光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 B．一個單擺在海平面上的振動周期為T，那么將其放在高山之巔，其振動周期一定變小 C．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變小 D．X射線在磁場中能偏轉(zhuǎn)，穿透能力強，可用來進行人體透視9．（2021春?西城區(qū)校級期末）兩種單色光，從玻璃射向空氣時，發(fā)生全反射的臨界角分別是C1、C2，且C1＜C2，這兩種單色光在玻璃中的傳播速度v1、v2，波長λ1、λ2，它們的光子能量E1、E2，則下列比較結(jié)論正確的是（）A．v1＜v2，λ1＜λ2，E1＞E2 B．v1＞v2，λ1＜λ2，E1＜E2 C．v1＜v2，λ1＞λ2，E1＜E2 D．v1＞v2，λ1＞λ2，E1＞E210．（2021春?棗強縣校級月考）國內(nèi)最長的梅溪湖激光音樂噴泉采用了世界一流的噴泉、燈光和音響設(shè)備。假設(shè)噴泉的水池中某一彩燈發(fā)出的一條光線在水面的入射角為30°，從水面上射出時的折射角是45°．則下列說法正確的是（）A．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為30° B．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為60° C．被水池中7m深處的一彩燈（視為點光源）照亮的水面面積約為25m2 D．被水池中7m深處的一彩燈（視為點光源）照亮的水面面積約為22m211．（2021春?雨城區(qū)校級期中）2009年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國華裔物理學(xué)家高錕，以表彰他在光纖通信研究中的突出貢獻。光纖通信是利用了光的全反射的原理，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層組成。下列有關(guān)光導(dǎo)纖維的說法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 C．內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射 D．內(nèi)芯的折射率與外套相同，外套的材料有韌性，可以對內(nèi)芯起保護作用二．多選題（共10小題）12．（2020秋?湖南月考）下列說法正確的是（）A．光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中時，其頻率保持不變 B．在合適條件下，電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．光從空氣射入水中時，也可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．紫外線比紅外線的頻率高，同一光學(xué)材料對紫外線的折射率更大 E．對于同一雙縫干涉裝置，紅光的干涉條紋寬度小于紫光的干涉條紋寬度13．（2020?浙江模擬）A、B兩種單色光從水中射向空氣，發(fā)生全反射的臨界角分別為α、β，α＞β，下列說法正確的是（）A．A、B分別用同一套雙縫干涉實驗裝置進行實驗，A光的干涉條紋間距比B光大 B．A光在水中的傳播速度比B光小 C．用強度相同的A、B光束照射同一種金屬，都有光電子飛出，則A光的飽和電流大，B光的遏止電壓大 D．A光子的動量比B光子大14．（2020?山東）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為2，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'C'C的光線。下列說法正確的是（）A．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的12B．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的13C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大 D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將減小15．（2021春?蘭陵縣期中）如圖所示，一個折射率為2的三棱鏡，頂角是45°，有一束光以圖示方向射到三棱鏡上，入射角為i（0＜i＜90°），下列關(guān)于這束光的傳播過程（不考慮兩次反射）的四項判斷，其中正確的是（）A．在兩個界面都會發(fā)生反射現(xiàn)象 B．在兩個界面都可能發(fā)生折射現(xiàn)象 C．在界面Ⅰ不可能發(fā)生全反射 D．在界面Ⅱ可能發(fā)生全反射現(xiàn)象16．（2020?武清區(qū)校級模擬）如圖所示，一光束包含兩種不同頻率的單色光，從空氣射向兩面平行玻璃磚的上表面，玻璃磚下表面有反射層，光束經(jīng)兩次折射和一次反射后，從玻璃磚上表面分為兩束單色光射出，a、b分別為兩束單色光的出射點，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率 B．在空氣中a光的波長小于b光的波長 C．出射光束a、b一定相互平行 D．a(chǎn)、b兩色光從同種玻璃射向空氣時，a光發(fā)生全反射的臨界角大17．（2020?貴陽模擬）下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說法正確的是（）A．光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，若入射角大于臨界角，則一定不能發(fā)生全反射 B．做雙縫干涉實驗時，用紅光替代紫光，相鄰明條紋間距變小 C．在白光下觀察肥皂泡，其表面的相鄰各條紋是等間距的 D．在同一種物質(zhì)中，波長越短的光傳播速度越小 E．光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波18．（2020秋?東勝區(qū)校級月考）兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長的光屏。甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點，折射角為r。則下列說法正確的是（）A．乙光以i入射時一定發(fā)生全反射 B．甲光的頻率比乙光的頻率大 C．光的干涉現(xiàn)象說明光是一列橫波 D．甲光在玻璃磚中的臨界角C滿足sinC=siniE．若繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)玻璃磚，PQ上可能接收不到甲光19．（2020秋?武侯區(qū)校級月考）下列說法中正確的是（）A．雷達是利用聲波的反射來測定物體的位置的 B．光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物 C．變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，反映了電和磁是密不可分的 D．火車以接近光速通過站臺時，火車上乘客觀察到站在站臺上的旅客身高不變20．（2020秋?濱州期末）下列說法正確的是（）A．在振動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離叫做波長 B．“只聞其聲不見其人”的現(xiàn)象，是由波的干涉產(chǎn)生的 C．“光纖通信”是利用了全反射的原理 D．簡諧運動表達式x＝Asin（ωt+φ）中，A表示振動的振幅，（ωt+φ）表示相位 E．單擺擺動過程中擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成正比，方向總是指向懸點21．（2020?廣安模擬）兩種單色光通過間距均為0.36mm的雙縫得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長的光屏。甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點，折射角為r。則下列說法正確的是（）A．乙光以i入射時一定發(fā)生全反射 B．甲光光子能量大于乙光光子能量 C．光的干涉現(xiàn)象說明光是一種橫波 D．甲光在玻璃磚中的臨界角C滿足sinC=siniE．若繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)玻璃磚，PQ上可能接收不到甲光三．填空題（共9小題）22．（2020?迎澤區(qū)校級二模）水下有一向各個方向發(fā)光的點光源S，當(dāng)點光源S下沉?xí)r，水面被照亮的面積（選填“變大”“變小”或“不變”）；若點光