【物理】2020届一轮复习人教版全反射问题学案 4页

全反射问题 一、．全反射 当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射全反射临界角：（1）光从光密介质射向光疏介质，当折射角变为90°时的入射角叫临界角；（2）光从折射率为n的介质射向真空时 ‎ 临界角的计算公式: ‎ 产生全反射的条件：‎ ‎（1）光必须从光密介质射向光疏介质；‎ ‎（2）入射角必须等于或大于临界角．‎ 二、光导纤维 利用光的全反射，可制成光导纤维。光从光导纤维一端射入后，在传播过程中经过多次全反射，最终从另一端射出。由于发生的是全反射，因此传播过程中的能量损耗非常小。用光导纤维传输信息，既经济又快捷。‎ C ‎·‎ P A B Q ‎·‎ ‎1、（3）一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束绿光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB（图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束蓝光沿同样的路径从P点射入三棱镜，则从BC面射出的光线是_ _‎ A．仍从Q点射出，出射光线平行于AB B．仍从Q点射出，出射光线不平行于AB C．可能从点射出，出射光线平行于AB D．可能从点射出，出射光线平行于AB 答：C；（3分）‎ 单色光 b ‎ a ‎ O ‎ θ ‎ ‎2．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 ( B )‎ A． B． C． D．‎ 太阳光 b a 小水珠 ‎3．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光。对于这两曙光，以下说法中正确的是 （ B ）‎ A．单色光a比单色光b的频率高 B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角 C．在水中a光的传播速度小于b光的传播速度 D．如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应 ‎4.（2）如图为一均匀的柱形透明体，折射率。‎ ‎①求光从该透明体射向空气时的临界角；‎ ‎②若光从空气中入射到透明体端面的中心上，试证明不 ‎ 论入射角为多大，进入透明体的光线均不能从侧面“泄 漏出去”。‎ 解：①临界角……………2’‎ q1 q2 q3 ‎②证明： ‎ ‎………各1’‎ 当最小 …………1’ 、‎ 任何光线均不能从侧面“泄漏出去”… 1’‎ i ‎5.(2) （6分）（选3—4）据报道：2008年北京奥运会时，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务。光纤通信可利用光的全反射将大量信息高速传输．如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n．如果把该光纤放在空气中，要使从它的一个端面进入光纤的光发生全反射，最大的入射角是多少(用该角的正弦函数值表示)？为简化问题，光纤外套忽略不计．‎ i C 解：如右图所示，入射角最大时对应的光线在侧壁恰好发生全反射，即入射角为临界角．‎ ‎　①‎ ‎　②‎ r=90°-C　 ③‎ 解①②③式得．‎ 注：①～③式每式2分．‎ r i ‎6．（11分）如图所示，光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，求：‎ ‎（1）这块玻璃的折射率；‎ ‎（2）光在玻璃中的传播速度；‎ ‎（2）没有光线从玻璃上表面折射出来的条件．‎ 解：（1）由图知，入射角i=30°，折射角r=60°‎ ‎ （4分）‎ ‎（2）光在玻璃中的速度为：v=c/n=3.0×108/1.732=1.73×108m/s （3分）‎ ‎（3）若要没有光线从玻璃中折射出来，即发生全反射，入射角i应满足：‎ ‎， （2分）‎ 得： （2分）‎ ‎1‎ ‎2‎ B A r O ‎7（2）在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为n=1.73。则：‎ ‎①通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射？‎ ‎②光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？（结果保留三位有效数字）‎ ‎1‎ ‎2‎ B A r O E F 解：①sinC=1/n （2分）‎ ‎ （1分）；（1分）‎ 所以，光线1能在圆锥的侧面B点发生全反射。‎ ‎②根据几何关系知（1分）‎ 所以，总时间 (2分)‎ ‎8.（2）(6分)半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°.一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出.求能从MN射出的光束的宽度为多少?‎ 解：如下图所示，进入玻璃中的光线①垂直半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射.光线①左侧的光线（如:光线②）经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出.‎ 光线①右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出.‎ 最右边射向半球的光线③与球面相切，入射角i=90°.‎ 由折射定律知: ‎ 则r=45° ……3分 故光线③将垂直MN射出 所以在MN面上射出的光束宽度应是. ……3分 ‎9．一个半径为R的玻璃半球，如图（1）所示，平放在水平桌面上，已知玻璃的折射率为，一束竖直光照射的半球的平面上与水平桌面上，结果在水平桌面上出现一个暗环，该暗环的面积为 （ C ）‎ ‎ A． B．‎ ‎ C． D．‎ S ‎10．【物理3--4】(8分)如图所示，半球形玻璃砖的平面部分水平，底部中点有一小电珠．利用游标卡尺(或直尺)测量出有关数据后，可计算玻璃的折射率．试完成以下实验步骤：‎ ‎①若S发光，则在玻璃砖平面上方看到平面中有一圆形亮斑．用游标卡尺测出 和 (写出对应字母和其表示的意义)‎ ‎②推导出玻璃折射率的表达式(用上述测量的物理量的字母表示)．‎ ‎ ‎ 解：(8分)解①圆形亮斑的直径d1(或算出半径r1)；半圆形玻璃砖的直径d2 (或算出其半径r2) (2分)‎ ‎②由几何关系, 或 (2分)‎ S C d2‎ d1‎ C 由全反射知识， (2分)‎ 解得或 (2分)‎ O E F G H M N E1‎ F1‎ G1‎ H1‎ ‎11、右图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 （ B ）‎ A．不能从圆弧NF1射出 B．只能从圆弧NG1射出 C．能从圆弧G1H1射出 D．能从圆弧H1M射出 ‎