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例1如图19—2—1所示，一束光线从空气射入介质，在界面上发生了反射和折射，入射点是O点，则入射光线是_____；反射光线是____；折射光线是______.答案：COOBOA例2光线以大小相等的入射角从真空射人不同介质，若介质的折射率越大，则A．折射角越大，说明折射光线偏离原来方向的程度越大B．折射角越大，说明折射光线偏离原来方向的程度越小C．折射角越小，说明折射光线偏离原来方向的程度越大D．折射角越小，说明折射光线偏离原来方向的程度越小解析：根据折射定律,当光以相等的入射角从真空向介质射入时，sinθ1一定，n越大，sinθ2就越小，θ2就越小，说明光偏离原来的程度就越大．故选A．例3光线以30o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90o，则这块玻璃的折射率为A．0．866B．1．732C．1．414D．1．500解析：作出光路图如图所示α为入射角，β为反射角，γ为折射角．由光的反射定律得α＝β＝30o，由几何知识得β+γ=90o光从AO入射后从OC折射，根据光路可逆原理,如果光从CO入射一定从OA折射，这时空气中的入射角为γ,玻璃中的折射角为α，所以有某种介质的折射率是1．5，光在这种介质中的传播速度为多大?解析：根据折射率与光速的关系式1．(综合题)在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以角度θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示．若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，则点光源S到玻璃上表面的垂直距离L应是多少?解析：设光线在玻璃中的折射角为r，则光线从S到玻璃板上表面的传播距离为,光线从S到玻璃板上表面的传播时间为,其中c是真空中的光速,光在玻璃板中的传播距离为,光在玻璃中的传播时间为由折射定律：根据题意得：联立解得：答案：2．(应用题)有一水池实际深度3m,当垂直水面向下看时，水的视深为多少?已知水的折射率为4／3．解析：设水池的实际深度为H，水的视深为h，从正上方沿竖直向下的方向观察池底S时,由于光的折射现象,其视深位置在S’处,观察光路如图19-2-4所示由几何关系和折射定律可知：考虑到从正上方观察时，角度i和r均很小，所以有：sinitanisinrtanr,因此h=答案：2．25m3．(创新题)把相同玻璃制成的厚度为d的正方体A和半径为d的半球体B放在报纸上，且让半球体的凸面向上．从正上方分别观察A、B与报纸接触面中心处报纸上的文字，下面的观察记录中正确的是()A．A中的字比B中的高B．B中的字比A中的高C．A、B中的字一样高D．无法比较A解析：从报纸上的文字发出的光线，经过A上表面发生折射而向下偏折，所以看到A中字的位置较实际位置高；而从B中心处报纸上的文字发出的光线经过球面时，不发生偏折，所以字的位置不变．选A．例1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BD解析：因为水的折射率为1．33、酒精的折射率为1．36，所以水对酒精来说是光疏介质；由u=c／n可知，光在光密介质中的速度较小．本题答案是BD．例2一条光线由水中射向空气，当入射角由00逐渐增大到90o时，下列说法正确的是()A．折射角由0o增大到大于90o的某一角度B．折射角始终大于入射角，当折射角等于900时，发生全反射C．折射角始终小于90o，不可能发生全反射D．入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大B解析：因为光线由水射向空气，根据折射定律可知，nsinθ1=sinθ2而n=1．33所以存在折射时，总是θ2θ1，直到θ2=90o(发生全反射)为止．发生全反射以后，折射光线不存在，折射定律不再适用．该题中，发生全反射以前，入射角的正弦与折射角的正弦之比就是n,是一个常数．选项B正确．例3光由折射率分别为n1=1.33的水和n2=的玻璃射向空气时的临界角各是多大?解析：由临界角公式sinC=可得水的临界角C1=玻璃的临界角C2=例4如图19—3—1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．若三条光线中有一条在a点发生了全反射，那一定是aO光线B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D．假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大ACD解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折．在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大．所以选项A对；假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以光线aO一定能发生全反射；光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此cO不一定能发生全反射．所以选项C对，B错．假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以D对．本题答案选ACD．例5关于光纤的说法，正确的是()A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B．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C．光纤是非常细的特制玻璃丝，有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D．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导光的C解析：光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百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．答案是C．1．(综合题)如图19—3—2所示，一束光线射到透明介质的A点，入射角为i，则A．当i足够大时，在A点将发生全反射B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射C．无论i多大，在A点都不会发生全反射D．无论i多大，从球内向外射出时，都不会发生全反射解析：光线从光密介质射向光疏介质才可能发生全反射，因此光线在A点由空气进入介质球时，肯定不能发生全反射．光线从介质球向外射出的入射角i’是随着i的增大而增大的，且i’的增大只是逐步接近临界角，不可能大于临界角．原因如下：在图19—3—3中，对于球上任意一点，球面法线一定过圆心O，设r为光线从A点射人时的折射角，i’为从B点射出时的入射角，它们为等腰三角形的两底角因此有i’=r．根据折射定律得：即随着i的增大，r增大．但显然r不能大于临界角C，故i’也不可能大于临界角．即光线从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光线射向D点时，也不会发生全反射．答案为CD．2．(应用题)已知水的折射率为，在水面下放一个强点光源S，则可在水面上看到一个圆形透光面．如果这个透光面的直径D为4m，求光源离水面的距离H解析：在水面上看到的圆形透光面，是水面下点光源发出的光穿过水面进入空气而形成的．如果水中点光源发出的光射向水面时，入射角大于等于临界角，这些光线将发生全反射，则光不能穿过水面．如图19-3-4所示，点光源S发出的光线SA、SB到达水面时，恰好发生全反射，C是临界角，在AB区域内有光射入空气．由几何关系可知：而所以：答案：1．76m3．(创新题)如图19-3-5所示，一玻璃正方体放在空气中，其折射率为1.50．一条光线从立方体的顶部斜射进来，然后投射到它的一个侧面．问：(1)这条光线能否从侧面射出?(2)如果光线能从上述侧面射出，那么玻璃材料的折射率应满足什么条件?解析：画出光路如图19-3-6．(1)玻璃对空气的临界角为在玻璃体的上表面，光由空气射向玻璃，所以，折射角r总是小于临界角(41.8o)，在正方体侧面的人射光的入射角β总是大于48.2o，即大于临界角，因此在侧面发生全反射，光线不能射出．(2)因为r总是小于临界角C，光要从侧面射出玻璃，则要求β也小于临界角C，即可得βC，（90o–r）C可得C45o所以玻璃的折射率n满足答案：(1)不能(2)