主题四 3 光的全反射导学案 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）

这是一份主题四 3 光的全反射导学案 2027届高三物理一轮复习（浙江专版），共4页。学案主要包含了全反射，全反射棱镜，光导纤维等内容，欢迎下载使用。
1.知道什么是光疏介质与光密介质。认识光的全反射。
2.理解临界角的概念,能判断是否发生全反射。
3.知道全反射棱镜、光导纤维及其应用。
4.能够通过作光路图,解决全反射现象的有关问题。
 情境探究
探究点1 露珠与气泡格外明亮的原因
夏季的早晨,从某一方向看植物叶子上的露珠会格外明亮,水中的气泡看上去也特别明亮,这是发生了什么现象?产生这种现象的条件是什么?
提示:全反射 (1)光由光密介质射向光疏介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
探究点2 自行车尾灯回射之谜
自行车尾灯利用全反射棱镜原理,自身不发光,夜间被汽车强光照射时反射强光提醒司机。尾灯结构如图乙所示。
问题:汽车灯光从尾灯哪面射入?入射光线偏折多少角度?
提示:左面 180°
探究点3 光导纤维
判断下列说法的正误。
(1)光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理。( )
(2)光在光导纤维中的传播的速度等于光在真空中的光速c。( )
(3)光导纤维的内芯是光疏介质,外套是光密介质。( )
(4)光在光纤中传播时,在内芯与外套的界面上发生全反射。( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√
一、全反射
二、全反射棱镜
三、光导纤维
要点一 对全反射现象的理解和分析
明确全反射的本质是光从光密介质射向光疏介质时,入射角大于或等于临界角时光路突变为纯反射的现象,掌握临界角公式sin C=1n及光密、光疏介质的相对性。能通过光路图识别临界状态(折射角=90°),结合几何关系判断是否发生全反射。
[典例1] (对全反射现象的理解)关于全反射,下列说法正确的是( )
A.发生全反射时,折射光线完全消失,只剩下反射光线
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,也可能发生全反射现象
D.光密介质是密度大的物质,光疏介质是密度小的物质
解析:A 发生全反射时,所有的光线全部被反射,折射光线完全消失,A正确;发生全反射的条件:①光线从光密介质射向光疏介质;②入射角大于等于临界角,B、C错误;光密介质与光疏介质与物质的折射率有关,与密度无关,D错误。
[典例2] (全反射问题的分析与计算)如图所示,在空气中有一直角三棱镜ABC,其中∠A=30°,折射率n=3。一束单色光以60°角从AB边射入棱镜。
(1)求光线进入棱镜后的折射角;
(2)通过计算判断光线能否从AC边射出,并画出光路图。
答案:(1)30° (2)不能,见解析图乙
解析:(1)根据折射定律n=sin θ1sin θ2,其中θ1=60°,
解得θ2=30°。
(2)作出光路图如图甲所示。
由几何关系可得α=60°,
设棱镜材料的临界角为C′,根据全反射的临界角与折射率之间的关系有sin C′=1n=33,
由于sin 60°>sin C′,
因此光在AC边会发生全反射,不能从AC边射出,光路图如图乙所示。
要点二 全反射棱镜
光通过全反射棱镜时的几种入射方式
[典例3] 空气中两条光线a和b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。方框内有两个折射率n=1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是( )

AB

CD
解析:B 四个选项的光路图如图,可知B项正确。
要点三 光导纤维
[典例4] (金华)光纤从内到外一般由纤芯、包层两部分组成,光信号在纤芯中传播。如图所示,一束复色光以入射角i从空气射入一段圆柱状光纤的纤芯后分成了a、b两束单色光,已知i=45°,下列说法中正确的是( )
A.纤芯的折射率小于包层的折射率
B.在光纤内,a光的传播速度小于b光的传播速度
C.a光在光纤中传播的时间比b光长
D.入射角i越小,a、b光各自在光纤中传播的时间越短
解析:D 因光在纤芯发生全反射,可知纤芯的折射率大于包层的折射率,故A错误;由题图可知,在光导纤维内,a光的折射程度较小,则a光的折射率较小,根据n=cv可知a光的传播速度大于b光的传播速度,故B错误;设光射入纤芯的折射角为α,光纤长度为L,则光的路程s=Lcsα,根据折射定律有n=sinisinα,可知光在光纤中传播的时间为t=sv=Lcsαcn=2Lsinicsin2α=2Lcsin2α,由题图可知,a光的折射角大于b光的折射角,且2α