第四章 光\n2．全反射\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．知道什么是光疏介质，什么是光密介质。2．理解光的全反射现象。3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决相关的问题。4．知道全反射棱镜和光导纤维的原理及应用。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n1．光疏介质和光密介质对于折射率不同的两种介质，我们把折射率______的称为光疏介质，折射率______的称为光密介质。2．全反射现象(1)当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到______时，折射光完全消失，只剩下________，这种现象叫作全反射，这时对应的________叫作临界角。较小知识点1全反射较大90°反射光入射角\n(2)发生全反射的条件①光由______介质射入______介质。②入射角______或______临界角。(3)临界角与折射率的关系①定量关系：光由某种介质射入空气(或真空)时，sinC＝____。②定性关系：介质的折射率越大，发生全反射的临界角______，越容易发生全反射。光密光疏大于等于越小\n1．全反射棱镜(1)构造：截面为________________的玻璃棱镜叫全反射棱镜。(2)光学特性：①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生________，光射出棱镜时，传播方向改变了______。②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次________，使光的传播方向改变了_______。等腰直角三角形知识点2全反射的应用全反射90°全反射180°\n(3)主要优点①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______。②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时________。全反射很高失真小\n2．光导纤维(1)原理：利用了光的________。(2)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100μm左右，如图所示。它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率______外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次________，从另一端射出。(3)主要优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、__________等。全反射大于全反射保密性好\n思考辨析『判一判』(1)水的密度大于酒精的密度，水是光密介质。()(2)光从水中射入空气中时一定能发生全反射。()(3)光从玻璃射入空气中时能发生全反射。()(4)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射。()(5)只要入射角足够大，就能发生全反射。()××√√×\n『选一选』(多选)透明的水面上有一圆形荷叶，叶梗直立在水中，紧靠叶梗有一条小鱼，在岸上的人恰能看到小鱼，则()A．当小鱼潜深点时，人就看不见它B．当小鱼潜深点时，人照样能看见它C．当小鱼上浮点时，人就看不见它D．当小鱼上浮点时，人照样看见它解析：小鱼下潜一点后，它的入射角变小，光线能折射出水面，人能看到鱼，同理，鱼上浮一点，入射角大于临界角，发生全反射，所以，B、C正确，A、D错误。BC\n『想一想』夏季的早晨，从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮，玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮，这是什么道理呢？解析：光照射露珠或经玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，有更多的光反射到人的眼睛中，光的能量大了，人就会感觉特别明亮。\n课内互动探究\n探究如图所示，光由玻璃斜射向空气，若逐渐增加入射角，当入射角增大到一定程度后将出现折射光消失的现象，这种现象叫作全反射。请问：要想出现这种现象必须具备什么条件？全反射情景导入提示：①光从光密介质射入光疏介质②入射角大于或等于临界角\n1．对光疏介质和光密介质的理解(1)相对性光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义。例如：水晶(n＝1.55)对玻璃(n＝1.5)是光密介质，而对金刚石来说(n＝2.427)，就是光疏介质。同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的。(2)与介质密度无关光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质。要点提炼\n\n\n(3)产生全反射现象的条件①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上。②入射角等于或大于临界角。(4)全反射现象中的能量分配关系①折射角随入射角的增大而增大，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，而反射光线增强，能量增大，亮度增加。②当入射角增大到某一角度时(即临界角)，折射光能量减到零，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象。\n(5)不同色光的临界角不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射。\n典例1典例剖析\n\n\n\n1．如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚，而远处只看到对岸山峰和天空的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是()对点训练CA．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小C．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见D．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼中\n解析：远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；光线由水射入空气，光的波速变大，频率不变，由波速公式v＝λf知波长变大，故B错误；远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确；近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光较弱而折射光较强，射出水面而进入人眼睛中的能量较多，故D错误。\n探究如图所示，自行车后面有尾灯，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。那么自行车的尾灯利用了什么原理？全反射的应用情景导入提示：利用了全反射的原理。\n1．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜是全反射棱镜。它在光学仪器里，常用来代替平面镜，改变光的传播方向。光通过全反射棱镜时的几种方式：要点提炼\n\n2.光导纤维(1)光导纤维：用光密介质制成的用来传导光信号的纤维状的装置。(2)光纤原理：“光纤通信”利用了全反射原理。实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，一定程度上可以弯折，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成。如图所示，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，使反射光的能量最强，实现远距离传送。\n(3)光纤的应用：携带着数码信息、电视图像、声音等的光信号沿着光纤传输到很远的地方，实现光纤通信。\n由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为高速传输信息的载体。要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多少？典例2典例剖析思路引导：准确理解光纤传导的原理，利用全反射临界角计算。\n\n\n2．空气中两条光线a和b从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示。虚框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜。图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是()对点训练B\n\n核心素养提升\n\n案例\n\n\n课堂达标检测\n1．(2020·河北省衡水中学高二下学期期中)夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低。可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的。景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景。如图所示，则下列说法正确的是()A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物C\n解析：当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象。在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像。这就是海市蜃楼的景象。故选C。\n2．(2020·新疆昌吉回族自治州二中高二下学期期中)如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是()A\n解析：光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误；从光密进入光疏，若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确。\n\n
