13.2 全反射导学案word版无答案
文档属性
| 名称 | 13.2 全反射导学案word版无答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 290.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-13 18:35:39 | ||
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文档简介
1
13.2 全反射
一、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质．
(2)光密介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质．
(3)光疏介质与光密介质是 (填“相对”或“绝对”)的．
2．全反射现象
(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度， 光线完全消失，
只剩下 光线的现象．
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于 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与介质的折射率 n的关系是 .
(3)全反射发生的条件
①光从 介质射入 介质．
②入射角 临界角．
二、全反射棱镜
1．形状：截面为 三角形的棱镜．
2．全反射棱镜的特点
(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生 ，与平面镜相比，它的反射率很高．
(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真 ．
三、光导纤维
1．原理：利用了光的 ．
2．构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的 ，光传播时在内芯与外套的界面上发生 ．
3．光纤通信的优点是容量 、衰减 、抗干扰性强等．
4．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等．
一、全反射
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？
1．全反射现象
(1)全反射的条件：
①光由光 介质射入光 介质．
②入射角 临界角．
(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律．
②全反射的临界角 C和折射率 n的关系： .
(3)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 ．同时折射光线
强度减弱，能量 ，反射光线强度增强，能量 ，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到 ，反射光
线的能量 入射光线的能量．
2
2．不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同．频率越大的光，折射率也 ，
所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越 发生全反射．
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)( )
全反射棱镜改变光路的几种情况
入射方式
项目
方式一 方式二 方式三
光路图
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光线方向
改变角度
90° 180° 0°(发生侧移)
三、光导纤维
如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成．构成内芯和外套的两种介质，
哪个折射率大？为什么？
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，如图所示，它是由内芯和外套两层组
成的，内芯的折射率 外套的折射率．
(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次 ，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、图象．
2．光导纤维折射率：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
，n＝
sin θ1
sin θ2
，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝ n
2
－1.
由图可知：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 ，即解得 n＝ 2.
3
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 ，因
此折射率要比 2大些．
四、全反射的应用
解决全反射问题的思路
(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)若光由介质进入空气(真空)时，则根据 确定临界角，看是否发生 ．
(3)根据题设条件，画出入射角 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、运算及变换并进行动态分析或定量计算．
一．选择题（共 6 小题）
1．如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出
现在远方的空中．沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，这就是“蜃景”．下列说
法中错误的是（ ）
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要 B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是蜃景，B是景物 D．C是蜃景，D是景物
2．如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率较玻璃为低的介质包覆．若光线自光纤左端进入，与中心轴
的夹角为θ，则下列有关此光线传递方式的叙述正确的是（ ）
A．不论 θ为何值，光线都不会发生全反射 B．不论 θ为何值，光线都会发生全反射
C．θ足够小时，光线才会发生全反射 D．0足够大时，光线才会发生全反射
3．图示为一横截面为等腰直角三角形的三棱镜，光线 O 从它的一直角垂直射入，其对光线 O 的临界角为 40°，关
于图中画出的 a、b、c 三条光线，说法正确的是（ ）
A．a是光线 O的出射光 B．b是光线 O的出射光
C．c是光线 O的出射光 D．a、b、c都不是光线 O的出射光
4．a、b 两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示．关于 a、b两种单色光，下列说法中
正确的是（ ）
A．该种玻璃对 a光的折射率较大
B．b光在该玻璃中传播时的速度较大
C．a光的频率较小
D．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
4
5．如图所示，已知介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率为 ，则下列说法中正确的是（ ）
A．光线 a、b都不能发生全反射
B．光线 a、b都能发生全反射
C．光线 a发生全反射，光线 b不发生全反射
D．光线 a不发生全反射，光线 b发生全反射
6．如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。
逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。关于该实验现象，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动
B．反射光线和折射光线转过的角度相同
C．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强
D．最终反射光完全消失
二．多选题（共 1小题）
7．图中的等腰直角三角形表示三棱镜，光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此看出棱镜的折射率可
能是（ ）
A．1.7 B．1.8 C．1.5 D．1.36
三．填空题（共 1小题）
8．如图，三角形 ABC为某透明介质的横截面，O为 BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自 O以角 I入射，
第一次到达 AB边恰好发生全反射，已知θ＝15°，BC边长为 2L，该介质的折射率为 ，求：
（i）入射角 i；
（ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为 v，可能用到 sin75°＝ 或
sin15°＝ ）
四．计算题（共 1小题）
9．如图所示，某 L 形透明材料的折射率 n＝2．现沿 AB 方向切去一角，AB与水平方向的夹角为 θ．为使水平方向
的光线射到 AB面时不会射入空气，求 θ的最大值。
13.2 全反射
一、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质．
(2)光密介质：折射率较 (填“大”或“小”)的介质．
(3)光疏介质与光密介质是 (填“相对”或“绝对”)的．
2．全反射现象
(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度， 光线完全消失，
只剩下 光线的现象．
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于 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与介质的折射率 n的关系是 .
(3)全反射发生的条件
①光从 介质射入 介质．
②入射角 临界角．
二、全反射棱镜
1．形状：截面为 三角形的棱镜．
2．全反射棱镜的特点
(1)当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生 ，与平面镜相比，它的反射率很高．
(2)反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真 ．
三、光导纤维
1．原理：利用了光的 ．
2．构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的 ，光传播时在内芯与外套的界面上发生 ．
3．光纤通信的优点是容量 、衰减 、抗干扰性强等．
4．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等．
一、全反射
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？
1．全反射现象
(1)全反射的条件：
①光由光 介质射入光 介质．
②入射角 临界角．
(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律．
②全反射的临界角 C和折射率 n的关系： .
(3)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 ．同时折射光线
强度减弱，能量 ，反射光线强度增强，能量 ，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到 ，反射光
线的能量 入射光线的能量．
2
2．不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同．频率越大的光，折射率也 ，
所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越 发生全反射．
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)( )
全反射棱镜改变光路的几种情况
入射方式
项目
方式一 方式二 方式三
光路图
入射面 AB AC AB
全反射面 AC AB、BC AC
光线方向
改变角度
90° 180° 0°(发生侧移)
三、光导纤维
如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成．构成内芯和外套的两种介质，
哪个折射率大？为什么？
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，如图所示，它是由内芯和外套两层组
成的，内芯的折射率 外套的折射率．
(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次 ，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、图象．
2．光导纤维折射率：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
，n＝
sin θ1
sin θ2
，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝ n
2
－1.
由图可知：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 ，即解得 n＝ 2.
3
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 ，因
此折射率要比 2大些．
四、全反射的应用
解决全反射问题的思路
(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)若光由介质进入空气(真空)时，则根据 确定临界角，看是否发生 ．
(3)根据题设条件，画出入射角 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、运算及变换并进行动态分析或定量计算．
一．选择题（共 6 小题）
1．如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出
现在远方的空中．沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，这就是“蜃景”．下列说
法中错误的是（ ）
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要 B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是蜃景，B是景物 D．C是蜃景，D是景物
2．如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率较玻璃为低的介质包覆．若光线自光纤左端进入，与中心轴
的夹角为θ，则下列有关此光线传递方式的叙述正确的是（ ）
A．不论 θ为何值，光线都不会发生全反射 B．不论 θ为何值，光线都会发生全反射
C．θ足够小时，光线才会发生全反射 D．0足够大时，光线才会发生全反射
3．图示为一横截面为等腰直角三角形的三棱镜，光线 O 从它的一直角垂直射入，其对光线 O 的临界角为 40°，关
于图中画出的 a、b、c 三条光线，说法正确的是（ ）
A．a是光线 O的出射光 B．b是光线 O的出射光
C．c是光线 O的出射光 D．a、b、c都不是光线 O的出射光
4．a、b 两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示．关于 a、b两种单色光，下列说法中
正确的是（ ）
A．该种玻璃对 a光的折射率较大
B．b光在该玻璃中传播时的速度较大
C．a光的频率较小
D．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
4
5．如图所示，已知介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率为 ，则下列说法中正确的是（ ）
A．光线 a、b都不能发生全反射
B．光线 a、b都能发生全反射
C．光线 a发生全反射，光线 b不发生全反射
D．光线 a不发生全反射，光线 b发生全反射
6．如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。
逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。关于该实验现象，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动
B．反射光线和折射光线转过的角度相同
C．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强
D．最终反射光完全消失
二．多选题（共 1小题）
7．图中的等腰直角三角形表示三棱镜，光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此看出棱镜的折射率可
能是（ ）
A．1.7 B．1.8 C．1.5 D．1.36
三．填空题（共 1小题）
8．如图，三角形 ABC为某透明介质的横截面，O为 BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自 O以角 I入射，
第一次到达 AB边恰好发生全反射，已知θ＝15°，BC边长为 2L，该介质的折射率为 ，求：
（i）入射角 i；
（ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为 v，可能用到 sin75°＝ 或
sin15°＝ ）
四．计算题（共 1小题）
9．如图所示，某 L 形透明材料的折射率 n＝2．现沿 AB 方向切去一角，AB与水平方向的夹角为 θ．为使水平方向
的光线射到 AB面时不会射入空气，求 θ的最大值。