全反射现象及其讨论

全反射现象及其讨论

摘要：全反射现象是一种常见的现象，在现代社会中具有广泛的应用，本文将系统的阐释

全反射现象的物理解释，详细的介绍全反射现象的成因、特点、应用等方面内容，并进一步提出其在未来社会中的应用趋势问题。

关键词：全反射透射深度蜃景倏逝波光导纤维 一、生活中的全反射

电磁波在两种介质分界面传播时，会发生折射和反射现象。在特殊情况下，电磁波从折射率大的入射到折射率小的介质中，入射角大于某一临界角时，会发生全部能量被反射回原介质中的现象，此时只有反射波，没有折射波，即发生全反射现象。

在平时生活中，我们会遇见很多全反射现象，其中主要是光的全反射，人们最熟知的即蜃景的产生。蜃景是一种奇幻的自然现象，在中国古代传说和书籍中便有相应的记载，如《史记·天宫书 》。蜃景多发生于海上和沙漠中，分别称为“海市蜃楼”和“沙漠幻景”，但在柏油马路和山中偶尔也能看见。根据蜃景出现的位置相对于原物的方位大致分为上蜃、下蜃以及侧蜃等，根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等，蜃景具有在同一地方同一时间重复出现的特点。

二、物理解释

一束单色平面波,，传播到两种不同介质分界面时，假设反射、折射电磁波都是平面电

磁波，且界面无穷大，则应有如下表达式： ()0()

()

0i k x t i k x t i k x t E E e E E e E E e ωωω?-'?-''?-?=??''=??''''=??

其中如右图所示，E 、'E 、''

E 分别表

示入射波、反射波、折射波，波矢量分量间的关系：

x x

x y

y y k k k k k k '''==??'''==? 对于任意入射的电磁波，可将其分解为垂直分量和水平分量，现在分别考虑。 根据反射定律和折射定律，易得sin x k k θ=，'

'

'

sin x k k θ=，''''''sin x

k

k θ=，当电磁

波垂直入射面传播时，||,(0)E E E ⊥==

，根据麦克斯韦边值关系有：

[()]0

[()]0

n E E E n H H H ?'''?-+=?'''?-+=?

②

①

则得到：

?

??''-='''''+=''θH θH θH E E E cos cos cos

考虑公式

E B =

B H μ=以及近似条件021μμμ≈≈，根据反射折射定律得到

再考虑电磁波平行入射，得到

通过以上两组菲涅尔公式可以看出，反射波、折射波与入射波的能量比值与入射角有关，而当电磁波从折射率大的介质入射到折射率小的介质时，即12εε>)1(21

，根据折射定

律

1sin 1

221<==εεθn

极限状态2

πθ''=，此时折射波沿界面传播，特别是当21sin n θ>时，折射定律失去

意义，这是只能观察到反射波而没有折射波，即发生全反射。下面分别考虑折射波和反射波。

1）对于反射波，在全反射的情况下，易得如下结论： 垂直入射时

2i E e E φ-⊥⊥'==

水平入射时

2E i e E φ''-== 其中

()()2cos sin sin()cos()

E tg E tg E E θθθθθθθθθθ?'

''-==?

''+??

''''?==?''''+-?∥∥

∥

∥

[Ⅱ] [Ⅰ

]

sin()sin()2cos sin sin()E E E E θθθθθθθθ⊥⊥

⊥

⊥

?'''-==-?

''+??

''''?==?''+?

tg ?=

由上述分析知, 全反射时, 反射波与入射波的振幅相等,即它们的平均能流密度相等, 但由于有位相的变化, 说明它们的瞬时值不等, 即能量并非不透过界面.

2）根据以上结论知，发生全反射时仍有折射波存在。发生全反射时，不管入射角有多大，边值关系均成立，故sin x

x k k k θ''==。因为1

k v ω=，2v k ω

=''则

得到

z

k i κ

''==根据上述公式可以看出，发生全反射时，折射波沿x 轴传播，其电场强度沿z 轴正向并

作指数衰减，只存在于界面附近一个层面，有一定的透射厚度，与波长同量级，被称为透射深度，表示为

2

21

21

2

21

21sin 2sin 1n n k -=

-=

-θπλθκ

由电磁场量间的关系

0()H k E εμ

=?

对于透射波，将E,H 个分量展开，可求得瞬逝透射场的平均能流,易得结论：透射波的平均能流密度值只有x 分量，而沿Z 方向的分量为零，但是能流密度的瞬时值并不为零, 而是在界面层内来回振荡,因此在该介质中，虽有透射场的存在，但不能形成折射光束，入射波的能量全部返回至原介质中。

三、全反射的应用

在现代社会中，全反射现象应用广泛，如全反射棱镜、折射计、光导纤维传光，又如自行车的尾灯，医院里的内窥镜，潜望镜以及望远镜等等，全反射被运用于生活生产实际的各个方面，包括通讯、医疗等。现在就几点进行深入分析。 3.1光导纤维

光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，由石英、玻璃或特制塑料制成，直径只有1~100μm 左右，比头发还纤细。它由芯线和包层组成，内芯的折射率大于包层折射率，光线的入射角大于临界角时, 光在芯线和包层界面上不断发生全反射, 光从一端传输到另一端，几乎没有能量损失，在医学、工业、通信领域有着广泛的应用。

目前光导纤维大量应用于通信领域，在通信领域，光纤传输是一种运用广泛的有效传输方式。利用光导纤维传播信息，具有很多优点：传播信

1

212

v k k

kn v ''==

息的频带宽，通信容量大；能抗电磁干扰，保密性强；重量轻，体积小，能够节省大量的有色金属铜铝等，成本低。

除了应用于光纤通信，光导纤维还大量应用于临床医学工作，最常见的有内窥镜。内窥镜主要由镜头、光缆、冷光源、摄像机、监视器五个部分组成，其核心即光导纤维。医用内窥镜主要包括胃镜、肠镜、腹腔镜等，使用时将各种镜头送到人的各个部位，通过传输光束照明器官内壁，检查疾病，还可以利用光纤传送激光，通过产生高温帮助治疗。内窥镜的使用能使机体内部的病变情况直观的反映出来，帮助医生对病情做出正确判断，同时可以减轻病患的痛苦。

3.2全反射X 荧光分析技术

全反射X 荧光分析技术（TXRF），是一种新兴的元素分析方法。原理如下：

当光线的入射角Φ大于临界

角θ时，入射光线几乎全被反射，

而当入射角小的光波则基本被吸

收或散射。根据相关公式知，低能

入射波的临界角大于高能入射波

的临界角，因此可以通过调节光波

的入射角，将高于某一能量的入射

光波吸收或散射掉，低能的光波被

反射。这样，只有符合全反射条件

的第一级全反射面和样品所产生的荧光才能被探测器记录，以此达到元素分析的目的。TXRF 技术与其他方法相比, 在主要性能指标如探测领、测量精度和经济性上都有着明显的综合优势，如灵敏度高，能同时对含量纵跨六个数量级的二三十种元素进行同时测量，用样品量极少, 可消除基体增强和减弱效应。

3.3全内反射荧光显微术（TIRFM）

全内反射荧光显微术兴起近几年，是近场光学在生命科学领域的另一种具体应用。TIRFM 技术利用的是倏逝波的照明，倏逝波只能照射距离盖玻片上表面约100 nm 的深度,因此其它区域的荧光分子将不会被激发,是界面处荧光分子的良好光源;信噪比得到得高。目前,TIRFM 的实现形式大致有两种:棱镜式和物镜式。两种形式的显微镜各有优缺点,对于棱镜式而言,实现起来相对简单,但物镜工作距离较短很难结合其它成像技术一起探测;物镜式可以克服以上缺点,但需要调试激光入射位置、斜入射的角度达到全内反射的要求来实现倏逝波的照明。

利用TIRFM能够观测到很多生物现象，以优异的高信噪比、快速、无损伤地观察特点使其独立于其它任何一类成像仪器,但由于是用倏逝波来照明,所以它并不能用来观察细胞或培养液深层的单分子分布和运动,因此将TIRFM 与其它显微系统联合使用将给单分子探测技术的发展带来更大的推动。

四、总结

随着科学技术的提高，全反射的应用越来越广泛，但是就目前而言，其应用更多的是利用其反射时无能量损耗的现象，而全反射中的倏逝波的存在并没有得到足够的重视，在未来发展中，在对全反射进行深层次研究的基础上，将会开辟光学应用的新领域。

五、参考文献

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[7].田宇，刘恺，邬旭然等.基于全反射原理的X荧光分析技术及其应用研究[J].光谱学与光谱

分析，1999,19（3）.

[8].殷运丽.光的全反射现象在临床工作中的应用[J].实用医技杂志，2005,12（12）.

光的折射和全反射

页脚内容1 考点一 光的折射和全反射 13．[2015·江苏单科,12B(3)](难度★★)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所 示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点．已知光 线的入射角为30°，OA ＝5 cm ，AB ＝20 cm ，BP ＝12 cm ，求该人造树脂材 料的折射率n . 14．[2015·山东理综，38(2)](难度★★★)半径为R 、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射,折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离． 15. [2015·海南单科，16(2)，8分](难度★★★)一半径为R 的半圆柱形玻璃砖，横 截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3 )．与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经 柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直 接从玻璃砖底面射 出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度． 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10分](难度★★★)一厚度为h 的大平板玻璃水 平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上 表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折 射率．

17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在O点左侧与O相距 3 2 R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃 砖射出点的位置． 18．[2014·山东理综，38(2)](难度★★★)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 2.求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到： sin 75°＝6＋2 4或tan 15°＝(2－3)． 19．[2014·江苏单科，12B(3)](难度★★★)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d， 页脚内容2

光的全反射含解析

光的全反射含解析-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

第3节光的全反射 1．光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，________光线就会完全消失，只剩下________光线的现象叫全反射，这时的______________叫做临界角．2．要发生全发射，必须同时具备两个条件：(1)光从________介质射入________介质，(2)入射角____________________临界角． 3．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____________． 4．在实际应用中的光纤是一根极细的玻璃丝，直径约几微米到100 μm不等，由两种____________不同的玻璃制成，分内外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率____．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生____________．5．在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是因为() A．水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中 B．水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于° C．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中 D．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼中 6．全反射是自然界里常见的现象，下列与全反射相关的说法正确的是() A．光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射 B．如果条件允许，光从光疏介质射向光密介质时也可能发生全反射 C．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量 D．只有在入射角等于临界角时才能发生全反射 7．一束光线从折射率为的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°，下图所示的四个光路图中，正确的是() 概念规律练 知识点一发生全反射的条件 1．关于全反射，下列说法中正确的是() A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线 B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射 C．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射 D．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 2．如图1所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是() 图1

光的全反射

光的全反射 一、教学目标 1、知识与技能 掌握临界角的概念和发生全反射的条件；知道什么是光疏介质和光密介质；能判断什么情况下会发生全反射，了解全反射现象的应用；通过实验培养学生的观察能力、分析推理能力和创新思维能力。 2、过程与方法 通过演示实验，学习探究科学的方法——比较法；通过实验设计和动手操作，经历科学探究的过程。 3、情感、态度与价值观 体验全反射实验的探究过程，感受实验探究的乐趣；通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的科学态度；通过全反射现象的应用，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯。 二、重点和难点 重点是全反射现象；难点是临界角概念和全反射条件。 三、教学方法：实验探究法 四、设计思路：本节课以实验为主线，通过一个带有魔术色彩的演示实验引入课题，再通过两个演示实验的对比，让学生观察、分析，揭示全反射的现象与产生条件，另外增加学生探究性实验，通过学生间的讨论、设计、动手及合作，使学生对全反射概念的理解更加准确、丰富和全面。最后通过全反射的应用介绍，开拓学生的视野。

五、主要教学过程 1、引入新课 演示一：用细铁丝穿过单摆小金属球，使其一端伸出作为把手，然后捏住把手，用蜡烛火焰的内焰将金属球熏黑，让学生观察。然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变亮了。好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，将其再放入水中时，出现的现象和刚才一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射。 2、新课教学 2.1实验探究 演示二：实验1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面(如图1)。 实验2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖直边的圆心O（如图2）。 图1 图2 教师演示两遍实验后，让学生分组讨论后回答。 实验1现象：①当光沿着玻璃砖的半径射到直边上时，一部分光从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光反射回玻璃砖内。 ②逐渐增大入射角，看到折射光远离法线，且越来越弱，反射光越来越强。 ③当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光完全消失，只剩下反射光。

光的折射、全反射

学案正标题 一、考纲要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律. 2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算． 二、知识梳理 1.折射定律 (1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：＝n. (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量． (2)定义式：n＝. (3)计算公式：n＝，因为v

①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同． ②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散． 三、要点精析 1.折射定律及折射率的应用 （1）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． （2）折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质． （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小 （4）公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中 的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角． 2.对全反射现象的四点提醒 （1）光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． （2）如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．（3）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的． （4）当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 3.全反射的有关现象及应用 （1）海水中浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等都与光的全反射有关． （2）光导纤维 ①结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质； ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射． 4.解决全反射问题的一般方法 （1）确定光是从光密介质进入光疏介质． （2）应用sin C＝确定临界角． （3）根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． （4）如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． （5）运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．5.测定玻璃的折射率 （1）实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率． （2）实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．（3）实验过程： ①铺白纸、画线．

《全反射》教案

第二节 全反射 教学目标 一、知识目标 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. 3.理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题. 4.知道光导纤维及其应用. 二、能力目标 1.会定性画出光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图. 2.会判断是否发生全反射并画出相应的光路图. 3.会用全反射解释相关的现象. 4.会计算各种介质的临界角. 三、德育目标 通过对蜃景现象的学习明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法. ●教学重点 全反射条件，临界角概念及应用. ●教学难点 临界角概念、临界条件时的光路图及解题. ●教学方法 本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”补充了录像资料或CAI 课件，使其有更生动的感性认识. ●教学用具 光学演示仪（由激光发生器、带量角度的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合） ●教学过程 一、引入新课 让学生甲到黑板前完成图19—21及图19—22两幅光路图（完整光路图） （学生甲画图时遗漏了反射光线） ［教师］光在入射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢？ ［学生］有一部分被反射回去. （学生甲补画上反射光线） ［教师］很好.甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角… ［学生齐答］小于入射角. ［教师］光从水中进入空气时，折射角… ［学生齐答］大于入射角. ［教师］对.那么如果两种介质是酒精和水呢？

二、新课教学 （一）光密介质和光疏介质 1.给出光密介质和光疏介质概念. 2.让学生指出图19—21中的光密介质和光疏介质，再指出图19—23中的光密介质和光疏介质.让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的. 3.光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________入射角. （本题让学生共同回答） （二）全反射 （设置悬念，诱发疑问） ［教师］在图19—22和图19—23中，折射角都是大于入射角的设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？ （这时可以让学生自发议论几分钟） ［学生甲］对着图19—22说是折射到水中去吗？ ［教师］你认为会出现图19—25这种情况吗？ （其余学生有的点头，有的犹疑） ［学生乙］应该没有了吧. ［学生丙］最好做实验看看. ［教师］好，那就让我们来做实验看看. 1.出示实验器材，介绍实验 . ［教师］半圆形玻璃砖可以绕其中心O在竖直面内转动如图19—26所示，入射光方向不变始终正对O点入射. 继续转动玻璃砖，学生看到当折射角趋于90°时，折射光线已经看不见了，只剩下反射光线.继续转动玻璃砖，增大入射角，都只有反射光线. （学生恍然大悟） ［教师］什么结果？ ［学生］折射角达到90°时，折射光线没有了，只剩下反射光线. ［教师］这种现象就叫全反射. （三）发生全反射的条件 1.临界角C ［要求学生根据看到的现象归纳］

第二节光的折射全反射棱镜

第二节光的折射全反射棱镜 一、考点聚焦 ?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求 ?光导纤维Ⅰ级要求 ?棱镜，光的色散Ⅰ级要求 二、知识扫描 1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之 比，即：。 当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为： 。折射现象中光路是可逆的。 2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。 〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。

3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。 4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为 〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折

射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为： 5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。 三、好题精析 例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕 A．将提早 B．将延后 C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变 解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生 折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有 大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太 阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳， 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟． 点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折 射定律分析推理。 例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕

案例：全反射

案例：全反射 该案例是人教版教材选修3-4中第十三章《光》的第七节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的重点，具有承上启下的作用。承上——通过本节内容总结性地应用直线传播、反射、折射知识，进一步从本质上理解和应用折射定律和折射率，有效体会和熟练应用光路可逆解决光的传播问题；启下——可指导性地研究和学习“棱镜”。同时，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。整节课主要侧重使学生通过合作探究理解全反射现象、发生全反射现象的条件，以及生活中的一些全反射现象，如海市蜃楼现象、生活中熟悉的应用，例如望远镜和光导纤维等，故本节课采用多媒体环境下开展教学是非常适合的，充分地利用多媒体课件的优势让学生自己总结生活中与全反射现象有关的内容。通过不同介质中折射现象的分析和全反射现象视频的观看使学生提高了分析问题、归纳问题的能力。 一、案例背景（基本信息） 设计者：郭勇，清原满族自治县高级中学，中学二级 学生：清原满族自治县高级中学高二（10）班，58人 教材：高中物理（人教版）选修3-4 教学设计指导者：李东风抚顺市教师进修学院中学高级教师 杨薇沈阳师范大学副教授 二、教学内容分析 1．教材的地位与作用 本节内容是学生在初中内容基础上的进一步提高，让学生从定性认识提高到定量研究，是高中物理光现象教学中的重点内容之一，主要介绍了全反射现象、发生全反射现象的条件及全反射现象的应用，是反射和折射的交汇点。全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为“棱镜”的学习作了铺垫，同时全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以学习这部分知识有着重要的现实意义。 2．知识的特点 本节讲述几何光学的基础知识，主要讲述光的反射、光的折射、全反射和光

光的全反射

第2节光的全反射 三维目标 知识与技能 1、知道什么是光疏介质和光密介质，理解光的全反射现象，掌握发生全反射的条件． 2、理解临界角的物理意义，会根据公式确定光从介质射入真空（空气）时的临界角．过程与方法 能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题． 能运用全反射的知识分析和解释一些简单的现象了解光的全反射在光导纤维上的应用．情感态度价值观 1、通过这部分知识的学习，使学生对自然界中许多美好的现象进行充分的认识，学会用科学知识来解释自然现象． 2、了解我国光纤技术的进展以及光导纤维在现代科技中的应用，培养爱国主义热情和科学态度． 教学重点临界角的物理意义，会确定光从介质射入真空（空气）时的临界角． 教学难点临界角的计算 教学方法探究法 教具多媒体课件 教学过程设计 一．（－）引入新课 复习提问：当一束平行光射入两种介质的分界面，能够发生反射和折射，反射光线、折射光线和入射光线各满足什么关系？（反射定律、折射定律） （二）教学过程 设问：若一束光线从玻璃中射入水中，折射光线、反射光线分别该如何画出？ 如果入射光线与法线的夹角逐渐增大，那么折射角也将逐渐增大，因为折射角总是要大于入射角；所以入射角增大到一定程度，折射角一定会先达到90度。此时若再增大入射角，折射光线将怎么变化？（让学生猜测，推敲） 1．通过全反射演示仪演示入射角逐渐增大时，反射光线和折射光线的变化关系。

2．通过电视录象更清晰的演示各光线的强弱变化关系。 导入定义： 全反射：当入射角增大到某一角度，折射角正好90度即刚刚消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。 临界角：刚刚能够发生全反射时的入射角。 补充现象：入射角越大，则反射光线越强，折射光线越弱，直到没有。 1、做好演示实验：光的折射和光的全反射实验． 2、带领学生分析发生全反射的条件： 光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角，不会发生全反射，而光由光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，随着入射角的增大，折射角先达到90°，就发生了全反射现象． 入射角必须大于一定的角度：临界角 强调： 全反射：光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射． A、产生全反射的条件：①光线从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或者等于临界角． B、当光线从光密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射． C、当光由光密介质射火光疏介质时，应先判断会不会发生全反射．为此应画出入射角等于临界角的光路，然后再根据折射定律或反射定律进行定量计算或动态分析． 学生探究：一束光线射到两种介质界面时，是否一定会发生全反射现象？（学生回答） 总结全反射条件； 1．光从光密介质传播到光疏介质 2．入射角大于临界角 临界角的计算：sin I=1/n 说明：介质的折射率越大，那发生全反射的临界角越小 应用：多媒体课件放映 1．全反射棱镜 望远镜中利用全反射可缩短镜筒长度 2．光导纤维 光纤是光导纤维的简称，它是一种非常细的玻璃丝，直径只有几微米到一百微米，而且分为内芯和薄薄的外套两部分。内芯的折射率比外套大，因此光在内芯中传播时会在内芯和外套的界面上发生全反射。光波实际上也是一种电磁波，它象无线电波那样也能用来传递信息。载有话音、图像及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿光纤传到千里以外的另一端，实现光纤通信。 光纤通信的主要优点是能同时传送大量信息，数以万记的电话机可以使用同一条光纤进行通话而不互相干扰。我国我国目前已经在省会城市间基本建成全国性的光纤通信网。北京有线电视台则于1999年在北京全市范围内铺设了有限电视光缆。 把一束玻璃纤维的两端按相同规律排列，具有不同亮暗和色彩的图像就能从一端传到另一端。用玻璃纤维也可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等内脏的内部。实际的内窥镜装有两组光纤，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察。

高考物理知识点总结：光的折射全反射

光的折射、全反射 一、光的折射 1．折射现象：光从一种介质斜． 射入另一种介质，传播方向发生改变的现象． 2 ．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的． 二、折射率 1．定义：光从真空射入某种介质 ,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质． 2．公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ，折射率总大于1．即n ＞1． 3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折射角．．． ）。 4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质． 三、全反射 1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c 四、棱镜与光的色散 1.棱镜对光的偏折作用 一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。 (若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。) 作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光线画成与底边平行)。 由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。 光学中的一个现象一串结论

光的折射全反射

图14-2-1 图 14-2-2 第二节 光的折射、全反射 【基础知识再现】 一、光的折射现象 光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。 1、光的折射定律：同样要抓住“三线（入射光线、折射光线、法线）二角（入射角、折射角）。 如图14-2-1所示，光从真空（或空气）进入介质有：n r i =sin sin 2、折射率（n ） 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率。 r i n sin sin = 说明：①折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，与入射角i 及折射角r 无关。在入射角相同时，对同一种光线、折射率越大，折射光线偏离原方向的程度越大。 ②折射率和光在介质中传播的速度有关。 v c n = 其中s m c /1038?=，v 为介质中光速，n 为介质折射率，总大于1，故光在介质中的速度必小于真空中的光速。 ③在折射现象中，当入射角为?0，折射角也为?0，这是个特殊现象，但仍是折射现象。 二、全反射 光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射。 发生全反射的条件： 1、从光密介质射向光疏介质。 2、入射角大于或等于临界角C 。n C 1sin = 。 说明：①光密介质和光疏介质是相对的，如酒精相对于水为光密介质，酒精相对于水晶来说是光疏介质。 ②光从光密介质到光疏介质时，折射角大于入射角。光从光疏介质射入到光密介质时，折射角小于入射角。 ③发生全反射时，遵从反射定律及能量守恒。此时折射光的能量已经减弱为零，反射光能量与入射光能量相等。 ④全反射的应用：光导纤维。 三、棱镜、光的色散 1、三棱镜可以改变光的行进方向，起控制光路的作用。三棱镜通过二次折射使光产生较大的偏向角，由于介质对不同的单色光的折射率不同，其中紫光折射率最大，红光折射 率最小，因此当白光射向三棱镜时，紫光偏折最明显，而红光偏折最小，这就形成了如图14-2-2所示的光的色散现象。

光的全反射教案

全反射 一、教学目标 1．知识目标： （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. （3）理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题. （4）知道光导纤维及其应用. 2．能力目标： 通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透过现象分析本质的方法、能力． 3．德育目标： 渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它，更科学的应用生活中常见的仪器、物品． 二、教学重点 全反射条件，临界角概念及应用. 三、教学难点 临界角概念、临界条件时的光路图及解题. 四、教学方法 本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等. 五、教学用具 玩具光纤 玻璃瓶 激光枪 六、课时安排:1 课时 七、教学过程 （一）设疑引入新课 让学生观察市面上卖的玩具光纤---满天星，提出问题，引入新课。 （二）进行新课 让学生到黑板前完成以下四幅光路图（完整光路图） 1．光密介质和光疏介质 1.1 给出光密介质和光疏介质概念. 1.2 让学生指出以上两个图中的光密介质和光疏介质。让学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的. 1.3 （投影片出示填空题） 光从光疏介质进入光密介质，折射角________入射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角________ 入射

角.（本题让学生共同回答） 2．全反射 （设置悬念，诱发疑问） ［教师］当光从水中射入空气中时，折射角应该大于入射角。设想，当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到90°，如果此时我们再增大入射角，会怎么样呢？ （这时可以让学生自发议论几分钟）然后做实验 2.1 出示实验器材，介绍实验. 玻璃瓶内注入一部分浓茶水，液面上方充满烟雾。让激光枪从玻璃瓶的一侧射入，入射光斜射到茶水的内表面上。在烟雾中就能清晰地看到折射光线，同时在茶水中还可以看到一条微弱的反射光束。 ［问］增大入射角，你们看到了什么现象？ ［学生甲］入射角增大，反射角和折射角都增大. ［学生乙］反射光越来越亮，折射光越来越暗. 当入射角增大到一定程度时，折射光线刚刚冒出水面，沿着水面掠过，这说明折射角已经接近90°。再增大入射角，折射光线完全消失，只剩下反射光线，且反射光线变得更亮.。 （学生恍然大悟） ［教师］什么结果？ ［学生］折射角达到90°时，折射光线没有了，只剩下反射光线. ［教师］这种现象就叫全反射. 3．发生全反射的条件 3.1 临界角C ［要求学生根据看到的现象归纳］ （学生讨论思考） ［学生甲］入射角要大于某一个值. ［教师］对，我们把这“某一值”称为临界角，即折射角等于90°时的入射角。用字母C 表示. ［教师启发］若已知水的折射率为n,那么光从水中射向空气时发生全反射的临界角多大？ 学生领会，列出算式： sin90sin C =n ［教师］这样对吗？错在哪儿？ ［学生甲］光不是从空气进入水。 ［教师］对了.你们自己改正过来. 学生列出正确计算式： sin90sin C =n 1 sin C = n 1 教师点明临界角的计算公式：sin C = n 1 3.2 发生全反射的条件 ［教师］毫无疑问，入射角大于等于临界角是条件之一，还有其他条件吗？ ［学生乙］光从水中进入空气. ［教师］可以概括为… ［学生］光从光密介质进入光疏介质. ［教师］很好，记住，是两个条件，缺一不可. 3.3 巩固练习

光的全反射教案.doc

《光的全反射》教案 【教学目标】 1、知识与技能 ①知道光疏介质和光密介质，认识光的全反射现象。 ②理解光的全反射现象，掌握临界角的概念和发生全反射的条件，并能用来解释生活中的全反射现象。 ③知道全反射棱镜及应用。 2、过程与方法 ①通过实验演示、讨论、分析过程，让学生掌握物理规律的探究过程，加深对物理规律的理解。 ②启发学生积极思考，培养学生的归纳和语言表达能力。 3、情感态度与价值观 ①让学生在物理学习中感悟理论与实践联系的辨证关系，养成良好的科学态度。 ②培养学生观察、分析、解决问题的能力 【教学重点】理解全反射现象；掌握临界角的概念和发生全反射的条件. 【教学难点】 ①掌握临界角的概念；知道临界角是发生全反射的最小入射角. ②理解全反射现象的应用。 【教学方法】情景激学法、实验探究法 【教具】 玻璃杯 (1 个) 、硬币 (1 枚) 、水 ( 一杯 ) 、小铁球 (1 个) 、试管夹 (1 个) 、蜡烛 (1 根) 、火柴 (1 盒) ，激光演示仪 (1 台 ) 、半圆形玻璃砖（ 1 块） . 【课时】１课时 【教学过程】 一、创设情景，导入新课（让学生参与实验，并让学生知道物理与生活联系很紧密，激发学生学习的兴趣） ①演示实验：熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮。 ②问题：生活中还有很多跟光有关的奇妙的自然现象，它们是怎么发生的呢？ 今天我们就来学习与这些问题有关的现象——全反射现象。 二、探究规律，把握真理 ( 一 ) 、实验探究全反射现象及其产生条件 实验 1：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的平侧面并指向圆心O。 实验 2：一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的圆侧面并指向圆心O。 两个实验的入射角都从0°增大到90°的过程中， 观察两个实验并比较两个实验现象的相同点和不同点。 提示学生观察:①反射角、折射角随入射角的变化 情况；②随入射角增大，反射光线、折射光线的强弱变 化情况；③圆侧界面和平侧界面的现象等。（教师演示 后，让学生讨论并回答） 相同点：①随入射角增大，反射角、折射角都增大； ②随入射角增大，反射光增强，折射光减弱；③在圆侧 界面，入射角皆为0°（即为垂直入射），光不偏离直 线传播；而在平侧界面（直径 AB的分界面），入射角不 为 0°，光偏离原直线传播（即发生了折射）。 由于在圆侧界面，光不发生偏折，沿原方向直线传 播，故可以不考虑，而主要考虑平侧界面上光的传播规 律，即比较平侧界面的两个实验： 实验 1：光从空气射入玻璃

全反射

本节前言 第二节全反射 北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》中写到：夏天，在山东蓬莱、栖霞，从平静无风的海面上向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、宫室、城池、人物、车马等出现在空中，谓之海市蜃楼。我们在炎炎夏日，行走在柏油路面上的话，也常能看到前方不远处一片潮湿，路灯花池的倒影清晰可见，可到了那儿依旧是滚烫的路面，一丁点水也没有。这些虚无飘渺的蜃景是怎样形成的呢？具备怎样的科学道理呢？这节内容将会带我们去探索这一神奇现象的形成根源，知道全反射的形成条件；并通过水流实验来让我们认识光导纤维，从而进一步了解它在医学、工业、国防科技、通讯领域中的广泛应用。 §1.2全反射 我们常用“井底之蛙”、“坐井观天”来形容人眼光狭窄，阅历短浅。可将桶里注满水后，这桶里之蛙所看到的“天”就非“昔日之天”了，它甚至能将水面上的世界一览无余呢！也许会游泳的你在水下也拥有过同样的感受吧！那么这是什么道理呢？ 当光由光密介质射向光疏介质时，由折射定律可知，折射角大于入射角，我们称之为远线折射。反之，则称为近线折射。 再增大入射角，则反射光线，折射光线会如何传播呢？ 接下来我们用激光发射器、光具盘、半圆形玻璃砖做的演示实验，注意观察相应的现象。 相关知识点：海市蜃楼 灼热的太阳烘烤着一望无际的沙漠。一支干渴的驼队在沙漠中艰难的行进着。突然在远方地平线上，奇迹股的出现了一个大湖，湖面闪烁着耀眼的银光，在湖边还有一些苍翠的棕

榈树，它们在水面下映出秀丽的倒影，这是多么让人心怡的景色啊！它给干渴的驼队带来了希望。可正当人们满怀希望奔跑过去时，它却又奇迹股地消失了。 这样的一种幻景也常出现在海面上，如水手们常传说的“荷兰飞船”的故事中所说：当人们在海上航行的时候，在海面上突然出现一只飘忽不定的船队。它有时在你的一侧并行，似乎在暗中监视着你；有时它又忽然神秘地离你远去；有时，它又张帆对准你驶来。它不理睬你的任何信号，也没有一点声息，就在马上要和你相撞的时候，它又忽然消失得无影无踪了。 这幻景有时还会出现在天空，那城市、楼阁、来往行人、车辆在空中清晰可见。在无风的条件下，这种幻景能持续数小时之久。以前的人们误以为是天堂出现了。 在我国东部沿海，这种幻景情况也时常看到。在古代中国的学者认为这是一种海里的怪兽吐出的气化成的，这种怪兽叫蜃，形体十分巨大。所谓海市蜃楼，指的就是海中的街市和蜃气所结成的楼宇。由于当初人们缺乏科学知识，故对这种现象感到十分神秘和害怕。 下面我们来看一下动画演示，来了解海市蜃楼的成因。 右图：2001年8月4日18时25分， 记者看到在距敦煌市以西南40公里的沙漠 上出现海市蜃楼，这幻景中的城市经仔细辨 认后确定是阿克塞县城。此城距敦煌西南 80公里，两城之间全部是沙漠，阿克塞是 一座在沙漠中新建的城市。 右图：2004年2月3日中午，烟台山出现 罕见的海市蜃楼奇观，人间仙境蓬莱阁清晰 浮现在烟台山上，引得人们驻足观望。 全反射 在该实验过程中，随着入射角的不断增大，反射光线逐渐增强，折射光线逐渐减弱，如继续增大入射角，则出现折射光线完全消失，入射光线全部被反射回去的现象。 入射光线在介质分界面上被全部反射的现象称为光的全反射。

知识讲解光的反射折射全反射

光的反射、折射、全编稿：张金虎审稿：吴嘉峰 【学习目标】 1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律． 2．理解折射率的定义及其与光速的关系． 3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题． 4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念． 5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题． 6．了解全反射棱镜和光导纤维． 7．明确测定玻璃砖的折射率的原理． 8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤． 9．会进行实验数据的处理和误差分析． 【要点梳理】 要点一、光的反射和折射 1．光的反射现象和折射现象 如图所示，当光线入射AO到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2?）． 2．反射定律 反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角． 3．折射定律 （1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即12sinsin???常数．如图所示．

也可以用sinsininr?的数学公式表达，n为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解： ①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n）小的介质射向折射率（2n）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）． ②折射光路是可逆的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的人射光线发生折射，定律中的公式就变为12sin1sinn???，式中1?、2?分 别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义． 实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n值，可以看到不同介质的n值不同，表明n值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折 射时，入射角1?的正弦跟折射角2?的正弦之比。，叫做这种介质的折射率： 12sinsinn???． （2）对折射率的理解． ①折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在 这种介质中传播速度v之比，即cnv?，单色光在折射率较大的介质中光速较小． ②折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及人射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关，“折射率与sini成正比，跟sinr成反比”的说法和“折射率n跟光速”成反比的说法是错误的． 5．视深问题 （1）视深是人眼看透明物质内部某物点时像点离界面的距离．在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察，在计算时，由于入射角很小，折 射角也很小，故有：111222sintansintan????????，这是在视深问题中经常用到的

光的全反射

（选修3-4）13.7 全反射 一、针对训练 1.什么是临界角? 临界角公式怎样推导? 空气时入射角为60°，其正确的光路图如图1中哪一幅所示？ 3．一束平行单色光从真空射向一块半圆形的玻璃块，入射方向垂直直径平面，如图，已知该玻璃的折射率为2，下列判断中正确的是： A．所有光线都能通过玻璃块 B．只有距圆心两侧R/2范围内的光线才能通过玻璃块 C．只有距圆心两侧R/2范围内的光线不能通过玻璃块 D．所有光线都不能通过玻璃块 4．介质Ⅰ中光速为v1=c，介质Ⅱ中的光速为v2=c/2，临界角为30°，如果光线a，b如图中所示射到Ⅰ、Ⅱ两介质的分界面上，那么正确的是 A．a，b均不能发生全反射B．a，b均能发生全反射C．a能发生全反射D．b能发生全反射 5．用临界角为42°的玻璃制成的三棱镜ABC，∠B=15°，∠C=90°，一束光线垂直AC面射入，如图5它在棱镜内发生全反射的次数为 A．2次B．3次C．4次D．5次 6．如图所示，入射光线1经45°的直角三棱镜折射，反射后，沿着与入射光相反的方向射出，如图中光线Ⅱ所示，现将棱镜顺时针方向转过一个小角α，如图虚线所示，则 A．出射光线应与光线Ⅰ平行 B．出射光线也顺时针方向转过α角 C．出射光线逆时针方向转过α角 D．出射光线顺时针方向转过2α角 7．光由空气以45°的入射角射向介质时，折射角是30°，则光由介质射向空气的临界角是____。

8．如图所示的三棱镜中，BC面镀有反射膜，一束白光斜射入AB面，经棱镜后在屏幕的bc 段形 成彩色光带，则b点颜色是____色（屏幕距棱镜的AC面较近且与AC面平行）。 9、水的折射率n＝4 3 ，当在水面下h＝2m深处放一强点光源时，看到透光水面的最大直径是 多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？ 10.如图所示,图中的水的折射率n=1.414,在水面下有一点光源A,则点光源能够照亮的区域是哪一部分? 它的面积多大? 答案： 1、略 2．D 3．B 4．D 5．B 6．A 7、45° 8、红 9．4.54m，下沉 10、略 二、知识拓展——蜃景的倒立和正立由谁来定 蜃景，又叫海市蜃楼。它不仅会在夏日的海面上出现，还能在内陆沙漠上出现。但，出现在这两处的蜃景，却有正立和倒立的差异，这是为什么？ 根据光的折射原理可知：当光从光密介质射到光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射。我们知道，空气密度随温度的升高而减小，由于海水和沙石的比热不同，造成其上方空气的密度分布不均匀，形成一层层折射率不同的介质。 夏日白天，靠近海面的空气比上方空气温度低，空气的折射率由下向上逐渐减小，形成层层折射率不同的介质层。当远处景物发出的光线射向空中时，经过层层折射，入射角不断增大，当大于临界角时，就会发生全反射。若反射光线进入观察者的眼里，就会看到远处像悬在空中的正立的景物。 而沙漠地带形成蜃景的过程正好相反：由于阳光的照射，靠近地面的空气温度比上层高，空气的折射率由下向上逐渐增大，远处景物射出的光线射向地面时，经过层层折射，入射角逐渐增大，当达到临界角时，就会发生全反射，这时观察者看到贴近地面的景物全是倒立的。 综上所述，所谓蜃景不管倒立还时正立，都是光在密度不均匀的空气中传播时发生的全反射现象，其原理都是相同的。

高二【光的折射 全反射】练习题(带解析)

高二【光的折射全反射】练习题 一、选择题(以下每小题均为多项选择题) 1．如图1所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( ) 图1 A．介质2相对介质1的相对折射率为 3 B．光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度 C．介质1相对介质2来说是光密介质 D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象 E．光从介质1进入介质2，光的波长变短 解析光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相 对介质1的相对折射率，所以有n21＝sin 60° sin 30° ＝3，选项A正确；因介质2 相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝c v ， 所以光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度，选项B正确； 介质2相对介质1来说是光密介质，选项C错误；先从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项D错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v＝λf可知，光的波长变短，选项E正确。 答案ABE 2．频率不同的的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图2所示，下列说法正确的是( )

图2 A．单色光1的频率大于单色光2的频率 B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C．可能单色光1是红光，单色光2是蓝光 D．无论怎样增大入射角，单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射 E．若让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析由n＝sin θ sin r 可知，单色光1的折射率大一些，单色光1的频率大于 单色光2的频率，A正确；由v＝c n 知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单 色光2的传播速度，B错误；因为红光的折射率小于蓝光，所以C错误；从 空气射向玻璃板的单色光一定能从玻璃中射出，D正确；临界角sin C＝1 n ， 所以让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1的临界角小，E正确。 答案ADE 3．如图3所示为一正三角形玻璃砖，边长为l，AO为三角形的中线。现有a、b 两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖，入射时两束光到O点的距离相等，两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P 处，则以下判断正确的是( )