光亮的鐵球,在陽(yáng)光下很刺眼,將光亮鐵球夾在試管夾上,放在點(diǎn)燃蠟燭的內(nèi)焰上進(jìn)行熏黑,再將熏黑的鐵球浸沒(méi)在盛有清水的燒杯中,奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了,放在水中的鐵球變得比在陽(yáng)光下更亮。是水泡掉了鐵球上黑色物嗎？當(dāng)把試管夾從水中取出時(shí)，發(fā)現(xiàn)熏黑的鐵球依然如故，再將其放入水中時(shí)，出現(xiàn)的現(xiàn)象和前述一樣，讓我們帶著這個(gè)疑問(wèn)開始學(xué)習(xí)新的知識(shí)——全反射現(xiàn)象。
知識(shí)點(diǎn) 全反射
光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。光密介質(zhì)：兩種介質(zhì)中折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)。
思考:光密介質(zhì)相對(duì)光疏介質(zhì)來(lái)說(shuō),密度是不是一定大?為什么?
解答:不一定。光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的,并不表示它的密度大小。
思考:二硫化碳(n=1.63)一定是光密介質(zhì),而水(n=1.33)一定是光疏介質(zhì),這種說(shuō)法對(duì)嗎?為什么?
解答:不對(duì)。二硫化碳的折射率盡管很大,但相對(duì)金剛石(n=2.42)仍是光疏介質(zhì);水的折射率盡管很小,但相對(duì)空氣(n≈1)仍是光密介質(zhì)。
思考:光在光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)中傳播時(shí),怎樣比較傳播速度?
解答:通過(guò)v=比較,介質(zhì)的折射率越大,光在其中傳播的速度越小。
光進(jìn)入不同介質(zhì)時(shí)的角度大小關(guān)系：
光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)
光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)
光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)特點(diǎn)：①光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的。②光由光疏介質(zhì)斜射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角； 光由光密介質(zhì)斜射入光疏介質(zhì)，折射角大于入射角。③光在光疏介質(zhì)中的傳播速度大于在光密介質(zhì)中的傳播速度。
例：下列說(shuō)法正確的是(　　)A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小
【答案】B、D【解析】因?yàn)樗恼凵渎蕿?.33，酒精的折射率為1.36，所以水對(duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)；由v＝c/n可知，光在光密介質(zhì)中的速度較小。
思考：逐漸增大入射角，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射角接近90°時(shí)，繼續(xù)增大入射角，這時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況？
知識(shí)點(diǎn) 全反射
全反射定義：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),同時(shí)發(fā)生折射和反射。如果入射角逐漸增大,折射光離法線會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn),而且越來(lái)越弱,反射光卻越來(lái)越強(qiáng)。當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),折射光完全消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象叫作全反射。
臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角叫做臨界角，用符號(hào)C 表示．光從折射率為n的某種介質(zhì)射到空氣(或真空)時(shí)的臨界角C 就是折射角等于90°時(shí)的入射角，根據(jù)折射定律可得：
思考：介質(zhì)臨界角的大小反映介質(zhì)的哪方面性質(zhì)?
解答：介質(zhì)臨界角的大小反映介質(zhì)對(duì)光線的折射本領(lǐng)。臨界角越大,介質(zhì)對(duì)光線的折射作用越弱,越不容易發(fā)生全反射;反之,臨界角越小,介質(zhì)對(duì)光線的折射作用越強(qiáng),越容易發(fā)生全反射。
發(fā)生全反射的必要條件a.光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);b.入射角等于或大于臨界角。
思考：光是一種電磁波,也具有能量,在全反射現(xiàn)象中能量是怎樣分配的?
提示：達(dá)到全反射之前,隨著入射角的增大,折射光能量減小,亮度減弱;反射光能量增大,亮度增加。剛好發(fā)生全反射時(shí),折射光能量減小至零,入射光的能量全部反射回來(lái)。
知識(shí)點(diǎn) 全反射棱鏡
全反射棱鏡截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡,當(dāng)光線垂直任意一個(gè)表面射入時(shí),在棱鏡內(nèi)部都能發(fā)生全反射,所以這樣的棱鏡叫全反射棱鏡。全反射棱鏡的反射率大于平面鏡的反射率。
光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維的工作原理:光在玻璃纖維內(nèi)發(fā)生全反射,光沿鋸齒路線傳播。(2)光導(dǎo)纖維傳輸信息的優(yōu)點(diǎn):容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)。應(yīng)用：精密昂貴的光學(xué)儀器中，比方說(shuō)顯微鏡，單反相機(jī)，潛望鏡，望遠(yuǎn)鏡……
例：如圖所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細(xì)束單色光由MN端面的中點(diǎn)垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直PQ端面射出。(1)求該玻璃棒的折射率；(2)若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時(shí)________(填“能”“不能”或“無(wú)法確定能否”)發(fā)生全反射。
1.光線在玻璃和空氣的分界面上發(fā)生全反射的條件是(　　)A．光從玻璃射到分界面上，入射角足夠小B．光從玻璃射到分界面上，入射角足夠大C．光從空氣射到分界面上，入射角足夠小D．光從空氣射到分界面上，入射角足夠大
解析：發(fā)生全反射的條件是光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角，故B正確。答案：B
2.在自行車的后擋泥板上，常常安裝著一個(gè)“尾燈”。其實(shí)它不是燈，它是一種透明的塑料制成的，其截面如圖所示。夜間，從自行車后方來(lái)的汽車燈光照在“尾燈”上時(shí)，“尾燈”就變得十分明亮，以便引起汽車司機(jī)的注意。從原理上講，它的功能是利用了(　　)A．光的折射 B．光的全反射C．光的干涉 D．光的衍射
解析：從題圖可以看出，自行車的尾燈是利用了全反射的原理，使光線發(fā)生了180°偏折。答案：B
3. 關(guān)于光纖的說(shuō)法，正確的是(　　)A．光纖是由高級(jí)金屬制成的，所以它比普通電線容量大B．光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲，但導(dǎo)電性能特別好，所以它比普通電線衰減小C．光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲，有內(nèi)芯和外套兩層組成，光纖是利用全反射原理來(lái)實(shí)現(xiàn)光的傳導(dǎo)的D．在實(shí)際應(yīng)用中，光纖必須呈筆直狀態(tài)，因?yàn)閺澢墓饫w是不能導(dǎo)光的
解析：光導(dǎo)纖維的作用是傳導(dǎo)光，它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻璃絲，且由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大。載有聲音、圖像及各種數(shù)字信號(hào)的激光傳播時(shí)，在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射，光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，光纖是可以彎曲的。所以，答案是C。答案：C
4. 空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡。下圖給出了兩個(gè)棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生效果的是(　　)
解析：畫出入射光線與出射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)則為發(fā)生全反射的位置，畫上全反射棱鏡，可知B正確。答案：B

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2 全反射

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