2015高中物理 专题 全反射讲义（含解析） 新人教版选修3-4

【全反射】是高中物理中一个重要的专题，主要涉及到光学领域的知识。全反射是指光从高折射率介质向低折射率介质射出时，如果入射角大于临界角，光将不会发生折射，而是全部反射回高折射率介质内部的现象。这个现象在光纤通信、光学仪器以及各种光导设备中有着广泛的应用。 在题一中，提到光导纤维的结构，内芯和外套材料的折射率不同。光在内芯中传播时，因为内芯的折射率大于外套，所以当光线从内芯向外套传播时，只有当入射角大于临界角，才会发生全反射，使得光信号能够有效传输。因此，正确答案是A。 题二中，半圆透镜绕O点旋转，颜色消失的问题涉及到光的折射和波长的关系。不同颜色的光具有不同的波长，当光经过透镜时，由于折射率对不同波长的光有不同的影响，因此颜色会按照波长的长短顺序消失，波长较长的红色光最先消失，波长较短的紫色光最后消失。 题三中，黄光和紫光的复色光束通过玻璃半圆柱后被分开，由于紫光的折射率大于黄光，因此紫光在玻璃中的传播路径更弯曲，从而导致紫光沿OA方向射出，而黄光沿OB方向射出，所以正确答案是B。 题四中，平面镜旋转使得入射角改变，如果要使光束不从水面射出，需要保持入射角大于临界角，即转过的角度不能小于临界角β，因此正确答案是D。 题五中，点光源在水下发出的光，由于水的折射率大于空气，光线在水与空气界面会产生全反射。根据全反射公式，临界角sinα=1/n，所以直径的计算应与临界角有关。当光源靠近水面时，临界角减小，因此转过的角度不能小于β/2，故正确答案是B。 题六和题七考察了光在直角棱镜和特殊形状棱镜中的传播路径，涉及光的折射定律和全反射条件。根据题意，结合光路图，可以分析得出光的出射方向。 课后拓展练习部分，主要测试学生对全反射条件的理解及应用，例如题一中，要求计算玻璃棒的折射率，并讨论光是否能发生全反射；题二和题三考察不同波长光在介质中的传播特性，包括波长、传播速度、全反射临界角等；题四和题五则需要根据光的折射和全反射原理，结合几何关系来计算折射率或传播时间。 这些题目综合了全反射、折射、光路图等多个知识点，旨在帮助学生深入理解全反射现象及其在实际问题中的应用。在解答这些问题时，需掌握光的直线传播、折射定律、全反射条件以及临界角的概念，同时结合几何分析，才能准确解题。