1、第三节 光的全反射与光纤技术A级合格达标1.关于全反射，下列叙述中正确的是（）A.发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B.光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C.光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D.光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象解析：发生全反射时折射光线消失，所以选项A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误，选项C正确.答案：C2.（多选）一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示.下列说法中正确的是（）A.光从真空射入介质后，频率不变B.此介质的折射率等于C.入射
2、角大于45时可能发生全反射现象D.入射角小于30时可能发生全反射现象解析：光的频率由光源决定，在传播过程中频率不变，选项A正确；由折射定律n，选项B正确；发生全反射的临界角Carcsin45，只有当光线从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象，选项C、D错误.答案：AB3.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（）A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B.小球所发的光能从水面任何区域射出C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析：只要不发生全反射，小球放在缸底什么位置都可以从侧面看到，选项A错
3、误；只有小于临界角的光才能从水面射出，选项B错误；光的频率是由光源决定的，光从水中射入空气后频率不变，选项C错误；由公式n知，光在空气中的传播速度较大，选项D正确.答案：D4.介质中光速为v1c，介质中的光速为v2，如果光线a、b如图中所示射到、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能发生全反射解析：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于或等于临界角时会发生全反射.根据题意可知，介质为光密介质，介质为光疏介质，所以由射向才有可能发生全反射现象，B、C错误；又因为介质中的光速为v2，所以光在介质中的临界角满足n2，故临界角为
4、30，所以光束b能发生全反射，A错误，D正确.答案：D5.（多选）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为30，E、F分别为AB、BC的中点，则（）A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析：在E点作出法线可知入射角为60，折射角为30，折射率为，选项A正确；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，选项B错误；从F点出射的反射光线与法线的夹角为30，折射光线与法线的夹角为60，由几何关系知，不会与入射到E点的光束
5、平行，选项C正确，D错误.答案：AC6.（多选）如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的折射率为n1.5的玻璃砖，其半径为R.下列说法中正确的是（）A.只有圆心两侧范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过，不发生偏折D.圆心两侧范围外的光线将在圆面上产生全反射解析：设光线1进入玻璃砖后恰能在界面上发生全反射，如图所示，则1应等于临界角C，即sin 1sin C；比光线1更靠近圆心的光线入射到圆面的入射角小于1，故能折射出玻璃砖；比光线1更远离圆心的光线入射到圆面的入射角大于1，大于临界角，故将发生全反射而不能折射出玻璃砖；故光线能通过玻
6、璃砖的范围是半径为r的圆面，而rRsin 1，B、C、D正确.答案：BCD7.如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出.（1）求该玻璃棒的折射率；（2）若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时（选填“能”“不能”或“无法确定能否”）发生全反射.解析：（1）因为一细束单色光由MN端面中点垂直射入，如图所示，可知光到达弧面EF界面时入射角为45，又因为恰好发生全反射，所以临界角C45，由sin C可知，该玻璃棒的折射率n.（2）若将入射光向N端平移，第一次射到弧面EF上的入射角将
7、增大，即大于临界角45，所以能发生全反射.答案：（1）（2）能8.一厚度为h的玻璃板水平放置，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），求玻璃板的折射率.解析：如图所示，从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线射到玻璃板上表面A点恰好发生全反射，则有sin C，又由几何关系可得sin C，其中LRr，联立以上各式解得n.答案： B级等级提升9.如图所示，一个透明玻璃球的折射率为，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交
8、界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是（）A.2 B.3 C.4 D.5解析：设光在该玻璃球中发生全反射的临界角是C，则sin C，解得C45；光在玻璃球中的折射率n，解得30.光路图如图所示，所以共3条光线射出玻璃球.答案：B10.光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用.如图所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知ABO127，BOC120，真空中光速c3108 m/s，sin 530.8，cos 530.6.则（）A.光在该有机玻璃中传播速度为1.875108 m/
9、sB.光在该有机玻璃中的折射率为1.8C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53D.若将该材料做成长300 km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1103 s解析：根据折射定律得：n1.6，则光在该有机玻璃中传播的速度为v m/s1.875108 m/s，故A正确，B错误；根据sin C得，sin C0.625sin 53，所以发生全反射的临界角不是53，故C错误；当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的最短时间t s1.6103 s，故D错误.答案：A11.（2019海南卷）一透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹陷，凹面与圆柱体下底面可透光，表面其余部分均涂有遮
10、光材料.过圆柱体对称轴线的截面如图所示.O点是球形凹陷的球心，半径OA与OG夹角120.平行光沿轴线方向向下入射时，从凹面边缘A点入射的光线经折射后，恰好由下底面上C点射出.已知ABFG1 cm，BC cm，OA2 cm.（1）求此透明材料的折射率；（2）撤去平行光，将一点光源置于球心O点处，求下底面上有光出射的圆形区域的半径（不考虑侧面的反射光及多次反射的影响）.解析：（1）从A点入射的光线光路如图.由几何关系可知，入射角i60，BAC60，折射角r603030，则折射率n.（2）将一点光源置于球心O点处，设射到底边P点的光线恰好发生全反射，入射角为，则sin ，则tan .由几何关系可知下
11、底面上有光出射的圆形区域的半径R（xOAcos 60xBC）tan cm.答案：（1）（2） cm12.如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.（1）求池内的水深；（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m.当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）.解析：（1）光由A射向B发生全反射，光路如图甲所示.则sin ，得sin ，|AO|3 m，由几何关系可得：|AB|4 m，|BO| m，所以水深 m.（2）光由A点射入救生员眼中光路图如图乙所示.由折射定律n，可知sin ，tan ，设|BE|x，得tan ，代入数据得x m1.3 m，由几何关系得，救生员到池边水平距离为|BC|（2x） m0.7 m答案：（1） m（2）0.7 m