第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用 [教材链接] (1)入射角 完全消失 (2)①刚好发生全反射 ② (3)折射率 折射率 (4)光密 光疏 大于等于 例1 D [解析] 由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由sin C==,解得C=45°<θ=60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光线,故D正确. 例2 C [解析] 光线从光密介质到光疏介质,入射角增大则反射光的强度增强;因紫色光的折射率最大,发生全反射的临界角最小,故紫光最先发生全反射,在光屏上最先消失,C正确. 例3 C [解析] 依据题意画出光路图如图所示,根据反射定律及几何关系可知,图中三个角均相等,设为α,则3α=90°,解得α=30°,根据全反射定律得sin α=,可得n=2,故C正确. 例4 A [解析] 太阳照到沙地上,接近地面的热空气比上层空气的密度小,折射率也小,从远处物体射向地面的光,进入折射率较小的热空气层时被折射,当入射角大于临界角时发生全反射,人们逆着反射光看去,就会在看到远处物体的倒立的虚像,如图甲所示,故A正确,B错误;太阳照到海面上,接近海面的冷空气比上层空气的密度大,折射率也大,从远处物体射向大气层的光,进入折射率较小的热空气层时被折射,当入射角大于临界角时发生全反射,人们逆着反射光看去,就会在看到远处物体的正立的虚像,如图乙所示,故C、D错误. 例5 B [解析] 四个选项的光路图如图所示,故B正确. 例6 (1)400 nm (2)BC面 与AB面平行 计算过程见解析,光路图如图所示 [解析] (1)由速度,波长与频率之间的关系可得c=λf,v=λ'f,v=,则光在棱镜中的波长为λ'== nm=400 nm. (2)光路图如图所示,光在AC面发生折射,入射角为θ1=45°,由折射定律可得n==,解得折射角为θ2=30°.由于O点到C点的距离大于AC,根据几何关系可知光线会射向AB面,在AB面的入射角为θ3=90°-(θ1-θ2)=75°,由临界角公式得sin C==,解得临界角为C=45°,因入射角大于临界角,故光在AB面发生全反射.光经AB面反射后射向BC面,由几何关系可得在BC面上的入射角为θ4=θ2=30°,由折射定律可得n==,解得折射角为θ5=45°,即光首先从BC面射出,方向与AB面平行. 例7 A [解析] 要使光信号在内芯与包层的界面上发生全反射,必须让内芯的折射率n1大于包层的折射率n2,同时入射角必须大于某一值,故α应小于某一值,A正确. 例8 (1) (2) [解析] (1)激光束垂直左侧端面射入时,激光束在直光导纤维中经历的时间最短,由t1=及n= 解得t1= (2)要使激光在直光导纤维内经历的时间最长,就要求激光在光导纤维内的路程最长,这就要求每一次反射时,入射角θ最小,即入射角θ恰为临界角C,如图所示,当θ=C时,激光的路程最长,所用时间也最长,此时激光束在沿光导纤维方向的速度分量为vsin θ,由L=(vsin C)t2及n=、sin C= 解得t2= 故= 随堂巩固 1.B [解析] 全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时,且入射角大于或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,故A、C、D错误,B正确. 2.A [解析] 当O点发出的光线射到半球体最右端(或最左端)恰好发生全反射时,整个半球体上均有光线射出,如图所示,由几何关系可得tan C==1,光线发生全反射时有sin C=,联立解得透明体的折射率为n=,故A正确. 3.B [解析] 光在自行车后尾灯内部发生了全反射,因此看起来特别明亮,故B正确. 4.D [解析] 由临界角公式可知sin C=,故此棱镜的最小折射率n==,故此棱镜的折射率不可能是D选项. 5.A [解析] 光线的临界角为C,如图所示,则sin C=,v=,光线的传播时间t=,联立解得n2L=ct,故A正确.第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用 1.AC [解析] 按照全反射的条件,光只有从光密介质射向光疏介质且满足入射角大于、等于临界角,才能发生全反射,A正确;发生全反射时,折射光线完全消失,反射光的能量几乎等于入射 ... ...
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