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广东省汕头市澄海中学高中物理 第十三章 光学 光学 全反射练习 新人教版选修3-4

【知识概要】
1. 光疏媒质:两种介质中__________________________叫做光疏媒质.
光密媒质:两种介质中______________________叫做光密媒质.
2.全反射：当光从___________进入____________时,_____________大于______________。当____________增大到某一角度时,折射角等于__________,此时,折射光完全消失，入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射.
发生全反射的条件：
(1)光从_______________________。
(2)__________大于或等于___________,即_________。
3.临界角：
（1)、定义：光从_____________射向____________时,折射角等于________时的________，叫做临界角。用字母C表示。临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,发生全反射形象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态。
（2）当光由光密媒质射入光疏媒质时：若入射角i<C，则不发生全反射，既有反射又有折射形象。若入射角i≥C，则发生全反射形象.
（3）应用：_______________、___________________。
【课堂例题】
【例1】（ ）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．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。
C．用光导纤维传输光信号、图象信号。
单色光
b
a
O
θ
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。
【例2】（ ）如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出。则该玻璃砖的折射率为：
A． B． C． D．O
E
F
G
H
M
N
E1
F1
G1
H1
【例3】右图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 ：

A．不能从圆弧NF1射出 B．只能从圆弧NG1射出
C．能从圆弧G1H1射出 D．能从圆弧H1M射出
r
i
【例4】如图所示，光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，求：
（1）这块玻璃的折射率；
（2）光在玻璃中的传播速度；
（2）没有光线从玻璃上表面折射出来的条件．

【例5】半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°.一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出.求：能从MN射出的光束的宽度为多少?

【例6】如图所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，FD为圆周，圆心为O，光线从AB面入射，入射角θ1＝60°，它射入棱镜后射在BF面上的O点并恰好不从BF面射出．
(1)画出光路图；
(2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s)．

【巩固训练】
（ ）1. 一个半径为R的玻璃半球，如图所示，平放在水平桌面上，已知玻璃的折射率为，一束竖直光照射的半球的平面上与水平桌面上，结果在水平桌面上出现一个暗环，该暗环的面积为：
A． B． C． D．

2.如图12所示，用临界角为42°的玻璃制成的棱镜ABC，放在空气中，∠B=15°，∠C=90°，一束紫光垂直AC侧面入射，在棱镜内可以发生全反射的次数为____
3.如图所示，半球形玻璃砖的平面部分水平，底部中点有一小电珠．利用游标卡尺(或直尺)测量出有关数据后，可计算玻璃的折射率．试完成以下实验步骤：
①若S发光，则在玻璃砖平面上方看到平面中有一圆形亮斑．用游标卡尺测出 和_____ (写出对应字母和其表示的意义)
②推导出玻璃折射率的表达式(用上述测量的物理量的字母表示)．

S

4.在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为n=1.73。则：
①通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射？
1
2
B
A
r
O
②光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？（结果保留三位有效数字）

5.如图所示，一透明半圆柱体折射率为n＝2，半径为R，长为L.一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出．求：该部分柱面的面积S.

6.折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出，如图所示，求：
(1)光在A面上入射角的最大值(用正弦值表示)．
(2)若光在纤维中恰能发生全反射，由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？

7.如图所示，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体．容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源．靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源．开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分．将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端．再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端．求：此液体的折射率n.

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