4 2 全反射 学案 高中物理人教版（2019）选择性必修第一册 .docx

全反射

一、知识点梳理

1.光疏介质和光密介质

(1)任何介质的绝对折射率都大于1，折射率越大，光在其中传播的速度就越小.两种介

质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质.

(2)对光疏介质与光密介质的理解.

①光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义.例如：水晶(n=1.55)对玻璃

(n=1.5)是光密介质，而对金刚石(n=2.427)来说，就是光疏介质.同一种介质到底是光疏介质还是光密介质，是不确定的

②光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密

介质时，折射角小于入射角

③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，

④由可知：光在光密介质中传播速度比在光疏介质中要小.

例1.（多选）下列说法正确的是（）

A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质

B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质

C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大

D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小

2.全反射

(1)全反射现象

光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角.当入射角增大，反射光增强，折射光减弱，继续增大入射角，当折射角达到90°时，折射光全部消失，入射光全部被反射回原介质，当入射角再增大时，入射光仍被界面全部反射回原介质，这种现象叫全反射.

(2)临界角的定义：折射角为90°时的入射角称为全反射临界角，简称临界角，用表示

(3)临界角C的表示式：由折射定律知，光由某介质射向真空（或空气）时，若刚好发生全反射，则，所以.

(4)全反射发生的条件

①光从光密介质射入光疏介质.

②入射角大于或等于临界角

(5)两点助你理解全反射现象中的能量分配关系.

①折射角随着入射角的增大而增大，折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增加；

②当入射角增大到某一角度时（即临界角)，折射光能量减弱到零（即折射角为90°），入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象.

例2.（多选）如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置，下列说法正确的是（）

A．假若三条光线中有一条在点发生了全反射，那一定

是光线

B．假若光线能发生全反射，那么光线一定能发生全反射

C．假若光线能发生全反射，那么光线一定能发生全反射

D．假若光线恰能发生全反射，则光线的反射光线比光线的反射光线的亮度大

3.全反射棱镜

(1)构造：截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.

(2)对全反射棱镜光学特性的两点说明：

①当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射.与平面镜相比，它的反射率很高.

②反射面不必涂敷任何反光物质，反射时失真小.

如图示的等腰直角三角形表示一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(45°)大于光从玻璃射人空气的临界角(42°)，光会在面上发生全反射，沿着垂直于的方向从棱镜射出（如图甲所示）.如果光垂直地射到面上（乙所示)，沿原方向射入棱镜后，在、两面上都会发生全反射，最后沿着与入射光相反的方向从面上射出.

例3.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，其框外光线如图所示．方框内有两个折射率的玻璃全反射棱镜．图给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生如图效果的是（）

二、技巧总结，思维拓展

1.应用全反射解决实际问题的基本方法

(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.

(2)若光由光密介质进入光疏介质时，则根据确定临界角，看是否发生全反射.

(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”.

(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，运算及变换进行动态分析或定量计算.

例4．半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，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°角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平面上射出的光束的宽度为多少？

2.应用全反射解释自然现象

(1)对“海市蜃楼”的解释：

由于光在空气中的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”.在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象这种景象的出现是有原因的.当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上附近的空气温度比高空中低，空