高中物理課件：全反射問題

1、 全反射全反射 光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維029. 連云港連云港07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研考試學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研考試 12(3) 061. 北京西城區(qū)北京西城區(qū)2008年年5月抽樣月抽樣15054. 08年北京市海淀區(qū)一模試卷年北京市海淀區(qū)一模試卷16036. 江蘇泰州市江蘇泰州市0708學(xué)年度第二學(xué)期期初聯(lián)考學(xué)年度第二學(xué)期期初聯(lián)考10(2)060. 徐州市徐州市0708學(xué)年度第三次質(zhì)量檢測(cè)學(xué)年度第三次質(zhì)量檢測(cè)13(2) 066. 珠海市珠海市2008年高考模擬考試年高考模擬考試14 050. 江蘇省鹽城市江蘇省鹽城市07-08學(xué)年度第二次調(diào)研考試學(xué)年度第二次調(diào)研考試12-2(2)030. 揚(yáng)

2、州市揚(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷13(2) 018. 湖南省師大附中湖南省師大附中0708學(xué)年第一次月考學(xué)年第一次月考 2053. 08年年3月臨沂市教學(xué)質(zhì)量檢查考試月臨沂市教學(xué)質(zhì)量檢查考試(一一)15gk008. 2008年高考理綜重慶卷年高考理綜重慶卷 19全反射全反射當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時(shí)，折時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫做全反射.全反射臨界角：全反射臨界角：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)折射角變?yōu)楫?dāng)折

3、射角變?yōu)?0時(shí)的入射角叫臨界角；時(shí)的入射角叫臨界角；（2）光從折射率為）光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時(shí)的介質(zhì)射向真空時(shí)臨界角的計(jì)算公式臨界角的計(jì)算公式:nasin1 產(chǎn)生全反射的條件：產(chǎn)生全反射的條件：（1）光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；）光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）入射角必須等于或大于臨界角）入射角必須等于或大于臨界角大氣中的光現(xiàn)象大氣中的光現(xiàn)象蒙氣差蒙氣差 海市蜃樓海市蜃樓 沙漠里的蜃景沙漠里的蜃景光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維利用光的全反射，可制成光導(dǎo)纖維。光從光利用光的全反射，可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端射入后，在傳播過程中經(jīng)過多次導(dǎo)纖維一端射入后，在傳播過程中經(jīng)過多次全反射，最終從另一

4、端射出。由于發(fā)生的是全反射，最終從另一端射出。由于發(fā)生的是全反射，因此傳播過程中的能量損耗非常小。全反射，因此傳播過程中的能量損耗非常小。用光導(dǎo)纖維傳輸信息，既經(jīng)濟(jì)又快捷。用光導(dǎo)纖維傳輸信息，既經(jīng)濟(jì)又快捷。 12、（、（3）一個(gè)等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一）一個(gè)等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一細(xì)束綠光從細(xì)束綠光從ac面的面的p點(diǎn)沿平行底面點(diǎn)沿平行底面ab方向射入棱鏡方向射入棱鏡后，經(jīng)后，經(jīng)ab面反射，再?gòu)拿娣瓷?，再?gòu)腷c面的面的q點(diǎn)射出，且有點(diǎn)射出，且有pqab（圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路）如果將一（圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路）如果將一細(xì)束藍(lán)光沿同樣的路徑從細(xì)束藍(lán)光沿同樣的路徑從p點(diǎn)射入三棱鏡

5、，則從點(diǎn)射入三棱鏡，則從bc面射出的光線是面射出的光線是 .a.仍從仍從q點(diǎn)射出點(diǎn)射出,出射光線平行于出射光線平行于abb.仍從仍從q點(diǎn)射出點(diǎn)射出,出射光線不平行于出射光線不平行于abc.可能從可能從q點(diǎn)射出點(diǎn)射出,出射光線平行于出射光線平行于abd.可能從可能從q點(diǎn)射出點(diǎn)射出,出射光線出射光線 平行于平行于ab 029.連云港連云港07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研考試學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研考試 12(3) q q cpabqc 061.北京西城區(qū)北京西城區(qū)2008年年5月抽樣月抽樣1515如圖所示，一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半如圖所示，一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑垂直徑垂直ab面入射，

6、有光線從面入射，有光線從ab面射出。以面射出。以o點(diǎn)為圓點(diǎn)為圓心，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過心，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過角時(shí)，恰好沒有光線從角時(shí)，恰好沒有光線從ab面射出。則該玻璃磚的折射率為面射出。則該玻璃磚的折射率為 ( )a b c. d21sinsin12sin1sin21單色光單色光b a o b054.08年北京市海淀區(qū)一模試卷年北京市海淀區(qū)一模試卷16太陽光太陽光ba小水珠小水珠16彩虹是懸浮于空氣中的大量小水珠對(duì)陽光的色散彩虹是懸浮于空氣中的大量小水珠對(duì)陽光的色散造成的，如圖所示為太陽光照射到空氣中的一個(gè)小水造成的，如圖所示為太陽光照射到空氣中的一個(gè)小水珠發(fā)生全反射和色散的光路示意圖，其中珠發(fā)生

7、全反射和色散的光路示意圖，其中a、b為兩束為兩束頻率不同的單色光。對(duì)于這兩束光，以下說法中正確頻率不同的單色光。對(duì)于這兩束光，以下說法中正確的是的是 （ ）a單色光單色光a比單色光比單色光b的頻率高的頻率高b由水射向空氣，由水射向空氣，a光發(fā)生全反射的臨界角大于光發(fā)生全反射的臨界角大于b光光發(fā)生全反射的臨界角發(fā)生全反射的臨界角c在水中在水中a光的傳播速度小光的傳播速度小于于b光的傳播速度光的傳播速度d如果如果b光能使某金屬發(fā)生光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光電效應(yīng)，則a光也一定能使光也一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)該金屬發(fā)生光電效應(yīng)b036.江蘇泰州市江蘇泰州市0708學(xué)年度第二學(xué)期期初聯(lián)考學(xué)年度第

8、二學(xué)期期初聯(lián)考10(2) 10.（2）如圖為一均勻的柱形透明體，折射率）如圖為一均勻的柱形透明體，折射率n=2。求光從該透明體射向空氣時(shí)的臨界角；求光從該透明體射向空氣時(shí)的臨界角；若光從空氣中入射到透明體端面的中心上，試若光從空氣中入射到透明體端面的中心上，試證明不論入射角為多大，進(jìn)入透明體的光線均不證明不論入射角為多大，進(jìn)入透明體的光線均不能從側(cè)面能從側(cè)面“泄漏出去泄漏出去”。 解：解： 臨界角臨界角0130carcsinn 證明：證明：q q1 1 q q2 2q q3 30132290sinn,sinq qq qq qq q 當(dāng)當(dāng)001390 ,60q qq q 最小最小3cq q 任何

9、光線均不能從側(cè)面任何光線均不能從側(cè)面“泄漏出去泄漏出去” 060.徐州市徐州市0708學(xué)年度第三次質(zhì)量檢測(cè)學(xué)年度第三次質(zhì)量檢測(cè)13(2) 13.(2) （6分）（選分）（選34）據(jù)報(bào)道：）據(jù)報(bào)道：2008年北京奧年北京奧運(yùn)會(huì)時(shí)，光纖通信網(wǎng)將覆蓋所有奧運(yùn)場(chǎng)館，為各運(yùn)會(huì)時(shí)，光纖通信網(wǎng)將覆蓋所有奧運(yùn)場(chǎng)館，為各項(xiàng)比賽提供安全可靠的通信服務(wù)。光纖通信可利項(xiàng)比賽提供安全可靠的通信服務(wù)。光纖通信可利用光的全反射將大量信息高速傳輸如圖所示，用光的全反射將大量信息高速傳輸如圖所示，一根長(zhǎng)為一根長(zhǎng)為l的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n如果如果把該光纖放在空氣中，要使從它的一個(gè)端面進(jìn)入把該光纖放

10、在空氣中，要使從它的一個(gè)端面進(jìn)入光纖的光發(fā)生全反射，最大的入射角是多少光纖的光發(fā)生全反射，最大的入射角是多少(用該用該角的正弦函數(shù)值表示角的正弦函數(shù)值表示)？為簡(jiǎn)化問題，光纖外套忽？為簡(jiǎn)化問題，光纖外套忽略不計(jì)略不計(jì)ii解：解： 如右圖所示，入射角最大時(shí)對(duì)應(yīng)的光線在如右圖所示，入射角最大時(shí)對(duì)應(yīng)的光線在側(cè)壁恰好發(fā)生全反射，即入射角為臨界角側(cè)壁恰好發(fā)生全反射，即入射角為臨界角rsinisinn ncsin1 r = 90- c 解解式得式得12 narcsinicr066.珠海市珠海市2008年高考模擬考試年高考模擬考試14 14（11分）如圖所示，光線以分）如圖所示，光線以30入射角從玻璃入射角

11、從玻璃中射到玻璃與空氣的界面上，它的反射光線與折射中射到玻璃與空氣的界面上，它的反射光線與折射光線的夾角為光線的夾角為90，求：，求：（1）這塊玻璃的折射率；）這塊玻璃的折射率；（2）光在玻璃中的傳播速度；）光在玻璃中的傳播速度；（2）沒有光線從玻璃上表面折射出來的條件）沒有光線從玻璃上表面折射出來的條件 ri解：（解：（1）ri由圖知，入射角由圖知，入射角i=30，折射角，折射角r=6073213.isinrsinn （2）光在玻璃中的速度為：）光在玻璃中的速度為：v=c/n=3.0108/1.732=1.73108m/s （3）若要沒有光線從玻璃中折射出來）若要沒有光線從玻璃中折射出來,即

12、發(fā)生全反射即發(fā)生全反射,入射角入射角i應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：isinn1 nisin1 得：得：33arcsini 050.江蘇省鹽城市江蘇省鹽城市07-08學(xué)年度第二次調(diào)研考試學(xué)年度第二次調(diào)研考試12-2(2) 122.（2）在桌面上有一個(gè)倒立的玻璃圓錐，其）在桌面上有一個(gè)倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。有一半徑為有一半徑為r=0.1m的圓柱形平行光束垂直入射到圓的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的桌面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知錐的

13、桌面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為玻璃的折射率為n=1.73。則：。則： 通過計(jì)算說明光線通過計(jì)算說明光線1能不能在圓錐的側(cè)面能不能在圓錐的側(cè)面b點(diǎn)發(fā)點(diǎn)發(fā)生全反射？生全反射？ 光線光線1經(jīng)過圓錐側(cè)面經(jīng)過圓錐側(cè)面b點(diǎn)后點(diǎn)后 射到桌面上某一點(diǎn)所用的射到桌面上某一點(diǎn)所用的 總時(shí)間是多少？（結(jié)果保留總時(shí)間是多少？（結(jié)果保留 三位有效數(shù)字）三位有效數(shù)字）12baro12baro解：解： sinc=1/n33 /arcsinc 06023 /arcsin所以，光線所以，光線1能在圓錐的側(cè)面能在圓錐的側(cè)面b點(diǎn)發(fā)生全反射。點(diǎn)發(fā)生全反射。ef根據(jù)幾何關(guān)系知根據(jù)幾何關(guān)系知refbe3 所以，總

14、時(shí)間所以，總時(shí)間 s.cefn/cbet910581 030.揚(yáng)州市揚(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷13(2) 13.（2）(6分分)半徑為半徑為r的半圓柱形玻璃，橫截面如圖的半圓柱形玻璃，橫截面如圖所示，所示，o為圓心，已知玻璃的折射率為為圓心，已知玻璃的折射率為 ，當(dāng)光由，當(dāng)光由玻璃射向空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為玻璃射向空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為45.一束與一束與mn平面成平面成45的平行光束射到玻璃的半圓柱面上，的平行光束射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從mn平面上射出平面上射出. 求能從求能從mn射出的光束

15、的寬度為多少射出的光束的寬度為多少?omn452 如下圖所示，進(jìn)入玻璃中的光線如下圖所示，進(jìn)入玻璃中的光線垂直半球面，垂直半球面，沿半徑方向直達(dá)球心位置沿半徑方向直達(dá)球心位置o, 且入射角等于臨界角且入射角等于臨界角, 恰恰好在好在o點(diǎn)發(fā)生全反射點(diǎn)發(fā)生全反射.光線光線左側(cè)的光線（如光線左側(cè)的光線（如光線）經(jīng)球面折射后，射在經(jīng)球面折射后，射在mn上的入射角一定大于臨界角上的入射角一定大于臨界角, 在在mn上發(fā)生全反射，不能射出上發(fā)生全反射，不能射出.解：解：omn45e45ri光線光線右側(cè)的光線經(jīng)半球面折射后，射到右側(cè)的光線經(jīng)半球面折射后，射到mn面上的面上的入射角均小于臨界角，能從入射角均小于

16、臨界角，能從mn面上射出面上射出.最右邊射向半球的光線最右邊射向半球的光線與球面相切，入射角與球面相切，入射角i=90.由折射定律知由折射定律知:22nisinrsin則則r=45故光線故光線將垂直將垂直mn射出射出所以在所以在mn面上射出的光束寬度是面上射出的光束寬度是rrsinroe22018.湖南省師大附中湖南省師大附中0708學(xué)年第一次月考學(xué)年第一次月考 2 2一個(gè)半徑為一個(gè)半徑為r的玻璃半球，如圖所示，平放在水的玻璃半球，如圖所示，平放在水平桌面上，已知玻璃的折射率為平桌面上，已知玻璃的折射率為 ，一束豎直光照，一束豎直光照射的半球的平面上與水平桌面上，結(jié)果在水平桌面射的半球的平面上

17、與水平桌面上，結(jié)果在水平桌面上出現(xiàn)一個(gè)暗環(huán)，該暗環(huán)的面積為上出現(xiàn)一個(gè)暗環(huán)，該暗環(huán)的面積為 （ ）2222r 212r)( 2122r)( 2212r)( abcdc解見下頁解見下頁解：解：bosinc=1/n, c=45,取光線取光線a射到射到a點(diǎn)的入射角等于點(diǎn)的入射角等于45則在則在a點(diǎn)恰好沿點(diǎn)恰好沿ad方向發(fā)生全反射，方向發(fā)生全反射，aa光線光線a右側(cè)、右側(cè)、o點(diǎn)左側(cè)的光線都能射出到平面上。點(diǎn)左側(cè)的光線都能射出到平面上。取取a右側(cè)非?？拷覀?cè)非?？拷黙的光線，射到球面上發(fā)生折射，由的光線，射到球面上發(fā)生折射，由折射定律得到折射定律得到r= 90,即沿即沿ab方向射到平面上方向射到平面上b點(diǎn)

18、。點(diǎn)。bab之間的光線均發(fā)生全反射，射不到平面上。之間的光線均發(fā)生全反射，射不到平面上。edqmn由幾何關(guān)系得到由幾何關(guān)系得到)(ranqb222 r)(qbrx12 暗環(huán)的面積為暗環(huán)的面積為rqbxe222122r)(xrs 053.08年年3月臨沂市教學(xué)質(zhì)量檢查考試月臨沂市教學(xué)質(zhì)量檢查考試(一一)1515【物理【物理3-4】(8分分)如圖所示，半球形玻璃磚的如圖所示，半球形玻璃磚的平面部分水平，底部中點(diǎn)有一小電珠利用游標(biāo)卡平面部分水平，底部中點(diǎn)有一小電珠利用游標(biāo)卡尺尺(或直尺或直尺)測(cè)量出有關(guān)數(shù)據(jù)后，可計(jì)算玻璃的折射測(cè)量出有關(guān)數(shù)據(jù)后，可計(jì)算玻璃的折射率試完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：率試完成以下實(shí)驗(yàn)步驟： 若若s發(fā)光，則在玻璃磚