1、第2节光的全反射第3节光导纤维及其应用目标定位目标定位1.1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。2.2.掌握全反射的条件，并能分析和解决有关问题。掌握全反射的条件，并能分析和解决有关问题。3.3.了解全反射棱镜了解全反射棱镜核心提示核心提示重点：重点：1.1.全反射的条件。全反射的条件。2.2.用全反射解决实际问题。用全反射解决实际问题。难点：应用全反射条件解决有关问题，解释有关现象。难点：应用全反射条件解决有关问题，解释有关现象。1.1.当光线在界面发生反射时，反射角当光线在界面发生反射时，反射角_(_(选填选填“大于大于”“”“小小
2、于于”或或“等于等于”)入射角。入射角。2.2.当光由空气射入玻璃时，折射角当光由空气射入玻璃时，折射角_(_(选填选填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)入射角。入射角。3.3.当光由真空射入介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比当光由真空射入介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于该介质的等于该介质的_。4.4.不同介质的折射率不同介质的折射率_，所以光在不同介质中的传播速度，所以光在不同介质中的传播速度也不同。也不同。等于等于小于小于折射率折射率不同不同一、全反射及其产生条件一、全反射及其产生条件1.1.光疏介质和光密介质：光疏介质和光密介质：对于两种不同的介质，折射率对于两
3、种不同的介质，折射率_的介质叫做光疏介质，折的介质叫做光疏介质，折射率射率_的介质叫做光密介质。的介质叫做光密介质。2.2.全反射及临界角的概念：全反射及临界角的概念：(1)(1)全反射：光由光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到全反射：光由光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到一定程度时，折射光线一定程度时，折射光线_，全部光线都被反射回光密，全部光线都被反射回光密介质的现象。介质的现象。(2)(2)临界角：刚发生全反射临界角：刚发生全反射(即折射角等于即折射角等于_)_)时的入射角，时的入射角，用字母用字母C C表示。表示。较小较小较大较大完全消失完全消失90903.3.全反射的条件：全反
4、射的条件：(1)(1)光由光由_介质射入介质射入_介质。介质。(2)(2)入射角入射角_临界角。临界角。4.4.临界角与折射率的关系：临界角与折射率的关系：(1)(1)定量关系：光由某种介质射入空气定量关系：光由某种介质射入空气(或真空或真空)时，时，sinC=_sinC=_。(2)(2)定性关系：介质折射率越大，发生全反射的临界角定性关系：介质折射率越大，发生全反射的临界角_，越容易发生全反射。越容易发生全反射。光密光密光疏光疏大于等于大于等于1n越小越小二、对全反射现象的解释二、对全反射现象的解释1.1.解释全反射现象：解释全反射现象：(1)(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到
5、气泡上发水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了生了_。(2)(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率率_，从远处物体射向地面的光线的入射角，从远处物体射向地面的光线的入射角_临界角时，临界角时，发生全反射，人们就会看到远处物体的倒影。发生全反射，人们就会看到远处物体的倒影。全反射全反射小小大于大于2.2.全反射棱镜：全反射棱镜：(1)(1)形状：截面为形状：截面为_三角形的棱镜。三角形的棱镜。(2)(2)光学特性：光学特性：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当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光
6、在截面的斜边上发生生_，光射出棱镜时，传播方向改变了，光射出棱镜时，传播方向改变了_。当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在_上各发上各发生一次全反射，使光的传播方向改变了生一次全反射，使光的传播方向改变了_。等腰直角等腰直角全反射全反射9090两个直角边两个直角边180180【思考辨析思考辨析】1.1.判断正误：判断正误：(1)(1)光密介质、光疏介质是指介质的密度大小。光密介质、光疏介质是指介质的密度大小。()(2)(2)光从空气折射入水中也可以发生全反射现象。光从空气折射入水中也可以发生全反射现象。()(3)(3)只要是光从光密介质射向光疏介质，就一定发生全
7、反射。只要是光从光密介质射向光疏介质，就一定发生全反射。()(4)(4)鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了全反射。全反射。()提示：提示：(1)(1)。光密介质、光疏介质是指介质的折射率大小，。光密介质、光疏介质是指介质的折射率大小，与介质的密度无关。与介质的密度无关。(2)(2)。光从空气折射入水中，是从光疏介质进入光密介质，。光从空气折射入水中，是从光疏介质进入光密介质，不符合发生全反射的条件，不会发生全反射现象。不符合发生全反射的条件，不会发生全反射现象。(3)(3)。光从光密介质射向光疏介质，并且入射角要大于等于。光从光
8、密介质射向光疏介质，并且入射角要大于等于临界角，两个条件缺一不可。临界角，两个条件缺一不可。(4)(4)。鱼缸中上升的气泡，是由于光射到气泡上发生了全反。鱼缸中上升的气泡，是由于光射到气泡上发生了全反射，所以看起来亮晶晶的。射，所以看起来亮晶晶的。2.2.问题思考：问题思考：能否用折射率为能否用折射率为1.251.25的透明材料制成截面为等腰直角三角形的的透明材料制成截面为等腰直角三角形的全反射棱镜？全反射棱镜？提示：提示：即即C45C45，不能发生全反射，不能发生全反射，故不能用此透明材料制成截面为等腰直角三角形的全反射棱镜。故不能用此透明材料制成截面为等腰直角三角形的全反射棱镜。1142s
9、inC,n1.2552一、全反射的理解一、全反射的理解1.1.光疏介质与光密介质：不同介质的折射率不同，我们把折射光疏介质与光密介质：不同介质的折射率不同，我们把折射率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质。率较小的介质叫做光疏介质，折射率较大的介质叫做光密介质。(1)(1)对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介对光路的影响：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质质(例如由空气射入水例如由空气射入水)时，折射角小于入射角；光由光密介质时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质射入光疏介质(例如由水射入空气例如由水射入空气)时，折射角大于入射角。时，折射角大于入射角
10、。(2)(2)光疏介质和光密介质的比较：光疏介质和光密介质的比较：(3)(3)相对性：光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介相对性：光疏介质、光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判定谁是光疏介质谁是光密介质。判定谁是光疏介质谁是光密介质。名称名称光的传播速度光的传播速度折射率折射率与密度的关系与密度的关系光疏介质光疏介质大大小小均与密度无关均与密度无关光密介质光密介质小小大大2.2.全反射现象：全反射现象：光由光密介质射入到光疏介质中时，折射角大于入射角，当入光由光密介质射入到光疏介质中
11、时，折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射角增大到一定程度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回原介质，这种现象称为全反射现象，简称全反射。射回原介质，这种现象称为全反射现象，简称全反射。(1)(1)全反射的条件：全反射的条件：光由光密介质射向光疏介质。光由光密介质射向光疏介质。入射角大于等于临界角。入射角大于等于临界角。(2)(2)全反射遵循的规律：全反射遵循的规律：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，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。反射定律，由于不存在折射光
12、线，光的折射定律不再适用。(3)(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，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，时，随着入射角增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。入射光的能量。(4)(4)临界角：临界角：定义：定义：刚好发生全反射刚好发生全反射(即折射角为即折射角为9090)时的入
13、射角称为全反射的临时的入射角称为全反射的临界角，用界角，用C C表示。表示。表达式：光由折射率为表达式：光由折射率为n n的介质射向真空或空气时，若刚好的介质射向真空或空气时，若刚好发生全反射，则折射角恰好等于发生全反射，则折射角恰好等于9090，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，折射率越大的光的临界角越小，越易发生全反射。空时，折射率越大的光的临界角越小，越易发生全反射。sin901n,sinCsinCn即。【学而后思学而后思】(1)1)只有一种介质能否确定它是光密介质还是光疏介质只有一种介质能否确定它是光密介质还是
14、光疏介质?提示：提示：不能。光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较不能。光密介质、光疏介质是对确定的两种介质相比较折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无折射率而确定的，只有一种介质是无法比较折射率的，从而无法确定它是光疏介质还是光密介质。法确定它是光疏介质还是光密介质。(2)(2)七种色光能否在同一界面上同时发生全反射七种色光能否在同一界面上同时发生全反射?提示：提示：能。如果光从光密介质进入光疏介质，并且入射角大于能。如果光从光密介质进入光疏介质，并且入射角大于等于红光的临界角，则七种色光能在同一界面上同时发生全反等于红光的临界角，则七种色光能在同一界面上同时发生全反射。
15、射。【典例典例1 1】(2013(2013牡丹江高二检测牡丹江高二检测)一棱镜的截面为直角三角一棱镜的截面为直角三角形形ABCABC，如图所示，如图所示，A=30A=30，斜边，斜边ABABa a。棱镜材料的折射率。棱镜材料的折射率为为n=n=。如图在此截面所在的平面内，一条光线以。如图在此截面所在的平面内，一条光线以4545的入的入射角从射角从ACAC边的中点边的中点M M射入棱镜。求光线从棱镜射出点的位置？射入棱镜。求光线从棱镜射出点的位置？(不考虑光线沿原来路线返回的情况不考虑光线沿原来路线返回的情况)。2【解题探究解题探究】(1)(1)当光线在当光线在ACAC界面上折射时，是否发生全反
16、射界面上折射时，是否发生全反射?提示：提示：一定不发生全反射，因为是光从光疏介质进入光密介质。一定不发生全反射，因为是光从光疏介质进入光密介质。(2)(2)光线经光线经ACAC界面折射后，折射光线再射到界面折射后，折射光线再射到ABAB界面上时，如何界面上时，如何判断是否发生全反射判断是否发生全反射?提示：提示：算出折射光线在算出折射光线在ABAB界面上的入射角，再与这种介质的临界面上的入射角，再与这种介质的临界角比较，若入射角大于等于临界角则发生全反射，否则不能界角比较，若入射角大于等于临界角则发生全反射，否则不能发生全反射。发生全反射。【标准解答标准解答】光路如图所示，光路如图所示，设入射
17、角为设入射角为，折射角为，折射角为,由折射定律得由折射定律得 得得=30=30则则F F到到A A的距离的距离 三角形三角形AMFAMF全等于三角形全等于三角形DMFDMF，sinnsin，3133AFaa2228设折射光线与设折射光线与ABAB的交点为的交点为D D，由几何关系可知，在，由几何关系可知，在D D点的入射角点的入射角为为6060得临界角得临界角C=45C=45,所以光在所以光在D D点全反射。点全反射。BD=a-2AF BD=a-2AF BE=BDsin30BE=BDsin30 由得由得答案：答案：出射点在出射点在BCBC边上离边上离B B点点 的位置的位置 1sinCn由，1
18、BEa81a8【互动探究互动探究】如图，若入射光线在法线的右侧，仍以如图，若入射光线在法线的右侧，仍以4545的入的入射角从射角从ACAC边的中点边的中点M M射入棱镜，求光线从棱镜射出的位置。射入棱镜，求光线从棱镜射出的位置。【解析解析】光路如图所示，光路如图所示，同理由折射定律得同理由折射定律得得得=30=30由几何关系可得光线在由几何关系可得光线在F F点垂直点垂直ABAB射出，射出，出射点出射点F F到到A A的距离同上可得的距离同上可得答案：答案：出射点在出射点在ABAB边上离边上离A A点点 的位置的位置sinnsin，3AFa83a8【总结提升总结提升】有关全反射定律的应用技巧有
19、关全反射定律的应用技巧(1)(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可。则直接应用折射定律解题即可。(2)(2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键。类题目的关键。(3)(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性。当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性。(4)(4)规范认真作出光路图，是正确求解这类题目的重
20、要保证。规范认真作出光路图，是正确求解这类题目的重要保证。【变式训练变式训练】(2011(2011山东高考山东高考)如图所示，扇形如图所示，扇形AOBAOB为透明柱为透明柱状介质的横截面，圆心角状介质的横截面，圆心角AOB=60AOB=60。一束平行于角平分线。一束平行于角平分线OMOM的单色光由的单色光由OAOA射入介质，经射入介质，经OAOA折射的光线恰平行于折射的光线恰平行于OBOB。(1)(1)求介质的折射率。求介质的折射率。(2)(2)折射光线中恰好射到折射光线中恰好射到M M点的光线点的光线(选填选填“能能”或或“不能不能”)发生全反射。发生全反射。【解析解析】依题意作出光路图如图
21、甲所示。依题意作出光路图如图甲所示。(1)(1)由几何知识可知，入射角由几何知识可知，入射角i=60=60,折射角折射角r=30r=30。根据折射。根据折射定律得定律得 代入数据得代入数据得sinin,sinrn3。(2)(2)由题意画出恰好经过由题意画出恰好经过M M点的折射光线如图乙所示，可得出此点的折射光线如图乙所示，可得出此时射向时射向M M点的入射角为点的入射角为180180-30-30-90-90-30-30=30=30，全反射的，全反射的临界角临界角 故不能发生全反射。故不能发生全反射。答案：答案：(1)(2)(1)(2)不能不能131sinCsin30,n32 3【变式备选变式
22、备选】如图所示如图所示abcabc是一块用折射率是一块用折射率n=2n=2的玻璃制成的的玻璃制成的透明体的横截面，透明体的横截面，abab是半径为是半径为R R的圆弧，的圆弧，acac边与边与bcbc边垂直，边垂直，aOc=60aOc=60。当一束平行黄色光垂直照到。当一束平行黄色光垂直照到acac上时，上时，abab部分的部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的。求黄亮部分的弧外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的。求黄亮部分的弧长为多少长为多少?【解析解析】假定光线假定光线MNMN射到射到abab界面上时恰好界面上时恰好发生了全反射，则发生了全反射，则MNMN上方的光线一定在上方的光线一定
23、在界面界面abab上发生了全反射，因此只有射到界上发生了全反射，因此只有射到界面面NbNb上的光线才能射出玻璃，界面上的光线才能射出玻璃，界面NbNb部分是亮的。部分是亮的。由由sinC=sinC=，得，得C=30C=30。由几何关系知由几何关系知=30=30，所以弧，所以弧NbNb的长度：的长度：答案：答案：1n301s2 RR3606。1R6二、全反射棱镜二、全反射棱镜1.1.全反射棱镜：用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜，全反射棱镜：用玻璃制成的截面为等腰直角三角形的棱镜，其临界角约为其临界角约为4242，当光线垂直于直角边或垂直于斜边射入后，当光线垂直于直角边或垂直于斜边射入后，在
24、下一个界面处的入射角为在下一个界面处的入射角为4545，由于大于临界角，光在该处，由于大于临界角，光在该处发生全反射，若光垂直于直角边射入，在斜边处发生一次全反发生全反射，若光垂直于直角边射入，在斜边处发生一次全反射后，从另一直角边射出，光的传播方向改变射后，从另一直角边射出，光的传播方向改变9090。若光垂直。若光垂直斜边射入棱镜，在两个直角边处各发生一次全反射，光的传播斜边射入棱镜，在两个直角边处各发生一次全反射，光的传播方向改变方向改变180180。2.2.全反射棱镜特点：全反射棱镜特点：(1)(1)与平面镜相比，全反射棱镜反射率高，几乎可达与平面镜相比，全反射棱镜反射率高，几乎可达10
25、0%100%。(2)(2)反射面不必涂任何反光物质，反射失真小。反射面不必涂任何反光物质，反射失真小。(3)(3)克服了平面镜成多个像的问题。克服了平面镜成多个像的问题。【学而后思学而后思】(1)(1)全反射棱镜的应用原理是什么全反射棱镜的应用原理是什么?提示：提示：全反射棱镜的应用原理是光的全反射，必须要满足光发全反射棱镜的应用原理是光的全反射，必须要满足光发生全反射的条件。生全反射的条件。(2)(2)为什么全反射棱镜的反射性能比镀银的平面镜更好为什么全反射棱镜的反射性能比镀银的平面镜更好?提示：提示：全反射棱镜在全反射时没有折射现象，反射率几乎可以全反射棱镜在全反射时没有折射现象，反射率几
26、乎可以达到达到100%100%，并克服了成多个像的问题，故反射性能比镀银的平，并克服了成多个像的问题，故反射性能比镀银的平面镜更好。面镜更好。【典例典例2 2】如图所示，入射光如图所示，入射光1 1经全反射棱镜经全反射棱镜(即等腰直角三角即等腰直角三角形棱镜形棱镜)两次反射后沿与入射光线平行且相反的方向射出，如两次反射后沿与入射光线平行且相反的方向射出，如图中光线图中光线2 2所示，若将棱镜绕顺时针方向转过一个较小的角度所示，若将棱镜绕顺时针方向转过一个较小的角度(如图中虚线所示如图中虚线所示)，则，则()()A.A.出射光线顺时针偏转出射光线顺时针偏转角角B.B.出射光线逆时针偏转出射光线逆
27、时针偏转角角C.C.出射光线顺时针偏转出射光线顺时针偏转22角角D.D.出射光线方向不变出射光线方向不变 【解题探究解题探究】(1)(1)当光线当光线1 1垂直于垂直于ACAC面射入棱镜时，光线在两个面射入棱镜时，光线在两个直角边上是否都能发生全反射直角边上是否都能发生全反射?提示：提示：光线在两个直角边上的入射角均为光线在两个直角边上的入射角均为4545，均大于玻璃的，均大于玻璃的临界角临界角4242，故在两个直角边上都能发生全反射。，故在两个直角边上都能发生全反射。(2)(2)若将棱镜绕顺时针方向转过一个较小的角度若将棱镜绕顺时针方向转过一个较小的角度，光线在两，光线在两个直角边上是否都能
28、发生全反射个直角边上是否都能发生全反射?提示：提示：光线在光线在ABAB直角边上的入射角要大于直角边上的入射角要大于4545，大于玻璃的临，大于玻璃的临界角界角4242，故在，故在ABAB直角边上能发生全反射；光线在直角边上能发生全反射；光线在BCBC直角边上直角边上的入射角为的入射角为4545-，无法确定是否大于玻璃的临界角，无法确定是否大于玻璃的临界角4242，故在故在BCBC直角边上无法确定是否发生全反射，但反射一定存在。直角边上无法确定是否发生全反射，但反射一定存在。【标准解答标准解答】选选D D。如图所示，。如图所示，当棱镜绕当棱镜绕A A点转过一个较小的角度点转过一个较小的角度时，
29、这时光线时，这时光线1 1射向射向ACAC面时面时的入射角为的入射角为，折射后进入玻璃中，折射角小于，折射后进入玻璃中，折射角小于，这条光线，这条光线射向射向ABAB面时的入射角略大于面时的入射角略大于4545，而一般光由玻璃射入空气时，而一般光由玻璃射入空气时发生全反射的临界角为发生全反射的临界角为4242，故这条在玻璃中的折射光线会在，故这条在玻璃中的折射光线会在ABAB面上发生全反射，再射至面上发生全反射，再射至BCBC面，从图中可以看出，最后射向面，从图中可以看出，最后射向ACAC面的光线与原来从面的光线与原来从ACAC射入的光线平行，根据折射定律可知：射入的光线平行，根据折射定律可知
30、：出射光线出射光线2 2与原入射光线与原入射光线1 1平行。故平行。故D D正确。正确。【变式训练变式训练】空气中两条光线空气中两条光线a a和和b b从方框左侧入射，分别从方从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率率n=1.5n=1.5的玻璃全反射棱镜。能产生上述效果，下列四种放置的玻璃全反射棱镜。能产生上述效果，下列四种放置方式正确的是方式正确的是()()【解析解析】选选B B。四个选项产生光路效果如图所示：。四个选项产生光路效果如图所示：故故B B正确。正确。【变式备选变式备选】如图所示，如图所
31、示，abcabc为一全反射棱镜，它的主界面是为一全反射棱镜，它的主界面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到等腰直角三角形。一束白光垂直入射到acac面上，在面上，在abab面上发生面上发生全反射，若光线入射点全反射，若光线入射点O O的位置保持不变，改变光线的入射方的位置保持不变，改变光线的入射方向向(不考虑自不考虑自bcbc反射的光线反射的光线)，则，则()A.A.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出出abab面，则红光将首先射出面，则红光将首先射出B.B.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射使入射光按图中
32、所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出出abab面，则紫光将首先射出面，则紫光将首先射出C.C.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出出abab面面D.D.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出出abab面面【解析解析】选选A A。白光垂直入射到。白光垂直入射到acac面面上后射到上后射到abab面上，入射角为面上，入射角为4545，发，发生全反射说明棱镜的临界角生全反射说明棱镜的临界角C45C45，这是对从红光到紫光的所有色光说的。这是对从红光到紫光的所有
33、色光说的。当入射光顺时针偏转时，在当入射光顺时针偏转时，在acac面上发生色散，不同色光折射率面上发生色散，不同色光折射率不同，红光偏折角小，紫光偏折角大，如图所示，射到不同，红光偏折角小，紫光偏折角大，如图所示，射到abab面上面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于4545。另一方。另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大，因此，入射光顺面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大，因此，入射光顺时针逐渐偏转时，在时针逐渐偏转时，在abab面上红光的入射角将首先小于临界角而面上红光的入射角将首先小于临界角而射出射出abab面。如果入射光逆时针偏
34、转，则经过面。如果入射光逆时针偏转，则经过acac面上的红光、紫面上的红光、紫光的入射角都大于光的入射角都大于4545，都发生全反射而不可能从，都发生全反射而不可能从abab面射出，面射出，故故A A正确。正确。【典例典例】横截面为矩形的玻璃棒被弯成如图所示的形状横截面为矩形的玻璃棒被弯成如图所示的形状,一束一束平行光垂直地射入水平表面平行光垂直地射入水平表面A A上上,要使通过表面要使通过表面A A射入的光全部射入的光全部从表面从表面B B射出射出,比值比值 最小是多少最小是多少?(?(玻璃的折射率玻璃的折射率n=1.5)n=1.5)考查内容考查内容光在介质中传播的极值问题光在介质中传播的极
35、值问题Rd【标准解答标准解答】在如图所示的光路中在如图所示的光路中,从玻璃棒的从玻璃棒的A A端面入射的光端面入射的光线线,可分为左、中、右可分为左、中、右,其中最右边的一条光线其中最右边的一条光线,最难发生全反最难发生全反射射,设其入射角为设其入射角为1,1,只有当只有当 时时,才发生全反射才发生全反射,根据几何关系知根据几何关系知依题意有依题意有将将n=1.5n=1.5代入上式代入上式,解得解得答案：答案：2 211arcsinn Rsin 1Rd。R1Rdn。R2d。关于全反射理解的三个误区关于全反射理解的三个误区误区误区1 1：误认为入射角大于等于临界角就可以发生全反射：误认为入射角大
36、于等于临界角就可以发生全反射产生误区的原因是没有理解好全反射的条件产生误区的原因是没有理解好全反射的条件,要发生全反射要发生全反射,不不仅要入射角大于等于临界角仅要入射角大于等于临界角,还要光从光密介质射入光疏介质。还要光从光密介质射入光疏介质。误区误区2 2：误认为光从光密介质射入光疏介质就可以发生全反射：误认为光从光密介质射入光疏介质就可以发生全反射产生误区的原因也是没有理解好全反射的条件产生误区的原因也是没有理解好全反射的条件,要发生全反射要发生全反射,不仅要光从光密介质射入光疏介质不仅要光从光密介质射入光疏介质,还要入射角大于等于临界还要入射角大于等于临界角。角。误区误区3 3：误认为
37、光纤就是光缆：误认为光纤就是光缆产生误区的原因是对光纤通信的实际应用不熟悉，实际应用的产生误区的原因是对光纤通信的实际应用不熟悉，实际应用的光纤直径只有几微米到几十微米不等的细丝，实际使用时，通光纤直径只有几微米到几十微米不等的细丝，实际使用时，通常把若干根光纤集成一束，制成光缆，不但提高了通信容量，常把若干根光纤集成一束，制成光缆，不但提高了通信容量，也进一步提高了光纤的强度。也进一步提高了光纤的强度。【典例典例】一束只含红光和紫光的复色光沿一束只含红光和紫光的复色光沿POPO方向射入玻璃三棱方向射入玻璃三棱镜然后分成两束光，并沿镜然后分成两束光，并沿OMOM和和ONON方向射出方向射出(如
38、图所示如图所示)，已知，已知OMOM和和ONON两束光中只有一束是单色光，则两束光中只有一束是单色光，则()()A.OMA.OM为复色光，为复色光，ONON为紫光为紫光B.OMB.OM为复色光，为复色光，ONON为红光为红光C.OMC.OM为红光，为红光，ONON为复色光为复色光D.OMD.OM为紫光，为紫光，ONON为复色光为复色光【解析解析】通过以下表格进行逐项分析：通过以下表格进行逐项分析：选项选项情景与过程分析情景与过程分析判断判断A A光线只要遇到两种介质的界面就可以发生反射现光线只要遇到两种介质的界面就可以发生反射现象，而要发生折射必须不能发生全反射，故可以象，而要发生折射必须不能
39、发生全反射，故可以判断判断ONON一定为复色光，题目中又说只有一束是单一定为复色光，题目中又说只有一束是单色光，故只能判断色光，故只能判断OMOM为单色光为单色光B BC C红光和紫光以相同的入射角射到三棱镜的上面，红光和紫光以相同的入射角射到三棱镜的上面，因为只有一束是单色光可得必然有一种色光发生因为只有一束是单色光可得必然有一种色光发生了全反射，红光的临界角大于紫光的临界角，若了全反射，红光的临界角大于紫光的临界角，若红光发生了全反射，则紫光一定发生了全反射，红光发生了全反射，则紫光一定发生了全反射，就不存在就不存在OMOM光线了，故红光没有发生全反射，发光线了，故红光没有发生全反射，发生折射现象，即生折射现象，即OMOM光线光线D D将红光与紫光的折射率搞混，或者说将红光与紫将红光与紫光的折射率搞混，或者说将红光与紫光的临界角搞混，导致错误认为光的临界角搞混，导致错误认为OMOM为紫光为紫光
