1、光的全反射光导纤维及其应用(建议用时：25分钟)考点一对全反射的理解1(多选)下述现象哪些是由于全反射造成的()A露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮B直棒斜插入水中时呈现弯折现象C口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及D在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮ACD露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下在部分位置发生全反射，所以格外明亮，故A正确；直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的折射，故B不正确；口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，是折射和全反射形成的现象，
2、故C正确；盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮，是由于发生了全反射，故D正确2(多选)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，一定会发生全反射现象C光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象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，在界面发生全反射CD全反射是当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质介质的临界角越小越容易发生全反射，A、B错
3、误，C、D正确3(多选)如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是()A只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B只有圆心两侧一定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玻璃砖不发生偏折D圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射BCD垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上其中通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射考点二临界角公式的分析和计算4(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
4、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光从空气进入棱镜，波长变小D从F点出射的光束与入射到E点的光束平行AC在E点作出法线可知入射角为60，折射角为30，折射率为，故A对；在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式介，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错5某种液体的折射率为2，距液面下深h处有一个点光源，从液面上看液面被光源照亮的圆形区域的半径为()AhBhCh DhC设水面上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径为r.如图光线在圆形区域的边缘恰好发生
5、全反射，入射角等于临界角C.由sin C得：C30根据几何关系可知：rh，选项C正确6已知介质对某单色光的临界角为C，则()A此单色光在该介质中的传播速度等于在真空中的传播速度的倍B该介质对单色光的折射率等于C此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的倍D此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍B根据临界角公式sin C得n，故B正确光在介质中传播速度vcsin C(c是光在真空中的传播速度)，故A错误设光在真空中与介质中波长分别为0和.由vvfc0f得：n则得0sin C，故C错误光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中频率相等，故D错误7有一束波长为6107 m
6、的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45，折射角为30，则下列说法正确的是()A介质的折射率是B这束光在介质中传播的速度是1.5108 m/sC这束光的频率是51014 HzD这束光发生全反射的临界角是30C该介质的折射率为n，A错误；光在介质中传播的速度是v m/s108 m/s，该束光的频率为f Hz51014 Hz，B错误，C正确；因为sin C，该束光的全反射临界角为45，D错误考点三光导纤维8关于光纤的说法，正确的是()A光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组
7、成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的C光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点在实际应用中，光纤是可以弯曲的，选项C正确9光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的如图所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面夹角为由内芯射向外层，要在界面发生全反射，必须满足的条件是()An1n2，小于某一值Bn1n2，大于某一值Dn1
8、n2，小于某一值A光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以应小于某一值故A正确，B、C、D错误故选A.(建议用时：15分钟)10(多选)如图所示，ABC为一玻璃三棱镜的截面，一束光线MN垂直于AB面射入，在AC面发生全反射后从BC面射出，则()A由BC面射出的红光更偏向AB面B由BC面射出的紫光更偏向AB面C若MNB变小，最先从AC面透出的是红光D若MNB变小，最先从AC面透出的是紫光BC在AC面发生全反射后从BC面射出时，所有光线在BC面上入射角相等，由于玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射定律得到，在BC面
9、上的折射角红光的最小，紫光的最大，则由BC面射出的紫光更偏向AB面，故A错误，B正确；若MNB变小，在AC面入射角减小，由于红光的临界角最大，当入射角减小，最先不发生全反射，最先从AC面透出，故C正确，D错误故选B、C.11(多选)如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，Rr.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则()An可能为Bn可能为2Ct可能为Dt可能为AB根据题意可画出光路图如图所示，则两次全反射时的入射角均为45，所以全反射的
10、临界角C45，折射率n，A、B均正确；光在介质中的传播速度v，所以传播时间t，C、D错误12如图所示，足够大的水平桌面上有一足够大的平行玻璃砖玻璃砖厚度d1 8 cm.玻璃砖的折射率n，上表面被不透光黑纸覆盖，黑纸中央有一半径R8 cm的圆形区域被挖去圆形区域的圆心的正上方到玻璃砖的距离d26 cm处有一点光源A.求桌面被照亮的区域面积S.(计算结果保留两位有效数字)解析作出光路图如图所示，由几何关系可知入射角正弦值sinACB由折射定律可知n可得折射角正弦值sinDCE由几何关系可知DEd1tanDCE0.08 m0.06 m桌面被照亮的区域面积S2.其中EO8 cm0.08 m解得S6.2
11、102 m2.答案S6.2102 m213.如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角145，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；(2)求该棱镜的折射率n；(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v(已知光在空气中的传播速度c3.0108 m/s)解析(1)光路图如图所示(2)光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，sin C，cos C.光线在AB界面上发生折射，折射角290C，由几何关系得sin 2cos C，由折射定律得n，由以上几式联立解得n.(3)光速v108 m/s.答案(1)见解析图(2)(3)108 m/s