边射入棱镜。如图所示,发现光线刚好不能从面射出,而是最后从面射出。求透明物质的折射率光线从面射出时的折射角的正弦值。探究探究二解析由题意可知,光线从边垂直射入,恰好在面发生全反射,光线最后从面射出,光路图如图。设该透明物质的临界角为,由几何关系可知,𝑛解得。由几何关系知由折射定律𝛼𝛽解得。答案探究探究二变式训练导学号束光以的入射角从面射入如图所示的透明三棱镜中,棱镜折射率。试求进入面的折射角,并在图中画出该光束在棱镜中的光路。探究探究二解析光在面上点射入,由折射定律,得𝜃𝑛,所以。光线射到面上的点,由几何知识得,且在面上的入射角。又𝑛,所以。因为,故光线在面发生全反射,并垂直面射出,其光路图如图所示。答案光路图见解析探究探究二探究探究二探究二全反射的应用问题导引如图所示,自行车后面有尾灯,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。那么自行车的尾灯利用了什么原理探究探究二名师精讲光导纤维的构造及传播原理光导纤维是种透明的玻璃纤维丝,直径只有左右。如图所示,它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由端进入,在两层的界面上经过多次全反射,从另端射出。光导纤维可以远距离传输光,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音图像。如果把许多上万根光导纤维合成束,并使两端的纤维按严格相同的次序排列,就可以传输图像。探究探究二全反射棱镜全反射棱镜是利用全反射改变光路以便于观察。在图甲中的等腰直角三角形表示个全反射棱镜的横截面,它的两直角边和表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到面上,光在棱镜内会沿原来的方向射到面上。由于入射角大于光从玻璃射入空气的临界角,光会在面上发生全反射,沿着垂直于的方向从棱镜射出图甲。如果光垂直地射到面上图乙,沿原方向射入棱镜后,在两面上都会发生全反射,最后沿着与入射时相反的方向从面上射出。在光学仪器里,常用全反射棱镜来代替平面镜,改变光的传播方向。图丙是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图。探究探究二探究探究二探究探究二典例剖析例题导学号如图所示,为直光导纤维,之间距离为,使光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由点传输到点所用时间为,求光导纤维所用材料的折射率。探究探究二解析光信号由点进入光导纤维后,沿方向照射到点,此时入射角恰好等于临界角。由几何关系可得光在光导纤维中传播的距离𝑠𝛼。设介质的折射率为,光在此介质中的速度为,则有𝑛而𝑠𝛼,解得𝑐𝑡𝑠。答案𝑐𝑡𝑠探究探究二变式训练空气中两条光线和从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是甲乙探究探究二解析四个选项产生光路效果如图所示。则可知选项正确。答案已知水水晶玻璃和二硫化碳的折射率分别为和,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是从水晶射入玻璃从水射入二硫化碳从玻璃射入水中从水射入水晶解析折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密介质,发生全反射的条件之是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项正确。答案关于光纤的说法,且在面上的入射角。又𝑛,所以。因为,故光线在面发生全反射,并垂直面射出,其光路图如图所示。答案光路图见解析探究探究二探究探究二探究二全反射的应用问题导引如图所示,自行车后面有尾灯,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。那么自行车的尾灯利用了什么原理探究探究二名师精讲光导纤维的构造及传播原理光导纤维是种透明的玻璃纤维丝,直径只有左右。如图所示,它是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由端进入,在两层的界面上经过多次全反射,从另端射出。光导纤维可以远距离传输光,光信号又可以转换成电信号,进而变为声音图像。如果把许多上万根光导纤维合成束,并使两端的纤维按严格相同的次序排列,就可以传输图像。探究探究二全反射棱镜全反射棱镜是利用全反射改变光路以便于观察。在图甲中的等腰直角三角形表示个全反射棱镜的横截面,它的两直角边和表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到面上,光在棱镜内会沿原来的方向射到面上。由于入射角大于光从玻璃射入空气的临界角,光会在面上发生全反射,沿着垂直于的方向从棱镜射出图甲。如果光垂直地射到面上图乙,沿原方向射入棱镜后,在两面上都会发生全反射,最后沿着与入射时相反的方向从面上射出。在光学仪器里,常用全反射棱镜来代替平面镜,改变光的传播方向。图丙是全反射棱镜应用在潜望镜里的光路图。探究探究二探究探究二探究探究二典例剖析例题导学号如图所示,为直光导纤维,之间距离为,使光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维内芯与外套的界面上恰好发生全反射,由点传输到点所用时间为,求光导纤维所用材料的折射率。探究探究二解析光信号由点进入光导纤维后,沿方向照射到点,此时入射角恰好等于临界角。由几何关系可得光在光导纤维中传播的距离𝑠𝛼。设介质的折射率为,光在此介质中的速度为,则有𝑛而𝑠𝛼,解得𝑐𝑡𝑠。答案𝑐𝑡𝑠探究探究二变式训练空气中两条光线和从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是甲乙探究探究二解析四个选项产生光路效果如图所示。则可知选项正确。答案已知水水晶玻璃和二硫化碳的折射率分别为和,如果光按下面几种方式传播,可能发生全折射的是从水晶射入玻璃从水射入二硫化碳从玻璃射入水中从水射入水晶解析折射率相对较小的介质是光疏介质,折射率相对较大的介质是光密介质,发生全反射的条件之是光由光密介质射向光疏介质,由此可知选项正确。答案关于光纤的说法,正确的是光纤是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大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光纤是非常细的特制玻璃丝,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解析光导纤维的作用是传导光,它是直径为几微米到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,选项正确。答案种介质对空气的折射率是,束光从该介质射向空气,入射角是,则下列光路图中正确的是图中Ⅰ为空气,Ⅱ为介质解析由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由,得,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,故选项正确。答案𝑛如图所示,束光从空气中射向折射率的种玻璃的表面,表示入射角,则下列说法中正确的是当时会发生全反射现象无论入射角是多大,折射角都不会超过欲使折射角,应以的角度入射当入射角满足时,反射光跟折射光恰好垂直解析当入射光由光疏介质射入光密介质时,无论入射角有多大,都不会发生全反射,故选项错误由𝜃𝜃,当时,故选项正确由𝜃𝜃,当时,选项正确设折射角为,当时,可得,即,反射光线跟折射光线恰好垂直,选项正确。答案导学号选做题水的折射率,当在水面下深处放强光源时,透光水面的形状如何这个透光面的面积是多大解析透光水面为圆形,设其半径为。如图所示,经过透光区域边缘的光线恰好发生全反射因为𝑅ℎ,所以,所以。答案圆形全反射情景导入思维导图沙漠中的旅行者急于找到水源时,有时会意外地看到前方有片晶莹的“水面”,而当他们向前走去时,“水面”却是可望而不可即,原来这就是“蜃景”。这种现象是怎样形成的呢填填练练光疏介质和光密介质见课本第页名称项目光疏介质光密介质定义折射率较小的介质折射率较大的介质传播速度光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小折射特点光从光疏介质射入光密介质时,折射角小于入射角光从光密介质射入光疏介质时,折射角大于入射角填填练练全反射及其产生条件见课本第页全反射及临界角的概念全反射当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射。当入射角增大到角度,使折射角达到时,折射光完全消失,只剩下反射光的现象。临界角刚发生全反射即折射角等于时的入射角,用字母表示。𝑛填填练练全反射的条件光由光密介质射入光疏介质。入射角大于或等于临界角。临界角与折射率的关系定量关系光由种介质射入空气或真空时,。定性关系介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小,越容易发生全反射。填填练练全反射的应用见课本第页全反射棱镜形状截面为等腰直角三角形的棱镜。光学特性当光垂直于截面的直角边射入棱镜时,光在截面的斜边上发生全反射,光射出棱镜时,传播方向改变了。当光垂直于截面的斜边射入棱镜时,在两个直角边上各发生次全反射,使光的传播方向改变了。填填练练光导纤维及其应用原理利用了光的全反射。构造光导纤维是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。主要优点容量大能量损耗小抗干扰能力强保密性好等。填填练练如图所示,束光线从空气射入介质,入射光线与反射光线夹角为,折射光线与入射光线延长线间夹角为,求该介质的折射率。光在该介质中传播的速度。当光从介质射入空气时的临界角。填填练练解析由反射定律可知,由于,故入射角由题图可知,由于,故折射角,所以该介质的折射率𝛼𝑟。由折射率与速度的关系𝑐𝑣得𝑐𝑛。光从介质射入空气时临界角的正弦值𝑛,故临界角。答案探究探究二探究对全反射的理解问题导引夏季的早晨,从方向看植物叶子上的露珠会格外明亮,玻璃中的气泡从侧面看也是特别明亮,这是什么道理呢探究探究二名师精讲对光疏介质和光密介质的理解光疏介质和光密介质的比较相对性光疏介质光密介质是相对的。任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。光疏和光密是从介质的光学特性来说的,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,酒精是光密介质。光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大全反射现象全反射的条件光由光密介质射向光疏介质。入射角大于或等于临界角。全反射遵循的规律发生全反射时,光全部返回原介质,入射光与反射光遵循光的反射定律,由于不存在折射光线,光的折射定律不再适用。从能量角度来理解全反射当光从光密介质射入光疏介质时,随着入射角增大,折射角也增大。同时折射光线强度减弱,即折射光线能量减小,反射光线强度增强,能量增加,当入射角达到临界角时,折射光线强度减弱到零,反射光的能量等于入