1、光的全反射光导纤维及其应用(建议用时：40分钟)题组一对全反射的理解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错误；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，故
2、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由于光射向气泡时发生了全反射，所以水或玻璃中
3、的气泡看起来特别亮，A、B错误，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题组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
4、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()AhBhChDhC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
5、在圆形区域的边缘恰好发生全反射，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
6、7有一束波长为6107 m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错误题组三光导纤维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
7、玻璃丝，由内芯和外套两层组成，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9一个半径为r的薄软木圆片，在它的圆心处插入一枚大头针让它们浮在水面上，如图所示调整大头针露出的长度，直至从水面上方的各个方向向水中看，都恰好看不到大头针，这是因为发生了_现象若此时木片下方大头针的
8、长度为h，则水的折射率为_解析观察者在水面上各个方向都恰好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木片的边缘处发生全反射由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得sin C，又sin C由以上两式解得水的折射率为n答案全反射1(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
9、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、C2(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
10、路图如图所示，则两次全反射时的入射角均为45，所以全反射的临界角C45，折射率n，A、B正确；光在介质中的传播速度v，所以传播时间t，C、D错误3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
11、积S2其中EO8 cm0.08 m解得S6.2102 m2答案S6.2102 m24公园的湖面上修建了一个伸向水面的观景平台，如图所示为其竖直截面图，水平湖底上的P点位于观景平台右侧边缘正下方，观景平台下表面距湖底的高度为H4 m，在距观景平台右侧边缘正前方d4 m处有垂直湖面足够大的宣传布幕在P点左侧l3 m处湖底上的Q点安装一单色光光源(可视为点光源)已知水对该单色光的折射率n，当水面与观景平台的下表面齐平时，只考虑在图中截面内传播的光，求：(1)该光源发出的光照射到布幕上的最高点距水面的高度h；(2)该光源发出的光能射出水面的最远位置距观景平台右侧的最远距离s解析(1)光路如图所示射向观景平台右侧边缘的光线折射后射到布幕上的位置最高，由折射定律得n，而sin ，解得sin i0.8，而sin i，解得h3 m(2)该光源发出的光在水面恰好未发生全反射时，射出水面的光到平台右侧的距离最大，此时入射角为临界角C根据sin C以及sin C，解得s3m答案(1)3 m(2)3 m
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