小學(xué)英語全英教案

全反射。

俗話說，居安思危，思則有備，有備無患。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的高中教案呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的全反射，希望能為您提供更多的參考。

全反射

一、教學(xué)目標(biāo)
1．在物理知識(shí)方面的要求．
（1）理解光的全反射現(xiàn)象；
（2）掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件；
（3）了解全反射現(xiàn)象的應(yīng)用．
2．通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，理解光的全反射現(xiàn)象，概括出發(fā)生全反射的條件，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力；通過觀察演示實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生思維海洋中的波瀾，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象分析本質(zhì)的方法、能力．
3．滲透學(xué)生愛科學(xué)的教育，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的習(xí)慣，生活中的物理現(xiàn)象很多，能否用科學(xué)的理論來解釋它，更科學(xué)的應(yīng)用生活中常見的儀器、物品．

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．重點(diǎn)是掌握臨界角的概念和發(fā)生全反射的條件，折射角等于90°時(shí)的入射角叫做臨界角，當(dāng)光線從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上時(shí)，如果入射角等于或大于臨界角就發(fā)生全反射現(xiàn)象．
2．全反射的應(yīng)用，對(duì)全反射現(xiàn)象的解釋．光導(dǎo)纖維、自行車的尾燈是利用了全反射現(xiàn)象制成的；海市蜃樓、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈現(xiàn)的自然現(xiàn)象．

三、教具
1．全反射現(xiàn)象演示儀，接線板，煙霧發(fā)生器，火柴，產(chǎn)生煙霧的煙霧源，半圓柱透明玻璃（半圓柱透鏡），彎曲的細(xì)玻璃棒（或光導(dǎo)纖維）．
2．燒杯，水，蠟燭，火柴，試管夾、鍍鉻的光亮鐵球（可夾在試管夾上）．
3．自行車尾燈（破碎且內(nèi)部較完整）．
4．直尺．

四、主要教學(xué)過程
（一）引入新課
演示Ⅰ將光亮鐵球出示給學(xué)生看，在陽光下很刺眼，將光亮鐵球夾在試管夾上，放在點(diǎn)燃蠟燭上熏黑，將試管夾和鐵球置于燭焰的內(nèi)焰進(jìn)行熏制，一定要全部熏黑，再讓學(xué)生觀察．然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中，現(xiàn)象發(fā)生了，放在水中的鐵球變得比在陽光下更亮．好奇的學(xué)生誤認(rèn)為是水泡掉了鐵球上黑色物，當(dāng)老師把試管夾從水中取出時(shí)，發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故，再將其再放入水中時(shí)，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣，學(xué)生大惑不解，讓學(xué)生帶著這個(gè)疑問開始學(xué)習(xí)新的知識(shí)——全反射現(xiàn)象．
（二）新課教學(xué)
1．全反射現(xiàn)象．
光傳播到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，通常要同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，若滿足了某種條件，光線不再發(fā)生折射現(xiàn)象，而全部返回到原介質(zhì)中傳播的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象．
那么滿足什么條件就可以產(chǎn)生全反射現(xiàn)象呢？
2．發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件．
（1）光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)．
對(duì)于兩種介質(zhì)來說，光在其中傳播速度較小的介質(zhì)，即絕對(duì)折射率較大的介質(zhì)，叫光密介質(zhì)，而光在其中傳播速度較大的介質(zhì)，即絕對(duì)折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)，光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的．例如：水、空氣和玻璃三種物質(zhì)相比較，水對(duì)空氣來說是光密介質(zhì)，而水對(duì)玻璃來說是光疏介質(zhì)，根據(jù)折射定律可知，光線由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)（例如由空氣射入水），折射角小于入射角；光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)（例如由水射入空氣），折射角大于入射角．
既然光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，由此可以預(yù)料，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，折射角就會(huì)增大到90°（yjS21.cOm 幼兒教師教育網(wǎng)）

因而：
（3）發(fā)生全反射的條件．
①光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；
②入射角等于或大于臨界角．
3．對(duì)全反射現(xiàn)象的解釋．
（1）引入新課的演示實(shí)驗(yàn)Ⅰ．被蠟燭熏黑的光亮鐵球外表面附著一層未燃燒完全的碳蠟混和物，對(duì)水來說是不浸潤的，當(dāng)該球從空氣進(jìn)入水中時(shí)，在其外表面上會(huì)形成一層很薄的空氣膜，當(dāng)有光線透過水照射到水和空氣界面上時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，而正對(duì)小球看過去會(huì)出現(xiàn)一些較暗的區(qū)域，這是入射角小于臨界角的區(qū)域，明白了這個(gè)道理再來看這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)有另一番感受．
（2）讓學(xué)生觀察自行車尾燈．用燈光來照射尾燈時(shí)，尾燈很亮，也是利用全反射現(xiàn)象制成的儀器．在講完全反射棱鏡再來體會(huì)它的原理就更清楚了．可先讓學(xué)生觀察自行車尾燈內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，回想在夜間看到的現(xiàn)象．引導(dǎo)學(xué)生注意生活中的物理現(xiàn)象，用科學(xué)知識(shí)來解釋它，從而更好的利用它們?yōu)槿祟惙?wù)．
（3）用激光演示儀的激光光源演示光導(dǎo)纖維傳播光的現(xiàn)象，或用彎曲的細(xì)玻璃棒進(jìn)行演示，配合作圖來解釋現(xiàn)象：
從細(xì)玻璃棒一端射進(jìn)棒內(nèi)的光線，在棒的內(nèi)壁多次發(fā)生全反射，沿著鋸齒形路線由棒的另一端傳了出來，玻璃棒就像一個(gè)能傳光的管子一樣．
實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾μm到100μm左右，而且是由內(nèi)心和外套兩層組成的，光線在內(nèi)心外套的界面上發(fā)生全反射，如果把光導(dǎo)纖維聚集成束，使其兩端纖維排列的相對(duì)位置相同，這樣的纖維就可以傳遞圖像．
（4）讓學(xué)生閱讀大氣中的光現(xiàn)象——蒙氣差，海市蜃樓，沙漠里的蜃景．
例題1：已知如圖1所示，介質(zhì)Ⅱ?yàn)榭諝?，介質(zhì)Ⅰ的折射率為

解析：根據(jù)發(fā)生全反射的條件，光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)中時(shí)，介質(zhì)Ⅰ對(duì)空氣Ⅱ來說是光密介質(zhì)，所以光線a可能發(fā)生全反射，介質(zhì)Ⅰ的臨界角為：

，．

注意圖中光線a給的是與界面的夾角30°，而此時(shí)的入射角為60°＞45°，故光線a能發(fā)生全反射，故正確選擇答案為（C）．
例2：如圖2所示，一束光線從空氣射入某介質(zhì)，入射光線與反射光線夾角為90°，折射光線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角為15°，求：（1）該介質(zhì)的折射率；（2）光在該介質(zhì)中傳播的速度；（3）當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角．
解：根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為90°，又根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，即：．
．
所以（1）

相關(guān)知識(shí)

高三物理教案：《全反射》教學(xué)設(shè)計(jì)

每個(gè)老師為了上好課需要寫教案課件，又到了寫教案課件的時(shí)候了。只有規(guī)劃好教案課件工作計(jì)劃，才能更好地安排接下來的工作！你們會(huì)寫多少教案課件范文呢？小編特地為大家精心收集和整理了“高三物理教案：《全反射》教學(xué)設(shè)計(jì)”，希望對(duì)您的工作和生活有所幫助。

本文題目：高三物理第一單元章節(jié)教案：全反射

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、知道什么是光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)，理解光的全反射現(xiàn)象，掌握發(fā)生全反射的條件.

2、理解臨界角的物理意義，會(huì)根據(jù)公式確定光從介質(zhì)射入真空(空氣)時(shí)的臨界角.

能力目標(biāo)

能判斷是否發(fā)生全反射，并能解決有關(guān)的問題.

能運(yùn)用全反射的知識(shí)分析和解釋一些簡(jiǎn)單的現(xiàn)象了解光的全反射在光導(dǎo)纖維上的應(yīng)用.

情感目標(biāo)

1、通過這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)自然界中許多美好的現(xiàn)象進(jìn)行充分的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)用科學(xué)知識(shí)來解釋自然現(xiàn)象.

2、了解我國光纖技術(shù)的進(jìn)展以及光導(dǎo)纖維在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，培養(yǎng)愛國主義熱情和科學(xué)態(tài)度.

教學(xué)建議

1、初中沒有學(xué)過全反射，它對(duì)學(xué)生是一種新現(xiàn)象.建議作好演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)全反射現(xiàn)象，知道在什么條件下發(fā)生全反射.

2、全反射現(xiàn)象是生活中常遇到的，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并掌握全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：一是光由光密介質(zhì)進(jìn)入先疏介質(zhì)，二是入射角大于，或等于臨界角.要讓學(xué)生正確理解“光密”和“光疏”的概念，要知道“密”和“疏”是相對(duì)而言的，并且要注意不要把其與介質(zhì)的密度混同起來.

3、要讓學(xué)生正確理解臨界角的概念、這就要做好演示實(shí)驗(yàn)，要讓學(xué)生看到：

①折射角隨入射角的增大而增大，入射角增大到某一角度時(shí)折射角趨近于90°，再增大入射角，光密介質(zhì)中的折射光消失.

②隨著入射角和折射角的增大，反射光的亮度不斷增強(qiáng)，折射光的亮度不斷減弱，當(dāng)折射光消失時(shí)，反射光最強(qiáng).

4、要讓學(xué)生會(huì)用全反射的知識(shí)對(duì)一些生活中的全反射現(xiàn)象進(jìn)行分析.建議介紹一下光導(dǎo)纖維可以將市場(chǎng)出售的纖維飾品讓學(xué)生看一下以得到感性認(rèn)識(shí)，加深理解.

講過全反射之后，建議小結(jié)一下，說明光射到透明介質(zhì)界面上時(shí)，一般來說，同時(shí)發(fā)生反射和折射，只有發(fā)生全反射時(shí)沒有折射光線.

'

--示例

全反射

(-)引入新課

通過光的折射實(shí)驗(yàn)演示折射角和入射角的大小關(guān)系，然后由光的可逆性推斷可能發(fā)生的現(xiàn)象，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)全反射現(xiàn)象.

(二)教學(xué)過程

1、做好演示實(shí)驗(yàn)：光的折射和光的全反射實(shí)驗(yàn).

2、帶領(lǐng)學(xué)生分析發(fā)生全反射的條件：

光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角，不會(huì)發(fā)生全反射，而光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，隨著入射角的增大，折射角先達(dá)到90°，就發(fā)生了全反射現(xiàn)象.

入射角必須大于一定的角度：臨界角

強(qiáng)調(diào)：

全反射：光照射到兩種介質(zhì)的界面上，光線全部反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象叫全反射.

A、產(chǎn)生全反射的條件：①光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);②入射角大于或者等于臨界角.

B、當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，發(fā)生了全反射.

C、當(dāng)光由光密介質(zhì)射火光疏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)先判斷會(huì)不會(huì)發(fā)生全反射.為此應(yīng)畫出入射角等于臨界角的光路，然后再根據(jù)折射定律或反射定律進(jìn)行定量計(jì)算或動(dòng)態(tài)分析.

3、棱鏡：通常指截面是三角形的三棱鏡.

探究活動(dòng)

(一)

1. 利用光的全反射的有關(guān)知識(shí)自制光導(dǎo)纖維.

2. 查閱資料，了解我國光纖的發(fā)展和過程.

(二)

實(shí)驗(yàn)研究：

題目：“海市蜃樓”實(shí)驗(yàn)?zāi)M

內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于配置密度分布不均勻的蔗糖溶液，做法如下：先在玻璃缸析出時(shí)為止，這樣就配置了濃度很高的蔗糖溶液，再在蔗糖溶液上面緩慢加入清水，加入清水時(shí)要注意不能讓溶液與清水混合。過1～2天后，由于蔗糖分子內(nèi)擴(kuò)散，在玻璃缸中就形成了密度分布布均勻的蔗糖溶液，當(dāng)光在其中傳播時(shí)，可清晰的看到溶液中彎曲的光路，如圖所示。

建議：配置溶液工作應(yīng)提前1～2天完成，不宜太早，也不宜太晚。

高三物理教案：《全反射問題復(fù)習(xí)》教學(xué)設(shè)計(jì)

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣，幫助教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。關(guān)于好的教案要怎么樣去寫呢？以下是小編收集整理的“高三物理教案：《全反射問題復(fù)習(xí)》教學(xué)設(shè)計(jì)”，希望對(duì)您的工作和生活有所幫助。

一、全反射

當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射全反射臨界角：(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)折射角變?yōu)?0°時(shí)的入射角叫臨界角;(2)光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時(shí)

臨界角的計(jì)算公式:

產(chǎn)生全反射的條件：

(1)光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);

(2)入射角必須等于或大于臨界角.

二、光導(dǎo)纖維

利用光的全反射，可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端射入后，在傳播過程中經(jīng)過多次全反射，最終從另一端射出。由于發(fā)生的是全反射，因此傳播過程中的能量損耗非常小。用光導(dǎo)纖維傳輸信息，既經(jīng)濟(jì)又快捷。

12、(3)一個(gè)等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一細(xì)束綠光從AC面的P點(diǎn)沿平行底面AB方向射入棱鏡后，經(jīng)AB面反射，再從BC面的Q點(diǎn)射出，且有PQ∥AB(圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路).如果將一細(xì)束藍(lán)光沿同樣的路徑從P點(diǎn)射入三棱鏡，則從BC面射出的光線是_ _

A.仍從Q點(diǎn)射出，出射光線平行于AB

B.仍從Q點(diǎn)射出，出射光線不平行于AB

C.可能從 點(diǎn)射出，出射光線平行于AB

D.可能從 點(diǎn)射出，出射光線平行于AB

答：C;(3分)

單色光

b

a

O

θ

061.北京西城區(qū)2008年5月抽樣15.如圖所示，一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑垂直ab面入射，有光線從ab面射出。以O(shè)點(diǎn)為圓心，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過θ角時(shí)，恰好沒有光線從ab面射出。則該玻璃磚的折射率為 ( B )

A. B. C. D.

太陽光

b

a

小水珠

054.08年北京市海淀區(qū)一模試卷16.彩虹是懸浮于空氣中的大量小水珠對(duì)陽光的色散造成的，如圖所示為太陽光照射到空氣中的一個(gè)小水珠發(fā)生全反射和色散的光路示意圖，其中a、b為兩束頻率不同的單色光。對(duì)于這兩曙光，以下說法中正確的是 ( B )

A.單色光a比單色光b的頻率高

B.由水射向空氣，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角

C.在水中a光的傳播速度小于b光的傳播速度

D.如果b光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光也一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

第十七章　光的傳播（三、全反射）

【教學(xué)目的】

1．全反射現(xiàn)象及其發(fā)生條件

2．臨界角的計(jì)算

3．全反射的應(yīng)用

【教學(xué)重點(diǎn)】

全反射現(xiàn)象及其發(fā)生條件

【教學(xué)難點(diǎn)】

綜合光路可逆知識(shí)和三角函數(shù)常識(shí)求解臨界角、理解發(fā)生全反射的條件

【教學(xué)難點(diǎn)】

激光器、半圓形玻璃磚、模擬光導(dǎo)纖維

【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)引入

復(fù)習(xí)啟發(fā)：我們才作過“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，當(dāng)入射角非常接近90°時(shí)，我們做實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)有什么感覺？

學(xué)生：比較難以看清P1和P2兩顆針。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？還是讓我們回到相關(guān)的物理學(xué)史。原來，物理學(xué)家們?cè)谔接懝獾恼凵涞姆较蛞?guī)律時(shí)，也探討過能量分配的規(guī)律。下表是斯涅爾測(cè)量的、光線從空氣射入玻璃界面時(shí)，反射光和折射光的能量分配情況──

入射角

入射光線能量為(100％)

反射光線能量

折射光線能量

0°

100％

4.7％

95.3％

30°

100％

4.9％

95.1％

60°

100％

9.8％

90.2％

80°

100％

39％

61％

90°

100％

100％

0％

從這個(gè)表格的數(shù)據(jù)，同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

學(xué)生：隨著入射角的增大，反射光的能量分配加大，而折射光的能量分配減小。

事實(shí)上，這種能量的分配情況在交換介質(zhì)之后，還會(huì)出現(xiàn)更加有趣的情形──

一全反射

為了方便表達(dá)全反射的規(guī)律，這里先介紹兩個(gè)新的名詞──

1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)

光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。

光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)。

很顯然，這是一個(gè)通過相互比較得出的概念，所以沒有絕對(duì)的光疏介質(zhì)和絕對(duì)的光密介質(zhì)。

示例：水和空氣比較；水和金剛石比較…

提問1：光線從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)比較，傳播速度會(huì)怎樣變化？

學(xué)生：v疏＞v密

提問2：光線從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)比較，傳播方向有什么規(guī)律？

學(xué)生：折射角小于入射角。（反之，折射角大于入射角。）

提問3：光密介質(zhì)的密度是不是一定比光疏介質(zhì)大？

學(xué)生：查“幾種介質(zhì)的折射率”表格，再做結(jié)論。

很顯然，光疏和光密是相對(duì)光的傳播而言，而與物質(zhì)的密度沒有必然聯(lián)系。

過渡：剛才我們已經(jīng)總結(jié)過了，光線從光密介質(zhì)傳播到光疏介質(zhì)時(shí)，折射角總是大于入射角的，而當(dāng)入射角增大時(shí)，反射角也會(huì)同時(shí)增大，這時(shí)，哪一個(gè)角先趨近90°呢？

學(xué)生：折射角。

趨近90°后，折射光線又怎樣傳播呢？

下面看實(shí)驗(yàn)演示──

演示：光的全反射實(shí)驗(yàn)

提請(qǐng)學(xué)生觀察：a．反射光和折射光的強(qiáng)度變化；b．折射光的方向變化

提問：在強(qiáng)度方面，斯涅爾的研究是不是得到重現(xiàn)？

學(xué)生：是的。

啟發(fā)：入射角增大到一定的角度后，折射光還存不存在？

2．全反射：：當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角。當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射角等于900，此時(shí)，折射光完全消失，入射光全部反回原來的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射。

全反射的物理意義：折射光的能量為零，入射光的能量全部等于反射光。

全反射的數(shù)學(xué)意義：我們看一種簡(jiǎn)單的全反射情形──某介質(zhì)（折射率為n）到真空（或空氣）。為了應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過的折射定律，我們先假設(shè)它的可逆光路（參看圖1）……然后，不難得出

參照=，即sinθ2=nsinθ1，顯然，當(dāng)θ1足夠大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)sinθ2＞1，θ2無解。

很顯然，θ2有解和無解的臨界情形是θ2=90°，此時(shí)θ1=arcsin

3．臨界角：為了顯示這個(gè)角的特殊意義，我們給它一個(gè)特定的字母C，并將它稱為臨界角。

即C=arcsin

有了臨界角C，我們就不難總結(jié)出全反射的條件──

當(dāng)入射角i≥C時(shí)，發(fā)生全反射形象，若入射角i＜C時(shí)，則不發(fā)生全反射，既有反射又有折射形象。

那么，臨界角的物理意義又是什么呢？當(dāng)光線以相同的入射角從不同的介質(zhì)射入真空（或空氣），臨界角大的介質(zhì)容易發(fā)生全反射還是臨界角小的介質(zhì)容易發(fā)生全反射？

學(xué)生：臨界角小的。

那么，請(qǐng)同學(xué)們查一查“幾種介質(zhì)的折射率”表格，當(dāng)光線從這些介質(zhì)中射入真空（或空氣），最容易發(fā)生全反射的介質(zhì)是什么？

學(xué)生：金剛石。

事實(shí)上，鉆石的璀璨、神秘的光芒正是由于光線在其中發(fā)生多次全反射的結(jié)果。此外，玻璃中的氣泡顯得特別明亮、露珠顯得幽暗，這些都是全反射造成的。

過渡：人們研究全反射，除了解釋一些物理現(xiàn)象外，還有什么別的價(jià)值嗎？

二光導(dǎo)纖維

光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖，我們常聽到的“光纖通信”就是利用的光線在光纖中的全反射原理。光線在光纖中是怎樣發(fā)生全反射的呢？我們先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)──

演示：光線在“模擬光纖”中的全反射。

提請(qǐng)學(xué)生觀察：a．玻璃棒周圍有沒有光線射出；b．從玻璃棒末端射出的光強(qiáng)度和沒有插玻璃棒時(shí)，光線從小孔射出時(shí)的強(qiáng)度。

總結(jié)：玻璃棒的側(cè)面幾乎沒有光線射出；玻璃棒幾乎“導(dǎo)出”的小空中所有光的能量。

形成這一現(xiàn)象的原因是什么呢？

師生共同作圖分析…見圖2。

啟發(fā)：如果讓這根玻璃棒繼續(xù)彎曲下去──成為很多圈，以上的這種性質(zhì)會(huì)改變嗎？

學(xué)生：不會(huì)。

思考啟發(fā)：如果將玻璃棒的彎曲程度加大，以上的這種性質(zhì)會(huì)改變嗎？

學(xué)生：會(huì)（在圖2中的2處和4處可能不滿足全反射的條件…）。

但是，在彎曲程度加大的前提下，同時(shí)將玻璃棒做的很細(xì)，以上的狀況會(huì)有所改善嗎？

學(xué)生：交流、作圖…得出結(jié)論（會(huì)）。

我們都知道玻璃本來是非常堅(jiān)硬的，但是有一種特制的玻璃絲，卻可以做的非常柔軟、非常細(xì)。現(xiàn)在，我們將這樣的多根玻璃纖維捆綁成一束，然后，將首端的光照情況遵循某種規(guī)律，如圖3，則在纖維束的末端，會(huì)出現(xiàn)什么情況？

學(xué)生：呈現(xiàn)首端一樣的規(guī)律。

同學(xué)們，這就是光導(dǎo)纖維傳遞信息的基本原理。

在傳遞信息的手段中，我們已經(jīng)學(xué)過了機(jī)械傳送、機(jī)械波傳遞、有限電流傳遞、無線電波傳輸?shù)鹊取，F(xiàn)在又出現(xiàn)一個(gè)光線傳輸，光纖傳輸有什么樣的特點(diǎn)呢？

1．一維傳輸。能流密度不變；

2．作為電磁波，波段特別，抗干擾性強(qiáng)；

光導(dǎo)纖維應(yīng)用的領(lǐng)域：醫(yī)療、通信…

學(xué)生：光導(dǎo)纖維的前沿知識(shí)閱讀…

〖例題〗在水中的魚看來，水面上和岸上的所有景物，都出現(xiàn)在頂角約為97.6°的倒立錐面里（如圖4所示），為什么？

分析：本題是一個(gè)全反射的逆向應(yīng)用。根據(jù)水的折射率，不難求出光線從水射入空氣的臨界角，而這個(gè)臨界光路的可逆光路事實(shí)上函蓋了水面上所有可能入射到水中的光線，所以…

解：水的臨界角C=arcsin=arcsin=48.8°

當(dāng)光線以90°的最大入射角射入水中時(shí)，折射角為C，故所有射入水中的光線的折射角均小于C，根據(jù)空間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，水面上所有的景物都落在頂角為2C=97.6°的錐面內(nèi)。

三小結(jié)

本節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了光的全反射現(xiàn)象及其規(guī)律。從物理的角度看，它是能量分配規(guī)律形成必然結(jié)果，從數(shù)學(xué)角度看，它是一般的折射定律在特定情形下“無解”的必然。要發(fā)生全反射，要滿足兩個(gè)條件：①從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，②入射角大于或等于臨界角。

全反射在科技領(lǐng)域的重要應(yīng)用是光纖，關(guān)于這方面的遷延知識(shí)大家可以從課外的資料、傳媒上去了解得更多一些。

四作業(yè)布置

20xx高三物理考點(diǎn)解析：光的折射、全反射

做好教案課件是老師上好課的前提，大家應(yīng)該在準(zhǔn)備教案課件了。教案課件工作計(jì)劃寫好了之后，才能更好的在接下來的工作輕裝上陣！哪些范文是適合教案課件？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《20xx高三物理考點(diǎn)解析：光的折射、全反射》，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

20xx高三物理考點(diǎn)解析：光的折射、全反射

考點(diǎn)48光的折射、全反射

考點(diǎn)名片

考點(diǎn)細(xì)研究：(1)光的折射定律；(2)折射率；(3)全反射、光導(dǎo)纖維等。其中考查到的如：20xx年四川高考第5題、20xx年全國卷第34題(2)、20xx年全國卷第34題(2)、20xx年四川高考第3題、20xx年重慶高考第11題(1)、20xx年安徽高考第18題、20xx年天津高考第2題、20xx年江蘇高考第12題B(3)、20xx年山東高考第38題(2)、20xx年北京高考第20題、20xx年四川高考第3題、20xx年重慶高考第11題(1)、20xx年福建高考第13題、20xx年全國卷第34題(2)、20xx年山東高考第38題(2)、20xx年江蘇高考第12題B(3)等。本知識(shí)點(diǎn)為高考的重點(diǎn)內(nèi)容。

備考正能量：光的折射定律的分析和計(jì)算、折射率，全反射及臨界角的計(jì)算是高考命題的熱點(diǎn)，試題一般為選擇題、計(jì)算題，難度中等。預(yù)計(jì)今后高考對(duì)此考點(diǎn)的考查不會(huì)有太大變化。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

1．人站在岸邊看到水中的青蛙，下列說法正確的是()

A．人看到青蛙的位置和青蛙看到人頭部的位置都比實(shí)際位置高

B．人看到青蛙的位置和青蛙看到人頭部的位置都比實(shí)際位置低

C．人看到青蛙的位置比實(shí)際位置高，青蛙看到人的頭部位置比實(shí)際位置低

D．人看到青蛙的位置比實(shí)際位置低，青蛙看到人的頭部位置比實(shí)際位置高

答案A

解析人看到青蛙，是青蛙反射的光線在水面經(jīng)折射后進(jìn)入人眼，由于折射角大于入射角，且人看到青蛙的位置在折射光線的反向延長(zhǎng)線上，故人看到青蛙的位置偏高；同理可分析，青蛙看到人頭部的位置比實(shí)際位置也偏高。

2．如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()

答案A

解析光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)且入射角大于全反射臨界角時(shí)才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，而玻璃相對(duì)于空氣是光密介質(zhì)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由折射定律可知，光由空氣射入玻璃，入射角大于折射角，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空氣，入射角小于折射角，C項(xiàng)錯(cuò)誤，只有A項(xiàng)正確。

3.如圖所示，在空氣中有一直角棱鏡ABC，A＝30°，一束單色光從AB邊射入棱鏡，入射角為45°，最后垂直于BC邊射出棱鏡，則該棱鏡的折射率為()

A.B.

C．1.5D.

答案B

解析由幾何關(guān)系可知，光線射入棱鏡時(shí)的折射角為30°，由光的折射定律可知：n＝＝，選項(xiàng)B正確。

4．以往，已知材料的折射率都為正值(n0)?，F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n0)，稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)?，F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是()

答案B

解析折射線與入射線應(yīng)位于法線的同一側(cè)，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤。因?yàn)椴牧险凵渎蕁＝－1，在電磁波由空氣進(jìn)入介質(zhì)時(shí)，sinα＝－sin(－β)，得α＝β，則C項(xiàng)錯(cuò)誤。故正確選項(xiàng)為B。

5.如圖所示，一條圓柱形的光導(dǎo)纖維，長(zhǎng)為L(zhǎng)，它的內(nèi)芯的折射率為n1，內(nèi)部敷層的折射率為n2，光在空氣中的傳播速度為c，若光從它的一端射入經(jīng)全反射后從另一端射出所需的最長(zhǎng)時(shí)間為t，這時(shí)全反射的臨界角C，滿足sinC＝，則下列說法中正確的是()

A．n1n2，t＝B．n1n2，t＝D．n1n2。光在內(nèi)芯中傳播的最長(zhǎng)路程為s＝，傳播速度為v＝，故最長(zhǎng)時(shí)間t＝＝＝。

6．如圖，一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入半圓形玻璃磚，在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b為折射光的上下邊界，c為反射光。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)，并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn)，可以觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失，在光帶未完全消失之前，下列說法正確的是()

A．c光逐漸變暗

B．a(chǎn)b光帶逐漸變亮

C．a(chǎn)光與b光相比，a光先消失

D．單色光a通過玻璃磚所需的時(shí)間小于單色光b通過玻璃磚所需的時(shí)間

答案D

解析在光帶未完全消失之前，折射光線強(qiáng)度減弱，反射光線的強(qiáng)度加強(qiáng)，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤。a光與b光相比，b光偏折的程度大，其折射率大，臨界角小，故b光先消失，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。b光折射率大，由n＝c/v，知單色光b在玻璃磚中的速度小，通過玻璃磚所需的時(shí)間長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確。

7.(多選)如圖所示，a、b為兩束不同頻率的單色光，以45°的入射角射到玻璃磚的上表面，直線OO′與玻璃磚垂直且與其上表面交于N點(diǎn)，入射點(diǎn)A、B到N點(diǎn)的距離相等，經(jīng)玻璃磚上表面折射后兩束光相交于圖中的P點(diǎn)，下列說法正確的是()

A．在真空中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度

B．在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度

C．玻璃對(duì)a光的折射率小于玻璃對(duì)b光的折射率

D．同時(shí)增大入射角，則b光在下表面先發(fā)生全反射

E．對(duì)同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距比b光的相鄰亮條紋間距寬

答案BCE

解析在真空中，a光的傳播速度等于b光的傳播速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由圖可知，玻璃對(duì)a光的折射率小于玻璃對(duì)b光的折射率，選項(xiàng)C正確。由n＝c/v可知在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，選項(xiàng)B正確。增大入射角，a、b光都不會(huì)在下表面發(fā)生全反射，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。由折射率與波長(zhǎng)關(guān)系，a光的折射率小，說明a光的波長(zhǎng)大。對(duì)同一雙縫干涉裝置，由Δx＝λ可得a光的相鄰亮條紋間距比b光的相鄰亮條紋間距寬，選項(xiàng)E正確。

8.(多選)如圖所示，上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L(zhǎng)，玻璃磚的折射率n＝，若光從上表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速為c，則()

A．折射角r＝30°

B．光在玻璃中傳播的時(shí)間為L(zhǎng)

C．光在玻璃中傳播的時(shí)間為

D．改變?nèi)肷浣莍，光在下表面CD可能發(fā)生全反射

答案AC

解析由n＝，sinr＝＝＝0.5，得r＝30°，故A正確；光在玻璃中傳播的速度為v＝，由幾何知識(shí)可知光在玻璃中傳播的路程為s＝，則光在玻璃中傳播的時(shí)間為t＝＝＝＝，故B錯(cuò)誤，C正確；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，根據(jù)光路可逆原理知光一定能從CD面射出，故D錯(cuò)誤。

9.如圖所示，AOB為透明扇形玻璃磚，圓心角AOB＝60°，OM為AOB的角平分線，一束平行于OM的單色光在空氣中由OA邊射入玻璃磚，經(jīng)OA面折射后的光線恰好平行于OB。則下列說法中正確的是()

A．該玻璃的折射率為2

B．經(jīng)OA面折射后的光線在AMB面都將發(fā)生全反射

C．該入射光在空氣中的波長(zhǎng)與在玻璃磚中的波長(zhǎng)相等

D．該入射光在空氣中的頻率與在玻璃磚中的頻率相等

答案D

解析畫出光路圖，并根據(jù)幾何關(guān)系標(biāo)出角度，如圖所示，則該玻璃的折射率n＝＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫出經(jīng)過OA面折射后恰好射到M點(diǎn)的折射光線，根據(jù)幾何關(guān)系可知，該折射光線在AMB面的入射角為30°，因?yàn)閟in30°＝＝＝sinC，所以該折射光線在AMB面不能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；入射光在空氣中的波速與在玻璃磚中的波速不同，但頻率相等，所以波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

10．(多選)國內(nèi)最長(zhǎng)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(shí)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45°

B．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為60°

C．被水池中m深處的一彩燈(視為點(diǎn)光源)照亮的水面面積約為25m2

D．被水池中m深處的一彩燈(視為點(diǎn)光源)照亮的水面面積約為22m2

答案AD

解析由折射定律有n＝＝，又n＝＝，得全反射臨界角C＝45°，故A正確，B錯(cuò)誤；作出光路圖(圖略)，由幾何關(guān)系有R＝htanC，又S＝πR2，解得S≈22m2，故C錯(cuò)誤，D正確。

二、真題與模擬

11．20xx·四川高考]某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測(cè)量時(shí)光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學(xué)測(cè)得多組入射角i和折射角r，作出sinisinr圖象如圖乙所示，則()

A．光由A經(jīng)O到B，n＝1.5

B．光由B經(jīng)O到A，n＝1.5

C．光由A經(jīng)O到B，n＝0.67

D．光由B經(jīng)O到A，n＝0.67

答案B

解析由sinisinr圖象可知，同一光線sinrsini，即ri，故r為光線在空氣中傳播時(shí)光線與法線的夾角，則BO為入射光線，OA為折射光線，即光線由B經(jīng)O到A，折射率n＝＝＝1.5，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。

12．20xx·全國卷](多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()

A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度

B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)

C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率

D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失

E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距

答案ABD

解析由題圖知，從玻璃磚射出時(shí)，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，a光在玻璃中的傳播速度比b光的小，a光的頻率比b光的大，在真空中，a光的波長(zhǎng)較短，a光形成的干涉條紋間距較小，選項(xiàng)A、B正確，C、E錯(cuò)誤；a光的全反射臨界角較小，當(dāng)入射角θ增大時(shí)，a光先發(fā)生全反射，折射光線先消失，選項(xiàng)D正確。

13．20xx·四川高考]直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖。a、b光相比()

A．玻璃對(duì)a光的折射率較大

B．玻璃對(duì)a光的臨界角較小

C．b光在玻璃中的傳播速度較小

D．b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短

答案C

解析由題圖可知na＜nb，故A錯(cuò)誤；由sinC＝知Ca＞Cb，故B錯(cuò)誤；由n＝知va＞vb，故C正確；a光在玻璃中的傳播距離比b光小，由t＝知ta＜tb，D錯(cuò)誤。

14.20xx·安徽高考]如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ。已知棱鏡頂角為α，則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為()

A.B.

C.D.

答案A

解析設(shè)光線在AB面上的折射角為r，由幾何關(guān)系有θ＝2(i－r)，α＝2r，從而求出i＝，r＝，由折射定律n＝＝。只有選項(xiàng)A正確。

15．20xx·重慶高考]虹和霓是太陽光在水球內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示，M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為()

A．紫、紅、紅、紫B．紅、紫、紅、紫

C．紅、紫、紫、紅D．紫、紅、紫、紅

答案A

解析對(duì)同一個(gè)介質(zhì)來說，紅光折射率最小，偏折程度最小，由圖可知，N、P為紅色，M、Q為紫色，A正確。

16.20xx·重慶高考]打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1θθ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和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邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是()

A．若θθ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射

B．若θθ2，光線會(huì)從OQ邊射出

C．若θθ1，光線會(huì)從OP邊射出

D．若θθ1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射

答案D

解析光線發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角i大于臨界角C。光線從圖示位置入射，到達(dá)OP邊時(shí)入射角i1＝－θ，θ越小，i1越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)題意，要在OP邊上發(fā)生全反射，應(yīng)滿足θθ2，A、B錯(cuò)誤。若光線在OP上發(fā)生全反射后到達(dá)OQ邊，入射角i2＝3θ－，θ越大，i2越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)題意，要在OQ邊上發(fā)生全反射，應(yīng)滿足θθ1，C錯(cuò)誤，D正確。

17.20xx·四川高考]如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球。則()

A．小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球

B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出

C．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大

D．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大

答案D

解析小球在缸底的其他位置也能從側(cè)面看到，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光線由水射向空氣時(shí)，有可能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光在不同介質(zhì)中的頻率是不變的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由v＝可知，光在水中的速度小于在空氣中的速度，選項(xiàng)D正確。

18．20xx·南充模擬]如圖所示，MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光被反射，一部分光進(jìn)入液體中，當(dāng)入射角是45°時(shí)，折射角為30°。以下說法正確的是()

A．反射光線與折射光線的夾角為120°

B．該液體對(duì)紅光的折射率為

C．該液體對(duì)紅光的全反射臨界角為45°

D．當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面，折射角也是30°

答案C

解析根據(jù)反射定律得到反射角為45°，由幾何知識(shí)得，反射光線與折射光線的夾角是105°，故A錯(cuò)誤。由折射率公式n＝，得n＝＝，故B錯(cuò)誤。由臨界角公式sinC＝，得sinC＝，則C＝45°，故C正確。根據(jù)折射定律得知，紫光的折射率大于紅光的折射率，則紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面，折射角小于30°。故D錯(cuò)誤。

19．20xx·四川聯(lián)考]如圖所示是一個(gè)透明圓柱體的橫截面，一束單色光平行于直徑AB射向圓柱體，光線經(jīng)過折射后恰能射到B點(diǎn)。已知入射光線到直徑AB的距離為R，R是圓柱體的半徑。已知光在真空中的傳播速度為c，則()

A．該透明圓柱體介質(zhì)的折射率為

B．該單色光從C點(diǎn)傳播到B點(diǎn)的時(shí)間為3R/c

C．折射光線過B點(diǎn)時(shí)可能發(fā)生全反射

D．改變?nèi)肷涔饩€到直徑AB的距離，折射光線仍然能夠射到B點(diǎn)

答案B

解析如圖所示cosθ1＝＝，即θ1＝30°，分析可得：θ2＝30°，r＝30°，i＝60°，折射率n＝＝，故A錯(cuò)誤；該單色光從C到B的時(shí)間t＝＝＝，故B正確；光線折射到B點(diǎn)不可能發(fā)生全反射，因?yàn)槌錾浣菫?0°，故C錯(cuò)誤；改變光線到直徑AB的距離，折射光線不能射到B點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。

20.20xx·樂山二模]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a、b兩束單色光射出。下列說法正確的是()

A．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率

B．光束a在空氣中的波長(zhǎng)較大

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(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角大

答案C

解析作出光路圖如圖所示，可知光從空氣射入玻璃時(shí)a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，頻率較大，故A錯(cuò)誤。a光的頻率較大，則波長(zhǎng)較小，故B錯(cuò)誤。因?yàn)閍、b兩光在上表面的折射角與反射后在上表面的入射角分別相等，根據(jù)幾何知識(shí)可知出射光束一定相互平行，故C正確。因?yàn)閍光的折射率較大，由臨界角公式sinC＝，則知a光的臨界角小，故D錯(cuò)誤。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

21．如圖所示，一束激光垂直于AC面照射到等邊玻璃三棱鏡的AB面上。已知AB面的反射光線與折射光線的夾角為90°。光在真空中的傳播速度為c。求：

(1)玻璃的折射率；

(2)激光在玻璃中傳播的速度。

答案(1)(2)

解析(1)如圖所示，由幾何關(guān)系知：

光在AB界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°，則n＝＝。

(2)由n＝得v＝＝。

22.如圖所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)。已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為D(D3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問：

(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？

(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑。

答案(1)紫色(2)r＝D－nR

解析(1)當(dāng)平行光從玻璃中射向空氣時(shí)，由于紫光的折射率最大，則臨界角最小，所以首先發(fā)生全反射，因此出射光線與屏幕的交點(diǎn)最遠(yuǎn)，故圓形亮區(qū)的最外側(cè)是紫色。

(2)如圖所示，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的F點(diǎn)到亮區(qū)中心E的距離r就是所求最大半徑。設(shè)紫光的臨界角為C，由全反射的知識(shí)：sinC＝。

所以cosC＝，tanC＝，OB＝＝，r＝＝D－nR。

二、真題與模擬

23．20xx·全國卷]如圖所示，在注滿水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點(diǎn)光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。

(1)求池內(nèi)的水深；

(2)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A時(shí)，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。

答案(1)2.6m(2)0.7m

解析(1)如圖，設(shè)到達(dá)池邊的光線的入射角為i。依題意，水的折射率n＝，光線的折射角θ＝90°。

由折射定律有n＝

由幾何關(guān)系有sini＝

式中，l＝3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝m≈2.6m

(2)設(shè)此時(shí)救生員的眼睛到池邊的水平距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有

n＝

式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點(diǎn)光源A到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)系有

sini′＝

x＋l＝a＋h′

式中h′＝2m。聯(lián)立式得

x＝m≈0.7m。

24.20xx·全國卷]如圖，玻璃球冠的折射率為，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的倍；在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點(diǎn)，該光線的延長(zhǎng)線恰好過底面邊緣上的A點(diǎn)。求該光線從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角。

答案150°

解析設(shè)球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，則OO′AB。

令OAO′＝α，有cosα＝＝＝

即α＝30°

由題意MAAB

所以O(shè)AM＝60°

設(shè)圖中N點(diǎn)為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點(diǎn)，則光線的光路圖如圖所示。設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，在N點(diǎn)的入射角為i′，反射角為i″，玻璃折射率為n。由于OAM為等邊三角形，有i＝60°

由折射定律有n＝

代入題給條件n＝得r＝30°

作底面在N點(diǎn)的法線NE，由于NEAM，有i′＝30°

根據(jù)反射定律，有i″＝30°

連接ON，由幾何關(guān)系知MAN≌△MON，故有MNO＝60°

由式得ENO＝30°

于是ENO為反射角，NO為反射光線。這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠的光線相對(duì)于入射光線的偏角為β＝180°－ENO＝150°。

25．20xx·山東高考]半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO′的截面如圖所示。位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出。當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。求A、B兩點(diǎn)間的距離。

答案R

解析當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角為i0時(shí)，設(shè)折射角為r0，由折射定律得n＝

設(shè)A點(diǎn)與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sinr0＝

若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點(diǎn)的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點(diǎn)與左端面的距離為dB，由折射定律得

sinC＝

由幾何關(guān)系得sinC＝

設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d，可得d＝dB－dA

聯(lián)立式得d＝R。

26.20xx·全國卷]一個(gè)半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示。玻璃的折射率為n＝。

(1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？

(2)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置。

答案(1)R(2)見解析

解析(1)在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖。由全反射條件有sinθ＝

由幾何關(guān)系有OE＝Rsinθ

由對(duì)稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為：l＝2OE

聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得l＝R

(2)設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關(guān)系及式和已知條件得：

α＝60°＞θ

光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖。由反射定律和幾何關(guān)系得：

OG＝OC＝R

射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。