18 B全反射 中檔版2025新課改-高中物理-選修第1冊(cè)（21講）

18B全反射中檔版2025新課改-高中物理-選修第1冊(cè)（21講）全反射知識(shí)點(diǎn)：全反射一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)：折射率較小(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(2)光密介質(zhì)：折射率較大(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(3)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)(填“相對(duì)”或“絕對(duì)”)的．2．全反射現(xiàn)象(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時(shí)的入射角．用字母C表示，光從介質(zhì)射入空氣(真空)時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是sinC＝eq\f(1,n).(3)全反射發(fā)生的條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角等于或大于臨界角．二、全反射棱鏡1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．2．全反射棱鏡的特點(diǎn)：當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．三、光導(dǎo)纖維1．原理：利用了光的全反射．2．構(gòu)造：由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射．3．光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．4．光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強(qiáng)等．技巧點(diǎn)撥一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大(2)相對(duì)性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對(duì)的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過(guò)比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來(lái)判斷誰(shuí)是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．(3)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大?。?，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)．2．全反射(1)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)從能量角度來(lái)理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角也增大．同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線的能量減小，反射光強(qiáng)度增強(qiáng)，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．3．不同色光的臨界角：不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射，說(shuō)明頻率越高的色光在同一種介質(zhì)中的折射率越大．二、全反射棱鏡全反射棱鏡改變光路的幾種情況入射方式項(xiàng)目方式一方式二方式三光路圖入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光線方向改變角度90°180°0°(發(fā)生側(cè)移)三、光導(dǎo)纖維1．構(gòu)造及傳播原理(1)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖5所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成的，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率．圖5(2)傳播原理：光由一端進(jìn)入，在兩層的界面上經(jīng)過(guò)多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠(yuǎn)距離傳播光信號(hào)，光信號(hào)又可以轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而變?yōu)槁曇簟D像．2．光導(dǎo)纖維的折射率：設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當(dāng)入射角為θ1時(shí)，進(jìn)入光導(dǎo)纖維的光線傳到側(cè)面恰好發(fā)生全反射，則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sinθ1＝eq\r(n2－1).由圖6可知：當(dāng)θ1增大時(shí)，θ2增大，由光導(dǎo)纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當(dāng)θ1＝90°時(shí)，若θ＝C，則所有進(jìn)入光導(dǎo)纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即解得n＝eq\r(2).圖6以上是光從光導(dǎo)纖維射向真空時(shí)得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq\r(2)大些．例題精練1．（2021春?重慶期末）a、b兩束單色光從水中射向空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大于b光的臨界角，下列說(shuō)法正確的是（）A．以相同的入射角從空氣斜射入水中，a光的折射角大 B．分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距大 C．在水中，a光的傳播速度較小 D．通過(guò)同一玻璃三棱鏡，a光的偏折程度大2．（2021春?寶雞期末）一束光從某種介質(zhì)射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角是37°，則該束光在介質(zhì)與空氣中的傳播速度之比是（）A．3：4 B．4：3 C．5：3 D．3：5隨堂練習(xí)1．（2021?鼓樓區(qū)校級(jí)模擬）光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，如圖所示，一復(fù)色光以入射角θ0射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光，a、b兩單色光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射，下列說(shuō)法正確的是（）A．內(nèi)芯折射率小于外套的折射率 B．a(chǎn)光光子的能量大于b光光子的能量 C．在內(nèi)芯介質(zhì)中單色光a的傳播速度比b大 D．入射角由θ0逐漸增大時(shí)，b光全反射現(xiàn)象先消失2．（2021?肥城市模擬）打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ打磨在θ1＜θ＜θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP和OQ邊都發(fā)生全反射，僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊的情況，則下列判斷正確的是（）A．若θ＜θ2，光線會(huì)在OP邊射出 B．若θ＜θ1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射 C．若θ＞θ2，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射 D．若θ＞θ2，光線會(huì)在OQ邊射出3．（2021?房山區(qū)一模）關(guān)于光現(xiàn)象下列說(shuō)法正確的是（）A．用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)，是利用了光的全反射原理 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性 C．通過(guò)游標(biāo)卡尺兩個(gè)卡腳間狹縫，看到的遠(yuǎn)處日光燈的彩色條紋是光的干涉條紋 D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光強(qiáng)度增大，則干涉條紋間距變寬綜合練習(xí)一．選擇題（共30小題）1．（2021春?墊江縣校級(jí)月考）下列說(shuō)法正確的是（）A．物體做受迫振動(dòng)的頻率等于固有頻率 B．光纖通信利用了光的全反射原理 C．用同一套裝置做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，光的波長(zhǎng)越大，相鄰兩亮條紋中心間距越小 D．根據(jù)狹義相對(duì)論，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量小于靜止時(shí)的質(zhì)量2．（2020秋?泰安期末）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點(diǎn)垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角θ＝60°時(shí)，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與射光平行。已知真空中的光速為c，則（）A．當(dāng)入射角θ＝60°時(shí)，光在玻璃中的傳播時(shí)間為23B．當(dāng)入射角θ＝60°時(shí)，光在玻璃中的傳播時(shí)間為2RcC．OP之間的距離為22RD．OP之間的距離為233．（2020秋?寧陽(yáng)縣校級(jí)月考）下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）A．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，若入射角小于臨界角，則一定發(fā)生全反射 B．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，其頻率不變，傳播速度變小 C．光可以作為載體來(lái)傳遞信息 D．光在各種介質(zhì)中的速度相同4．（2020春?皇姑區(qū)校級(jí)月考）關(guān)于光在傳播過(guò)程中所表現(xiàn)的現(xiàn)象，下列說(shuō)法不正確的是（）A．用光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息，利用了光的全反射原理 B．白光通過(guò)分光鏡在光屏上形成的彩色光帶是光的色散現(xiàn)象 C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波 D．涂有增透膜的照相機(jī)鏡頭呈淡紫色，說(shuō)明增透膜增強(qiáng)了對(duì)淡紫色光的透色程度5．（2020秋?市中區(qū)校級(jí)月考）下列物理知識(shí)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長(zhǎng)越短 B．讓藍(lán)光和綠光通過(guò)同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大 C．光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的影響6．（2020春?慈溪市期末）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）A．照相機(jī)的鏡頭表面鍍有一層膜、全息照相技術(shù)都是應(yīng)用了光的干涉 B．光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 C．白光穿過(guò)玻璃磚時(shí)，各單色光傳播速度不相等，紅光速度最小，紫光速度最大 D．在太陽(yáng)光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的全反射現(xiàn)象7．（2020春?南通期末）2020年5月，我國(guó)第一臺(tái)半導(dǎo)體激光隱形晶圓切割機(jī)研制成功。如圖所示，兩平行細(xì)激光束a、b射向空氣中足夠大的長(zhǎng)方體透明材料的下表面，發(fā)現(xiàn)該材料的上表面只有一處有光線射出，則（）A．激光a的折射率大于激光b的折射率 B．激光a的頻率小于激光b的頻率 C．兩束激光a、b在材料的上表面發(fā)生了干涉 D．有一束激光在材料的上表面發(fā)生了全反射8．（2020春?諸城市期中）光線以45°入射角從玻璃中射到玻璃與空氣的界面上，恰好沒有光線射到空氣中，則光線在該玻璃中的傳播速度為（）A．1.732×108m/s B．3.000×108m/s C．2.121×108m/s D．3.464×108m/s9．（2020?浙江模擬）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法不正確的是（）A．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象 B．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體，看到的像比物體所處的實(shí)際位置高 C．高反膜對(duì)某頻段的光可達(dá)到接近100%的反射率，其利用的是光的全反射現(xiàn)象 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝偏振片以減弱玻璃表面反射光的影響10．（2020春?杭州期末）如圖，一半徑為R的玻璃半球，折射率為1.5，現(xiàn)有一束均勻的平行光垂直入射到整個(gè)半球的底面上，進(jìn)入玻璃半球的光線中不可能直接從半球面出射的百分比為（）A．66.7% B．55.6% C．44.4% D．33.3%11．（2020春?淮安區(qū)期中）某種透明液體的折射率為2，關(guān)于全反射下列說(shuō)法正確的是（）A．光從空氣進(jìn)入該液體時(shí)臨界角為30° B．光從空氣進(jìn)入該液體時(shí)臨界角為60° C．光從該液體進(jìn)入空氣時(shí)臨界角為30° D．光從該液體進(jìn)入空氣時(shí)臨界角為60°12．（2020春?湖北期中）小明同學(xué)在2018年1月31日晚觀看月全食時(shí)，看到了暗淡的“血月”。小明畫了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是（）A．太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)過(guò)地球大氣層最容易發(fā)生全反射，在地球上容易觀察到紅光 B．太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)過(guò)地球時(shí)發(fā)生了衍射現(xiàn)象，故月球表面呈暗紅色 C．太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球，呈暗紅色 D．發(fā)生月全食時(shí)，月球處于地球的本影區(qū)，故月球看上去十分暗淡13．（2020?河北區(qū)二模）兩束單色光A、B的波長(zhǎng)分別為λA、λB，且λA＝2λB，已知普朗克常量為h、光速為c，則下列說(shuō)法正確的是（）A．B光在水中發(fā)生全反射時(shí)的臨界角較大 B．用同一裝置進(jìn)行楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以觀察到B光產(chǎn)生的條紋間距較大 C．A、B兩種光子的動(dòng)量之比為2：1 D．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，單色光A照射某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表面逸出。當(dāng)單色光B照射該金屬板時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為hc14．（2020?聊城二模）如圖甲所示，這是某學(xué)?？萍蓟顒?dòng)小組設(shè)計(jì)的光電煙霧探測(cè)器，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，來(lái)自光源S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C如圖乙所示。煙霧濃度越大，進(jìn)入光電管C中的光就越強(qiáng)，光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流，當(dāng)光電流大于10﹣8A時(shí)，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。已知鈉的極限頻率為6.0×1014Hz，光速c＝3.0×108m/s，元電荷e＝1.6×10﹣19C，下列說(shuō)法正確的是（）A．要使探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能小于5.0×10﹣7m B．探測(cè)器正常工作時(shí)，提高光源發(fā)出光的頻率，就能讓報(bào)警器在煙霧濃度較低時(shí)報(bào)警 C．光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了全反射 D．當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，鈉表面每秒釋放的光電子數(shù)最少是6.25×1010個(gè)15．（2020?浙江模擬）已知聲波在兩介質(zhì)分界處傳播遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可以表達(dá)為n=sinθ1sinθ2=A．v0＝v1＝v2 B．v0＜v1，v0＜v2 C．v0＞v1，v0＜v2 D．v0＞v1，v0＞v216．（2020?恩施市模擬）關(guān)于光的全反射現(xiàn)象，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．只有光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，可能發(fā)生全反射 B．全反射臨界角和介質(zhì)的折射率有關(guān) C．全反射反射率比平面鏡反射率高 D．“光纖通信”就是利用了全反射的原理17．（2020?海南模擬）紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣，若綠光在界面上恰好發(fā)生全反射，則下列判斷正確的是（）A．黃光一定能發(fā)生全反射 B．紅光一定能發(fā)生全反射 C．黃光在水中的波長(zhǎng)比紅光在水中的波長(zhǎng)長(zhǎng) D．這三種單色光相比，紅光在水中傳播的速率最大18．（2020春?敘州區(qū)校級(jí)月考）下列說(shuō)法正確的是（）A．單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越明顯 B．光纖通信，醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理 C．機(jī)械波傳播過(guò)程中，某質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)向前移動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)的距離 D．地球上的人看來(lái)，接近光速運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘變快了19．（2019秋?濰坊期末）如圖，在某種液體內(nèi)，有一軸截面為正三角形的薄壁透明圓錐罩ABC，底面水平，罩內(nèi)為空氣。發(fā)光點(diǎn)D位于AB中點(diǎn)，發(fā)出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列說(shuō)法正確的是（）A．D發(fā)出的光照射到CB界面時(shí)可能發(fā)生全反射 B．液面上方能夠看到透明罩所有位置都被照亮 C．液體的折射率為23D．液體的折射率為320．（2020?順義區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示是某種頻率的光常溫下從真空向介質(zhì)入射時(shí)幾種介質(zhì)對(duì)真空的折射率，由表中數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)知識(shí)可以知道（）介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率金剛石2.42巖鹽1.55二氧化碳1.63酒精1.36玻璃1.5﹣1.8水1.33水晶1.55空氣1.00028A．這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度 B．這種頻率的光用同一裝置在水中進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的條紋間距大于在空氣中觀測(cè)的條紋間距 C．光密介質(zhì)的密度一定大于光疏介質(zhì)密度 D．這種頻率的光從水晶射入空氣比從水射入空氣更容易發(fā)生全反射21．（2020春?本溪縣校級(jí)期末）一束光在兩種介質(zhì)的界面處發(fā)生全反射，下列判斷正確的是（）A．光一定是由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) B．光一定是由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì) C．入射角一定大于臨界角 D．入射角一定小于臨界角22．（2019秋?杭州期中）如圖所示，將透明長(zhǎng)方體放在空氣中，矩形ABCD是它的一個(gè)截面，將a、b兩種單色細(xì)光束射入到P點(diǎn)，入射角為θ＝45°，AP=1A．在介質(zhì)中b光比a光速度大 B．a(chǎn)光在介質(zhì)中的折射n=5C．若要a光束在AD面上發(fā)生全反射，θ角的范圍應(yīng)滿足π4＜θD．改變?nèi)肷浣铅鹊拇笮?，b光一定可以從AD面射出23．（2019?西湖區(qū)校級(jí)模擬）在自然界、日常生活和科學(xué)技術(shù)中，有關(guān)光的四種現(xiàn)象，其中與光的全反射有關(guān)的是（）①沙漠中的蜃景②露水珠或噴泉的水珠，在陽(yáng)光照耀下格外明亮③插在水中的筷子看起來(lái)向上折了④應(yīng)用光導(dǎo)纖維傳輸圖象信號(hào)A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④24．（2019春?梅河口市校級(jí)月考）華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通訊之父”。光纖通訊中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上不能發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．在光纖中折射率大的光傳播的速度大 D．在光纖中折射率小的光傳播的速度大25．（2019春?邢臺(tái)月考）夏天，柏油路面看上去有“水”，這是由于（）A．光的折射 B．光的全反射 C．光的衍射 D．光的干涉26．（2019春?五蓮縣期中）下列現(xiàn)象中，屬于光的全反射現(xiàn)象的是（）A．陽(yáng)光下的鏡子耀眼 B．雨后天邊出現(xiàn)彩虹 C．早晨東方天邊出現(xiàn)紅色朝霞 D．荷葉上的水珠在陽(yáng)光下晶瑩透亮27．（2019?海淀區(qū)模擬）光纖主要由折射率較大的纖芯與折射率較小的外套組成。在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)是脈沖光信號(hào)。當(dāng)一個(gè)光脈沖從光纖中輸入，經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)度的光纖傳輸之后，其輸出端的光脈沖會(huì)變寬，這種情況較嚴(yán)重（脈沖變寬到一定程度）時(shí)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不能被正確傳輸。引起這一差別的主要原因之一是光通過(guò)光纖纖芯時(shí)路徑長(zhǎng)短的不同（如圖），沿光纖軸線傳輸?shù)墓饫w用時(shí)最短，在兩種介質(zhì)界面多次全反射的光線用時(shí)最長(zhǎng)。為簡(jiǎn)化起見，我們研究一根長(zhǎng)直光纖，設(shè)其內(nèi)芯折射率為n1，外套折射率為n2．在入射端，光脈沖寬度（即光持續(xù)時(shí)間）為△t，在接收端光脈沖寬度（即光持續(xù)時(shí)間）為△t′，△t′＞△t（）A．為了保證光脈沖不從外套“漏”出，內(nèi)芯和包套材料折射率的關(guān)系應(yīng)滿足：n1＜n2 B．內(nèi)芯材料的折射率n1越大，光脈沖將越不容易從外套“漏”出 C．為了盡可能減小△t′和△t的差值，應(yīng)該選用波長(zhǎng)更短的光 D．為了盡可能減小△t′和△t的差值，應(yīng)該減小光纖的直徑28．（2019春?湖州期中）光在某種玻璃中的傳播速度是1.5×108m/s，則光由該玻璃射入空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C為（）A．30° B．45° C．60° D．90°29．（2018春?平谷區(qū)期中）下面是四種與光有關(guān)的事實(shí)（）①用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度③一束白光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶④水面上的油膜呈現(xiàn)彩色其中，與光的干涉有關(guān)的是A．①④ B．②④ C．①③ D．②③30．（2018春?西城區(qū)期末）如圖所示，一束光從介質(zhì)a斜射向介質(zhì)b，在兩種介質(zhì)的分界面上發(fā)生了全反射，下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)是光疏介質(zhì)，b是光密介質(zhì) B．光的入射角必須大于或等于臨界角 C．光在介質(zhì)a中的速度大于在介質(zhì)b中的速度 D．該光束一定是單色光全反射知識(shí)點(diǎn)：全反射一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)：折射率較小(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(2)光密介質(zhì)：折射率較大(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(3)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)(填“相對(duì)”或“絕對(duì)”)的．2．全反射現(xiàn)象(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時(shí)的入射角．用字母C表示，光從介質(zhì)射入空氣(真空)時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是sinC＝eq\f(1,n).(3)全反射發(fā)生的條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角等于或大于臨界角．二、全反射棱鏡1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．2．全反射棱鏡的特點(diǎn)：當(dāng)光垂直于它的一個(gè)界面射入后，都會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．三、光導(dǎo)纖維1．原理：利用了光的全反射．2．構(gòu)造：由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射．3．光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．4．光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強(qiáng)等．技巧點(diǎn)撥一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大(2)相對(duì)性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對(duì)的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過(guò)比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來(lái)判斷誰(shuí)是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．(3)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大小．例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)．2．全反射(1)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)從能量角度來(lái)理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角也增大．同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線的能量減小，反射光強(qiáng)度增強(qiáng)，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．3．不同色光的臨界角：不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時(shí)，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射，說(shuō)明頻率越高的色光在同一種介質(zhì)中的折射率越大．二、全反射棱鏡全反射棱鏡改變光路的幾種情況入射方式項(xiàng)目方式一方式二方式三光路圖入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光線方向改變角度90°180°0°(發(fā)生側(cè)移)三、光導(dǎo)纖維1．構(gòu)造及傳播原理(1)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖5所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成的，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率．圖5(2)傳播原理：光由一端進(jìn)入，在兩層的界面上經(jīng)過(guò)多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠(yuǎn)距離傳播光信號(hào)，光信號(hào)又可以轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而變?yōu)槁曇?、圖像．2．光導(dǎo)纖維的折射率：設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當(dāng)入射角為θ1時(shí)，進(jìn)入光導(dǎo)纖維的光線傳到側(cè)面恰好發(fā)生全反射，則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sinθ1＝eq\r(n2－1).由圖6可知：當(dāng)θ1增大時(shí)，θ2增大，由光導(dǎo)纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當(dāng)θ1＝90°時(shí)，若θ＝C，則所有進(jìn)入光導(dǎo)纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即解得n＝eq\r(2).圖6以上是光從光導(dǎo)纖維射向真空時(shí)得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq\r(2)大些．例題精練1．（2021?東昌府區(qū)校級(jí)模擬）如圖，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩部分組成，內(nèi)芯折射率比外套的大，光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)，光在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。假設(shè)外套為空氣，一束紅光由光導(dǎo)纖維的一端射入內(nèi)芯，紅光在內(nèi)芯與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，經(jīng)時(shí)間t1從另一端射出；讓另一束綠光也從另一長(zhǎng)度相同的光導(dǎo)纖維的一端射入，綠光在內(nèi)芯與空氣的界面上也恰好發(fā)生全反射，經(jīng)時(shí)間t2從另一端射出。下列說(shuō)法正確的是（）A．內(nèi)芯對(duì)紅光的折射率n1與對(duì)綠光的折射率n2之比為t1B．內(nèi)芯對(duì)紅光的折射率n1與對(duì)綠光的折射率n2之比為t1C．紅光在內(nèi)芯中的傳播速度v1與綠光在內(nèi)芯中的傳播速度v2之比為t1D．紅光在內(nèi)芯中的傳播速度v1與綠光在內(nèi)芯中的傳播速度v2之比為t隨堂練習(xí)1．（2020春?南陽(yáng)期中）如圖所示，紅光對(duì)一長(zhǎng)方體透明介質(zhì)的折射率為1.8，一紅色細(xì)光束以入射角θ射到AB面上的P點(diǎn)。若AD足夠長(zhǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)θ足夠大時(shí)，在P點(diǎn)將發(fā)生全反射 B．當(dāng)θ足夠大時(shí)，光可以從AD面向外射出 C．當(dāng)θ足夠小時(shí)，光可以從AD面向外射出 D．無(wú)論θ多大，光都不能從AD面向外射出2．（2019春?河南期中）關(guān)于波下列說(shuō)法正確的有（）A．用光導(dǎo)纖維束傳送信息是光的衍射的應(yīng)用 B．白光通過(guò)三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的一種干涉現(xiàn)象 C．波源勻速靠近一靜止的接收者，接收者接收到的頻率比波源的頻率小 D．露珠的晶瑩透亮現(xiàn)象，是由光的全反射引起的綜合練習(xí)一．選擇題（共11小題）1．（2020秋?常州期末）下列說(shuō)法正確的是（）A．物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振幅與物體本身無(wú)關(guān) B．光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的 C．火車以接近光速通過(guò)站臺(tái)時(shí)車上乘客觀察到站臺(tái)上的旅客變矮 D．全息照相技術(shù)是光的衍射原理的具體應(yīng)用2．（2021春?靜海區(qū)校級(jí)期末）華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通訊之父”。光纖通訊中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．波長(zhǎng)越短的光在光纖中傳播的速度越大 D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大3．（2020?孝感模擬）如圖所示，一根粗細(xì)均勻的半圓形玻璃棒，折射率為1.5，半徑為R，兩端面A、B均為正方形，寬度為d。令一束平行光垂直于端面A入射，要使入射光線全都從另一端面B射出，則R與d之比的最小值應(yīng)為（）A．2 B．1 C．3 D．1.54．（2012?鄂爾多斯一模）如圖所示的長(zhǎng)直光纖，柱芯為玻璃，外層以折射率較玻璃為低的介質(zhì)包覆．若光線自光纖左端進(jìn)入，與中心軸的夾角為θ，則下列有關(guān)此光線傳遞方式的敘述正確的是（）A．不論θ為何值，光線都不會(huì)發(fā)生全反射 B．不論θ為何值，光線都會(huì)發(fā)生全反射 C．θ足夠小時(shí)，光線才會(huì)發(fā)生全反射 D．0足夠大時(shí)，光線才會(huì)發(fā)生全反射5．（2011?淄博三模）三種透明介質(zhì)疊放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面，發(fā)生折射如圖所示，設(shè)光在這三種介質(zhì)中的速率v1、v2、v3，則它們的大小關(guān)系是（）A．v1＞v2＞v3 B．v1＞v3＞v2 C．v1＜v2＜v3 D．v2＞v1＞v36．（2010?寶雞二模）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是（）A．在電磁波譜中最容易發(fā)生衍射的是γ射線 B．光導(dǎo)纖維絲的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小 C．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光改為黃光，則條紋間距變寬 D．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí)，看到的物體將比物體所處的實(shí)際位置低7．（2010秋?臨沂校級(jí)月考）華裔科學(xué)家高錕因發(fā)明“光導(dǎo)纖維”而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，高錕的研究為人類進(jìn)入光纖通訊的新紀(jì)元打開了大門．如圖所示，a、b兩束單色光合在一起同時(shí)從光導(dǎo)纖維的左端面垂直射入，其中a單色光先射出右端面，則下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率高于b光的頻率 B．a(chǎn)光的折射率比b光的折射率大 C．a(chǎn)光在真空中的速度大于b光在真空中的速度 D．a(chǎn)光在真空中的波長(zhǎng)大于b光在真空中的波長(zhǎng)8．下列說(shuō)法正確的是（）A．光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 B．一個(gè)單擺在海平面上的振動(dòng)周期為T，那么將其放在高山之巔，其振動(dòng)周期一定變小 C．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變小 D．X射線在磁場(chǎng)中能偏轉(zhuǎn)，穿透能力強(qiáng)，可用來(lái)進(jìn)行人體透視9．（2021春?西城區(qū)校級(jí)期末）兩種單色光，從玻璃射向空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角分別是C1、C2，且C1＜C2，這兩種單色光在玻璃中的傳播速度v1、v2，波長(zhǎng)λ1、λ2，它們的光子能量E1、E2，則下列比較結(jié)論正確的是（）A．v1＜v2，λ1＜λ2，E1＞E2 B．v1＞v2，λ1＜λ2，E1＜E2 C．v1＜v2，λ1＞λ2，E1＜E2 D．v1＞v2，λ1＞λ2，E1＞E210．（2021春?棗強(qiáng)縣校級(jí)月考）國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的梅溪湖激光音樂(lè)噴泉采用了世界一流的噴泉、燈光和音響設(shè)備。假設(shè)噴泉的水池中某一彩燈發(fā)出的一條光線在水面的入射角為30°，從水面上射出時(shí)的折射角是45°．則下列說(shuō)法正確的是（）A．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為30° B．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為60° C．被水池中7m深處的一彩燈（視為點(diǎn)光源）照亮的水面面積約為25m2 D．被水池中7m深處的一彩燈（視為點(diǎn)光源）照亮的水面面積約為22m211．（2021春?雨城區(qū)校級(jí)期中）2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)華裔物理學(xué)家高錕，以表彰他在光纖通信研究中的突出貢獻(xiàn)。光纖通信是利用了光的全反射的原理，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層組成。下列有關(guān)光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射 C．內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射 D．內(nèi)芯的折射率與外套相同，外套的材料有韌性，可以對(duì)內(nèi)芯起保護(hù)作用二．多選題（共10小題）12．（2020秋?湖南月考）下列說(shuō)法正確的是（）A．光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，其頻率保持不變 B．在合適條件下，電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．光從空氣射入水中時(shí)，也可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．紫外線比紅外線的頻率高，同一光學(xué)材料對(duì)紫外線的折射率更大 E．對(duì)于同一雙縫干涉裝置，紅光的干涉條紋寬度小于紫光的干涉條紋寬度13．（2020?浙江模擬）A、B兩種單色光從水中射向空氣，發(fā)生全反射的臨界角分別為α、β，α＞β，下列說(shuō)法正確的是（）A．A、B分別用同一套雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，A光的干涉條紋間距比B光大 B．A光在水中的傳播速度比B光小 C．用強(qiáng)度相同的A、B光束照射同一種金屬，都有光電子飛出，則A光的飽和電流大，B光的遏止電壓大 D．A光子的動(dòng)量比B光子大14．（2020?山東）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點(diǎn)。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為2，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'C'C的光線。下列說(shuō)法正確的是（）A．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的12B．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的13C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大 D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將減小15．（2021春?蘭陵縣期中）如圖所示，一個(gè)折射率為2的三棱鏡，頂角是45°，有一束光以圖示方向射到三棱鏡上，入射角為i（0＜i＜90°），下列關(guān)于這束光的傳播過(guò)程（不考慮兩次反射）的四項(xiàng)判斷，其中正確的是（）A．在兩個(gè)界面都會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象 B．在兩個(gè)界面都可能發(fā)生折射現(xiàn)象 C．在界面Ⅰ不可能發(fā)生全反射 D．在界面Ⅱ可能發(fā)生全反射現(xiàn)象16．（2020?武清區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，一光束包含兩種不同頻率的單色光，從空氣射向兩面平行玻璃磚的上表面，玻璃磚下表面有反射層，光束經(jīng)兩次折射和一次反射后，從玻璃磚上表面分為兩束單色光射出，a、b分別為兩束單色光的出射點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率 B．在空氣中a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng) C．出射光束a、b一定相互平行 D．a(chǎn)、b兩色光從同種玻璃射向空氣時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角大17．（2020?貴陽(yáng)模擬）下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）A．光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，若入射角大于臨界角，則一定不能發(fā)生全反射 B．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用紅光替代紫光，相鄰明條紋間距變小 C．在白光下觀察肥皂泡，其表面的相鄰各條紋是等間距的 D．在同一種物質(zhì)中，波長(zhǎng)越短的光傳播速度越小 E．光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波18．（2020秋?東勝區(qū)校級(jí)月考）兩種單色光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長(zhǎng)的光屏。甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r。則下列說(shuō)法正確的是（）A．乙光以i入射時(shí)一定發(fā)生全反射 B．甲光的頻率比乙光的頻率大 C．光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光是一列橫波 D．甲光在玻璃磚中的臨界角C滿足sinC=siniE．若繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)玻璃磚，PQ上可能接收不到甲光19．（2020秋?武侯區(qū)校級(jí)月考）下列說(shuō)法中正確的是（）A．雷達(dá)是利用聲波的反射來(lái)測(cè)定物體的位置的 B．光纖通信是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物 C．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，反映了電和磁是密不可分的 D．火車以接近光速通過(guò)站臺(tái)時(shí)，火車上乘客觀察到站在站臺(tái)上的旅客身高不變20．（2020秋?濱州期末）下列說(shuō)法正確的是（）A．在振動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫做波長(zhǎng) B．“只聞其聲不見其人”的現(xiàn)象，是由波的干涉產(chǎn)生的 C．“光纖通信”是利用了全反射的原理 D．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式x＝Asin（ωt+φ）中，A表示振動(dòng)的振幅，（ωt+φ）表示相位 E．單擺擺動(dòng)過(guò)程中擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成正比，方向總是指向懸點(diǎn)21．（2020?廣安模擬）兩種單色光通過(guò)間距均為0.36mm的雙縫得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長(zhǎng)的光屏。甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r。則下列說(shuō)法正確的是（）A．乙光以i入射時(shí)一定發(fā)生全反射 B．甲光光子能量大于乙光光子能量 C．光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波 D．甲光在玻璃磚中的臨界角C滿足sinC=siniE．若繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)玻璃磚，PQ上可能接收不到甲光三．填空題（共9小題）22．（2020?迎澤區(qū)校級(jí)二模）水下有一向各個(gè)方向發(fā)光的點(diǎn)光源S，當(dāng)點(diǎn)光源S下沉?xí)r，水面被照亮的面積（選填“變大”“變小”或“不變”）；若點(diǎn)光