(山东专用)2021高考物理一轮复习课时作业40光的折射全反射(含解析)
课时作业(四十) 光的折射 全反射[双基巩固练]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BD [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；由v ＝cn可知，光在光密介质中的传播速度较小．]2．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是( )D [本题中由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D 正确．]3．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，在界面处的入射角为45°.入射光中，一部分被反射，另一部分被折射．则反射光线和折射光线的夹角为( )A ．75°B ．90°C ．105°D ．120°C [根据折射定律n ＝sin isin r 得sin R ＝sin i n ＝sin 45°2＝0.5则得折射角R ＝30°由反射定律知，反射角i ′＝45°由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角α＝180°－R －i ′＝105°.]4．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射后分成两束单色光a 、b .已知a光的频率大于b 光的频率．下列哪个光路图可能是正确的( )A [光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律和光路可逆性原理可知出射光线与入射光线平行．a 光的频率大于b 光的频率，则玻璃砖对a 光的折射率大于b 光的折射率，当入射角相同时，由折射定律分析得知a 的折射角小于b 光的折射角．在玻璃砖内部，a 光在b 光右侧，光线通过玻璃砖后a 的侧向位移大，故A 正确．]5．(多选)已知介质对某单色光的临界角为C ，则( ) A ．该介质对单色光的折射率等于1sin CB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c sinC (c 是光在真空中的传播速度) C ．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍D ．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1sin C倍ABC [由临界角的计算式sin C ＝1n ，得n ＝1sin C ，选项A 正确；将n ＝c v 代入sin C ＝1n 得sin C ＝vc，故v ＝c sin C ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c ＝λ0f ，v ＝λf ，由sin C ＝v c ＝λλ0，λ＝λ0sin C ，选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误．]6．如图所示，发出白光的细线光源ab ，长度为l 0，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如图．现考虑线光源ab 发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l 1表示红光成的像的长度，l 2表示蓝光成的像的长度，则( )A ．l 1<l 2<l 0B ．l 1>l 2>l 0C ．l 2>l 1>l 0D ．l 2<l 1<l 0D [由视深公式h ′＝h n ，可知，线光源ab 的像长l ＝l 0n.因为介质的折射率n 大于1，所以像长l <l 0.由光的色散知识可知，水对红光的折射率n 1小于水对蓝光的折射率n 2，由l 1＝l 0n 1和l 2＝l 0n 2可得l 1>l 2.]7．如图所示，光屏PQ 的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB 与水平面成30°角．(1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，由AB 面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O 点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ 上的落点距O ′点最远？(已知玻璃砖对该光的折射率为n ＝2)(2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使光线绕圆心O 逆时针转动，什么颜色的光最先消失？解析 (1)如图所示，在O 点刚好要发生全反射时，光在光屏PQ 上的落点距O ′点最远，且此时sin C ＝1n解得C ＝45°入射光与竖直方向的夹角为θ＝C －30°＝15°.(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧．若使光线绕圆心O 逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失．答案 (1)15° (2)紫光 紫光8．(2019·广东广州综测)如图，置于空气中的直角三棱镜ABC，折射率为2、AB长为2a .一束光线以45°的入射角射到AB 边的中点．设空气中的光速为c ，求：光线进入棱镜到从AC 边射出所经历的时间．解析 由n ＝sin isin r已知：i ＝45 °，n ＝2，得：r ＝30°由于r ＝30°，所以光线在三棱镜中平行BC 传播且垂直AC 射出，如图，由几何关系可知，光线在三棱镜中传播的距离s ＝a2设光在三棱镜内的速度为v ，则n ＝c v又s ＝vt得：t ＝s v＝a2c2＝2a 2c. 答案2a 2c[能力提升练]9．(多选)如图所示，截面为ABC 的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB ，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB 边的长光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，则( )A ．可能紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B ．可能紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C ．可能红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D ．可能红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽CD [两束光垂直直角边AB 射入玻璃时方向不变，射到斜边AC 时入射角相同．由于玻璃对紫光的折射率大于红光的折射率，根据折射定律得知，从AC 边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，当光屏与玻璃直角三棱镜距离较近时，紫色光带在上，红色光带在下，紫光较窄，红光较宽．当光屏与玻璃直角三棱镜距离较远时，紫色光带在下，红色光带在上，由于从AC 边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，紫光较窄，红光较宽．故A 、B 错误，C 、D 正确．]10．如图所示，OBCD 为半圆柱体玻璃的横截面，OD 为直径，一束由红光和蓝光组成的光从真空沿AO 方向从直径面斜射入玻璃，B 、C 两点为两单色光的射出点．已知从B 点射出的单色光由O 到B 的传播时间为t B ，从C 点射出的单色光由O 到C 的传播时间为t C ，则( )A ．OC 光线为红光，tB ＝tC B ．OB 光线为红光，t B ＝t C C ．OC 光线为红光，t B >t CD ．OB 光线为红光，t B <t CA [玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率，由折射定律知，红光和蓝光以相同的入射角射入玻璃砖时，红光的折射角大，所以OC 光线为红光．设任一光线在O 点的入射角为i ，折射角为R ，光在玻璃中传播的路程是s ，半圆柱的半径为R .则光在玻璃中的速度为：v＝c n；由几何知识得：s ＝2R cos(90°－R )＝2R sin R ，则光在玻璃中传播时间为：t ＝s v＝2R sin r cn＝2Rn sin rc，由折射定律得：n sin R ＝sin i则得：t ＝2R sin ic由题知，入射角i 相同，R 、c 相等，所以时间t 相同，即有t B ＝t C ．故A 正确．]11．如图，一透明半圆柱体折射率为n ＝2，半径为R 、长为L .一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出．求该部分柱面的面积S .解析 半圆柱体的横截面如图所示，OO ′为半圆的半径．设从A 点入射的光线在B 点处恰好满足全反射条件，由折射定律有sin θ＝1n式中，θ为全反射临界角将n ＝2代入解得，θ＝π4由几何关系得∠O ′OB ＝θS ＝2RL ·∠O ′OB代入题给条件得S ＝π2RL答案π2RL 12．(2019·陕西商洛一模)如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P 点正上方0.9 m 的高度处，浮标Q 离P 点1.2 m 远，鱼饵灯M 在浮标正前方1.8 m 处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n ＝4/3，求：(1)鱼饵灯离水面的深度；(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ 间射出．解析 (1)设入射角、折射角分别为i 、r ，鱼饵灯离水面的深度为h 2，则由图可知sin r ＝s 1s 21＋h 21 sin i ＝s 2s 22＋h 22根据光的折射定律可知：n ＝sin rsin i得：h 2＝2.4 m(2)设当鱼饵灯离水面深度为h 3时，水面PQ 间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向的夹角恰好为临界角C ，如图所示，则：sin C ＝1n又sin C ＝s 2s 22＋h 23得：h 3＝375 m≈1.59 m.答案 (1)2.4 m (2)1.59 m。
高考物理一轮复习：光的折射 全反射
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1. 判断下列说法是否正确． (1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．( × ) (2)折射率跟折射角的正弦成正比. ( × ) (3)入射角足够大，也不一定能发生全反射. ( √ ) (4)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大 ( × ) (5)已知介质对某单色光的临界角为 C，则该介质的折射率等于sin1 C. ( √ )
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5. (2018·全国Ⅰ卷)如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，一 束红光垂直 AB 边射入，从 AC 边上的 D 点射出，其折射角为 60°，则玻 璃对红光的折射率为____3____，若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在 D 点射出时的折射角__大__于____(填“小于”“等于”或“大于”)60°.
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四、 光的色散、棱镜 1. 色散现象：白光经过三棱镜后，透射光线在屏上形成按红、橙、黄、绿、 蓝、靛、紫的顺序排列的__彩__色__光__谱____．
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2. 三棱镜
(1)含义：截面是_三__角__形___的玻璃仪器，可以使光发生色散，如图所示．白 光的色散表明各色光在同一介质中的_折__射__率___不同．
2. 折射定律(如图所示)
(1)内容：折射光线跟入射光线和法线__在__同__一__平___面__内__；折射光线、入射 光线分居法线__两__侧____；入射角的正弦值与折射角的正弦值成__正__比____． (2)表达式：_ss_ii_nn_θθ_12_＝__n_1_2___，
高三物理人教版一轮课时分层集训：40 光的折射 全反射 光的色散 Word版含解析
课时分层集训(四十) 光的折射全反射光的色散(限时：40分钟)(对应学生用书第348页)[基础对点练]光的折射、折射率1．如图14-3-15所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点，下列说法正确的是()。
图14-3-15A．O1点在O点的右侧B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点E．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D 点BCD[由折射定律n＝sin isin r知，蓝光从空气射向水中，入射角比折射角大，O1点在O点的左侧，A错误；由v＝cn知，蓝光进入水中的速度变小，B正确；若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，C正确；若沿AO1方向射向水中的是一束红光，红光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过B点正上方的D 点，D 正确；若蓝光沿AO 方向射向水中，则折射光线有可能通过B 点正下方的C 点，不可能通过B 点正上方的D 点，E 错误．]2．如图14-3-16所示是一玻璃球体，其半径为R ，O 为球心，AB 为水平直径．M点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB ，已知∠ABD ＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则( )图14-3-16A ．此玻璃的折射率为 3B ．光线从B 到D 需用时3R cC ．若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象D ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均平行于ABE ．若∠ABD ＝0°，则光线从A 点射出，传播方向不变，光速增大ABE [由题图可知光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为r ＝ 60°，由折射率的定义得n ＝sin r sin i 知n ＝3，A 正确；光线在玻璃中的传播速度为v ＝c n ＝33c ，由题图知BD ＝3R ，所以光线从B 到D 需用时t ＝BD v ＝3R c ，B 正确；若增大∠ABD ，则光线射向DM 段时入射角增大，射向M 点时为45°，而临界角满足sin C ＝1n ＝33<22，即光线可以在DM 段发生全反射现象，C 错误；要使出射光线平行于AB ，则入射角必为30°，D 错误；入射角为0°时，折射角为0°，光沿直线传播，从A 点射出时传播速度增大，E 正确．]3．(2017·全国Ⅰ卷)如图14-3-17所示，一玻璃工件的上半部是半径为R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为R 、高为2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为0.6R .已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．图14-3-17[解析]如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射．设光线在半球面的入射角为i，折射角为r.由折射定律有sin i＝n sin r ①由正弦定理有sin r 2R＝sin (i－r)R②由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有sin i＝LR③式中L是入射光线与OC的距离．由②③式和题给数据得sin r＝6205④由①③④式和题给数据得n＝ 2.05≈1.43. ⑤[答案] 1.434．如图14-3-18所示，截面是扇形AOB的玻璃砖，半径为R，圆心角∠AOB＝60°，一束单色光从AO面的C点射入玻璃砖，折射光线CD与OB面平行，且刚好从圆弧AB的中点D射出，已知玻璃对该光的折射率为3，光在真空中的传播速度为c.求：图14-3-18(1)单色光从C 点传播到D 点所用的时间；(2)光线从D 点出射后，与OB 的延长线的交点到B 点的距离．[解析](1)如图所示为光路图，设光线在AO 边的入射角为i ，由几何关系可知，折射角r ＝30°，根据折射定律n ＝sin i sin r ＝3解得i ＝60°连接OD ，△OCD 为等腰三角形，设CD 为L ，由几何关系可知，2L cos 30°＝R ，L ＝3R 3因此光从C 点到D 点所用时间t ＝L c n＝nL c ＝R c .(2)由几何关系可知，光线在D 点的入射角为30°，根据光路可逆可知，光线在D 点的折射角α＝60°，β＝30°△ODE 为等腰三角形，根据几何关系可知OE ＝2R cos 30°＝3R因此E 点到B 点的距离s ＝OE －OB ＝(3－1)R .[答案](1)R c (2)(3－1)R(2016·全国Ⅰ卷)如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ，它到池边的水平距离为3.0 m ．从点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为43.(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 2.0 m ．当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)．[解析](1)如图，设到达池边的光线的入射角为i ，依题意，水的折射率n ＝43，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有n sin i ＝sin θ①由几何关系有sin i ＝l l 2＋h 2 ② 式中，l ＝3.0 m ，h 是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h ＝7 m ≈2.6 m ． ③(2)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x .依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有n sin i ′＝sin θ′④式中，i ′是光线在水面的入射角．设池底点光源A 到水面入射点的水平距离为a .由几何关系有sin i ′＝aa 2＋h 2 ⑤x ＋l ＝a ＋h ′⑥ 式中h ′＝2 m ．联立③④⑤⑥式得x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3723－1m ≈0.7 m ． ⑦[答案](1)2.6 m (2)0.7 m光的全反射，光的折射的综合5．(2018·长沙模拟)如图14-3-19所示为一玻璃砖的截面图，该截面是一直角边为20 cm 的等腰直角三角形ABC ，其中截面的AC 边与接收屏PQ 垂直，垂足为C .一束由a 和b 两种色光组成的复合色光由AB 的中点垂直AB 射向AC 中点O 处，结果在接收屏上出现了两个亮点．已知玻璃砖对a 光的折射率n 1＝233，对b 光的折射率n 2＝ 2.根据所学知识分析两亮点的颜色，并求两亮点之间的距离.【导学号：84370534】图14-3-19[解析] 设a 和b 两种色光发生全反射的临界角分别为C 1、C 2，由折射定律可知sin C 1＝1n 1＝32 sin C 2＝1n 2＝22 则C 1＝60°，C 2＝45°复合色光到达AC 边时的入射角i ＝45°＝C 2＜C 1故b 光在AC 面发生全反射，而a 光在AC 面一部分折射，一部分反射作出该复合色光经玻璃砖反射和折射后的光路，如图所示由几何关系可知，反射光线与BC 面垂直，所以亮点E 为a 色，亮点F 为a 和b 两种的混合色设a 光经玻璃砖AC 面折射的折射角为r ，根据折射定律有n 1＝sin r sin i解得sin r ＝63则CE ＝OC tan r ＝10 cm△OCF 为等腰直角三角形，则CF ＝10 2 cm所以EF ＝(10＋102)cm.[答案] 上亮点为a 色，下亮点为a 和b 两种的混合色(10＋102)cm6．图14-3-20所示的直角三角形ABC 是玻璃砖的横截面，∠B ＝90°，∠A ＝30°，BC 边长等于L .一束平行于AB 边的光束从AC 边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在BC 边上的E 点被反射，E 点是BC 边的中点，EF 是从该处反射的光线，且EF 恰与AC 边平行．求：图14-3-20(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从E 点反射后，直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间(真空中的光速用符号“c ”表示)．[解析](1)根据题述画出光路图如图所示．入射角i ＝60°，折射角r ＝30°根据折射定律可得n ＝sin i sin r ＝ 3.(2)根据图中几何关系，OE ＝CE ＝BE ＝L 2，EF ＝0.5L sin 30°＝L光束在玻璃砖中传播速度v ＝c n ＝c 3光在玻璃中的全反射临界角为 sin C ＝1n ＝33＞12，故C ＞30°光束从E 点反射后，再经一次全反射可射出玻璃砖，光路图如图所示则光束从E 点反射后，在玻璃砖中的总路程为s ＝L ＋L 2 故所需时间为t ＝s v ＝33L 2c .[答案](1)3 (2)33L 2c7．(2018·厦门模拟)如图14-3-21在长为3l ，宽为l 的长方形玻璃砖ABCD 中，有一个边长为l 的正三棱柱空气泡EFG ，其中三棱柱的EF 边平行于AB 边，H 为EF 的中点，G 点在CD 边中点处．(忽略经CD 表面反射后的光)(1)一条白光a 垂直于AB 边射向FG 边的中点O 时会发生色散，在玻璃砖CD 边形成彩色光带．通过作图，回答彩色光带所在区域并定性说明哪种颜色的光最靠近G 点；(2)一束宽度为l 2的单色光，垂直AB 边入射到EH 上时，求CD 边上透射出光的宽度．(已知该单色光在玻璃砖中的折射率为n ＝3)图14-3-21[解析](1)光路如图MN 间有彩色光带在FG 面光线由空气射向玻璃，光线向法线方向偏折，因为红光的折射率小于紫光的折射率，所以红光更靠近G 点．(2)垂直EH 入射的光，在EG 面上会发生折射和反射现象，光路如图所示在E 点的入射光，根据几何关系和折射定律，可得∠1＝60°n ＝sin ∠1sin ∠2联立可得∠2＝30°E 点的折射光线射到CD 面的I 点，由几何关系得∠3＝30°根据折射定律可得sin C ＝1n ＝33sin ∠3＝12＜sin C所以CD 面上I 点的入射光可以发生折射透射出CD 面．在E 点的反射光线垂直射到FG 面，则经FG 面后射到CD 面的J 点，由几何关系得∠4＝60°sin ∠4＝32＞sin C所以CD 面上J 点的入射光发生全反射，无法透射出CD 面综上分析，CD 面上有光透射出的范围在GI 间由几何关系得CD 面上有光透出的长度为l .[答案](1)见解析 (2)l光的色散8．直线P 1P 2过均匀玻璃球球心O ，细光束a 、b 平行且关于P 1P 2对称，由空气射入玻璃球的光路如图14-3-22所示，a 、b 光相比( )图14-3-22A ．玻璃对a 光的折射率较小B ．玻璃对a 光的临界角较小C ．b 光在玻璃中的传播速度较小D ．b 光在玻璃中的传播时间较短E ．b 光在玻璃中的传播时间较长ACE [由图可知a 、b 两入射光线的入射角i 1＝i 2，折射角r 1>r 2，由折射率n ＝sin i sin r 知玻璃对b 光的折射率较大，选项A 正确；设玻璃对光的临界角为C ，sin C ＝1n ，a 光的临界角较大，故选项B 错误；光在介质中的传播速度v ＝c n ，则a 光的传播速度较大，b 光的传播速度较小，故选项C正确；b 光的传播速度小，且通过的路程长，故b 光在玻璃中传播的时间长，故选项D 错误，E 正确．]9．(2018·石家庄模拟)如图14-3-23所示，一细束单色光a 和一细束单色光b 平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M .不考虑光的反射，则下列说法中正确的是( )图14-3-23A．在三棱镜中，单色光a的传播速度小于单色光b的传播速度B．在真空中，单色光a的波长小于单色光b的波长C．三棱镜对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率D．若改变光束的入射方向，即逆时针转动，则单色光b从三棱镜射出的光线首先消失E．让a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，单色光b相邻两条亮条纹的间距较宽ABE[通过光路图可看出，折射后单色光a的偏折程度大于单色光b的偏折程度，三棱镜对单色光a的折射率大于对单色光b的折射率，选项C 错误．单色光a的频率大于单色光b的频率，单色光a的波长小于单色光b的波长，选项B正确．由n＝cv知，在三棱镜中，单色光a的传播速度小于单色光b的传播速度，选项A正确．入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，单色光a的折射光线首先消失，选项D错误．由于单色光b的波长大，通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，由Δx＝L dλ知，单色光b相邻两条亮条纹的间距较宽，选项E正确．]测定玻璃的折射率10．(2017·济南质检)某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图14-3-24所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00cm.玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中传播速度v＝________m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108m/s，结果保留两位有效数字).【导学号：84370535】图14-3-24[解析] 作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i ＝45°，由于AB之间的距离等于CE 之间的距离，所以折射角r ＝37°，故折射率n ＝sin i sin r≈1.2，故v ＝c n ＝2.5×108 m/s.[答案] 1.2 2.5×10811．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3和P 4，使P 3挡住P 1和P 2的像，P 4挡住P 3以及P 1和P 2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图14-3-25甲所示，其中O 为两圆弧圆心，图中已画出经过P 1、P 2点的入射光线．甲 乙图14-3-25(1)在图上补画出所需的光路．(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB 分界面上画出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式为n ＝________.(4)为了保证在弧面CD 得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB 的入射角应适当________(选填“小一些”“无所谓”或“大一些”)．(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n ＝________.[解析](1)连接P 3、P 4与CD 交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P 1、P 2的连线与AB 的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路．(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线，入射光线与法线的夹角为入射角，折射光线与法线的夹角为折射角．(3)由折射定律可得n＝sin i sin r.(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线，实验过程中，光线在弧面AB上的入射角应适当小一些，才不会使光线在CD面上发生全反射．(5)图象的斜率k＝sin isin r＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5.[答案](1)(2)如图所示(3)sin isin r(4)小一些(5)1.5在“测定玻璃的折射率”的实验中(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像．调整视线方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是_______________________________________________________________ __________________________________________________________________(2)(多选)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1-sin θ2的图象如图14-3-26所示．则下列说法正确的是()图14-3-26A．实验时，光线是由空气射入玻璃B．实验时，光线是由玻璃射入空气C．玻璃的折射率为0.67D．玻璃的折射率为1.5[解析](1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′，步骤④中应通过P3、P4的连线与bb′的交点O′和aa′上的入射点O，作出玻璃砖中的折射光线OO′.(2)由图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；玻璃折射率n＝sin θ2sin θ1＝0.45－00.30－0＝1.5，所以选项B、D正确．[答案](1)见解析(2)BD。
(山东专用)高考物理一轮复习 课时作业40 光的折射 全反射(含解析)-人教版高三全册物理试题
课时作业(四十) 光的折射 全反射[双基巩固练]1．(多项选择)如下说法正确的答案是( ) 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 [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；由v ＝cn可知，光在光密介质中的传播速度较小．]2．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的答案是( )D [此题中由于玻璃砖上、下外表平行，光在上外表的折射角等于下外表的入射角，上外表能够发生折射，如此下外表一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D 正确．]3．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，在界面处的入射角为45°.入射光中，一局部被反射，另一局部被折射．如此反射光线和折射光线的夹角为( )A ．75°B ．90°C ．105°D ．120°C [根据折射定律n ＝sin isin r 得sin R ＝sin i n ＝sin 45°2＝0.5如此得折射角R ＝30°由反射定律知，反射角i ′＝45°由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角α＝180°－R －i ′＝105°.]4．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射后分成两束单色光a 、b .a 光的频率大于b 光的频率．如下哪个光路图可能是正确的( )A [光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律和光路可逆性原理可知出射光线与入射光线平行．a 光的频率大于b 光的频率，如此玻璃砖对a 光的折射率大于b 光的折射率，当入射角一样时，由折射定律分析得知a 的折射角小于b 光的折射角．在玻璃砖内部，a 光在b 光右侧，光线通过玻璃砖后a 的侧向位移大，故A 正确．]5．(多项选择)介质对某单色光的临界角为C ，如此( ) A ．该介质对单色光的折射率等于1sin CB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c sinC (c 是光在真空中的传播速度) C ．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍D ．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1sin C倍ABC [由临界角的计算式sin C ＝1n ，得n ＝1sin C ，选项A 正确；将n ＝c v 代入sin C ＝1n 得sin C ＝vc，故v ＝c sin C ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c ＝λ0f ，v ＝λf ，由sin C ＝v c ＝λλ0，λ＝λ0sin C ，选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误．]6．如下列图，发出白光的细线光源ab ，长度为l 0，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如图．现考虑线光源ab 发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，假设以l 1表示红光成的像的长度，l 2表示蓝光成的像的长度，如此( )A ．l 1<l 2<l 0B ．l 1>l 2>l 0C ．l 2>l 1>l 0D ．l 2<l 1<l 0D [由视深公式h ′＝h n ，可知，线光源ab 的像长l ＝l 0n.因为介质的折射率n 大于1，所以像长l <l 0.由光的色散知识可知，水对红光的折射率n 1小于水对蓝光的折射率n 2，由l 1＝l 0n 1和l 2＝l 0n 2可得l 1>l 2.]7．如下列图，光屏PQ 的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB 与水平面成30°角．(1)假设让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，由AB 面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O 点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ 上的落点距O ′点最远？(玻璃砖对该光的折射率为n ＝2)(2)假设让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，如此光带的最右侧是什么颜色的光？假设使光线绕圆心O 逆时针转动，什么颜色的光最先消失？解析 (1)如下列图，在O 点刚好要发生全反射时，光在光屏PQ 上的落点距O ′点最远，且此时sin C ＝1n解得C ＝45°入射光与竖直方向的夹角为θ＝C －30°＝15°.(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧．假设使光线绕圆心O 逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失．答案 (1)15° (2)紫光 紫光8．(2019·广东广州综测)如图，置于空气中的直角三棱镜ABC ，折射率为2、AB 长为2a .一束光线以45°的入射角射到AB 边的中点．设空气中的光速为c ，求：光线进入棱镜到从AC 边射出所经历的时间．解析 由n ＝sin isin r：i ＝45 °，n ＝2，得：r ＝30°由于r ＝30°，所以光线在三棱镜中平行BC 传播且垂直AC 射出，如图，由几何关系可知，光线在三棱镜中传播的距离s ＝a2设光在三棱镜内的速度为v ，如此n ＝c v又s ＝vt得：t ＝s v＝a2c2＝2a 2c.答案2a 2c[能力提升练]9．(多项选择)如下列图，截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的长光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，如此( )A．可能紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B．可能紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C．可能红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D．可能红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽CD[两束光垂直直角边AB射入玻璃时方向不变，射到斜边AC时入射角一样．由于玻璃对紫光的折射率大于红光的折射率，根据折射定律得知，从AC边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，当光屏与玻璃直角三棱镜距离较近时，紫色光带在上，红色光带在下，紫光较窄，红光较宽．当光屏与玻璃直角三棱镜距离较远时，紫色光带在下，红色光带在上，由于从AC边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，紫光较窄，红光较宽．故A、B错误，C、D正确．]10．如下列图，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由红光和蓝光组成的光从真空沿AO方向从直径面斜射入玻璃，B、C两点为两单色光的射出点．从B点射出的单色光由O到B的传播时间为t B，从C点射出的单色光由O到C的传播时间为t C，如此( )A．OC光线为红光，t B＝t C B．OB光线为红光，t B＝t CC．OC光线为红光，t B>t C D．OB光线为红光，t B<t CA[玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率，由折射定律知，红光和蓝光以一样的入射角射入玻璃砖时，红光的折射角大，所以OC光线为红光．设任一光线在O点的入射角为i，折射角为R，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R.如此光在玻璃中的速度为：v ＝c n； 由几何知识得：s ＝2R cos(90°－R )＝2R sin R ， 如此光在玻璃中传播时间为：t ＝s v ＝2R sin r c n＝2Rn sin rc，由折射定律得：n sin R ＝sin i如此得：t ＝2R sin ic由题知，入射角i 一样，R 、c 相等，所以时间t 一样，即有t B ＝t C ．故A 正确．]11．如图，一透明半圆柱体折射率为n ＝2，半径为R 、长为L .一平行光束从半圆柱体的矩形外表垂直射入，从局部柱面有光线射出．求该局部柱面的面积S .解析 半圆柱体的横截面如下列图，OO ′为半圆的半径．设从A 点入射的光线在B 点处恰好满足全反射条件，由折射定律有sin θ＝1n式中，θ为全反射临界角将n ＝2代入解得，θ＝π4由几何关系得∠O ′OB ＝θS ＝2RL ·∠O ′OB代入题给条件得S ＝π2RL答案π2RL 12．(2019·陕西商洛一模)如下列图，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P 点正上方0.9 m 的高度处，浮标Q 离P 点1.2 m 远，鱼饵灯M 在浮标正前方1.8 m 处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，水的折射率n ＝4/3，求：(1)鱼饵灯离水面的深度；(2)假设鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ 间射出．解析 (1)设入射角、折射角分别为i 、r ，鱼饵灯离水面的深度为h 2，如此由图可知 sin r ＝s 1s 21＋h 21 sin i ＝s 2s 22＋h 22根据光的折射定律可知：n ＝sin rsin i得：h 2＝2.4 m(2)设当鱼饵灯离水面深度为h 3时，水面PQ 间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向的夹角恰好为临界角C ，如下列图，如此：sin C ＝1n又sin C ＝s 2s 22＋h 23得：h 3＝375 m≈1.59 m.答案 (1)2.4 m(2)1.59 m。
2021高考物理(选择性考试)人教版一轮学案：14.1 光的折射 全反射 Word版含解析
祝学长学业有成，取得好成绩 第十四章 光学 电磁波第一节 光的折射 全反射错误!1。
折射定律（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
（2）表达式:错误!＝n . （3）在光的折射现象中，光路是可逆的。
2。
折射率(1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量.（2）定义式：n ＝sin θ1sin θ2。
(3）计算公式:n ＝错误!，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.(4）当光从真空（或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角。
1。
如图所示，MN 是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中.当入射角是45°时,折射角为30°，则以下说法正确的是( )A.反射光线与折射光线的夹角为120°B 。
该液体对红光的折射率为错误!C.该液体对红光的全反射临界角为45°D 。
当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°答案：C错误!1。
定义祝学长学业有成，取得好成绩光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。
2。
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.3.临界角折射角等于90°时的入射角。
若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C,则sin C＝错误!Ｗ.介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。
4。
光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射.如图所示。
5。
光的色散(1）色散现象：白光通过三棱镜会形成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的彩色光谱。
（2）成因：由于n红〈n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时,红光和紫光的折射角不同，紫光折射得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角较大，红光的偏折角较小。
2021版高考物理一轮复习第二章光1光的折射全反射创新练4(含解析)(选修3_4)
光的折射全反射4.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。
(1)在图上补画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角θ1和折射角θ2,请在图中的AB分界面上画出这两个角。
(3)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=__________。
【解析】(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,又由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光线,如图所示。
(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如图中θ1、θ2所示。
(3)图像的斜率k==n,由题图乙可知斜率为1.5,即玻璃的折射率为1.5。
答案:见解析【补偿训练】某研究性学习小组利用插针法可以测量半圆形玻璃砖的折射率。
实验探究方案如下:在白纸上作一直线MN,并作出它的一条垂线AB,将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上,它的直边与直线MN对齐,在垂线AB上插两个大头针P1和P2,然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针,可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路,从而求出玻璃的折射率。
实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外,还有量角器等。
(1)某同学用上述方法测量玻璃的折射率,在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针,但在半圆形玻璃砖的右侧区域内,不管眼睛在何处,都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像,原因是: ______________________________。
高三物理一轮复习课时作业10：14.3光的折射全反射
第3讲光的折射全反射(时间：40分钟)基础巩固练1．(多选)关于全反射，下列说法中正确的是()A．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射B．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射D．光从其传播速度大的介质射向其传播速度小的介质时可能发生全反射E．发生全反射时，入射角大于或等于全反射临界角解析当光线从光密介质射向光疏介质时有可能发生全反射，由n＝cv可知，光传播速度越大的介质，折射率越小，传播速度越小的介质，折射率越大，故A、C正确，B、D错误；发生全反射的条件之一是入射角大于或等于全反射临界角，E正确。
答案ACE2．(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。
人在水面上方向下看，如图1所示，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出。
下列判断正确的是()图1A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B．在真空中，a光的波长大于b光的波长C．水对a光的折射率大于对b光的折射率D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域解析根据题述，b光发生全反射的临界角较小，由sin C＝1n，可知水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光折射角小，选项A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，选项B正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，选项D错误；水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，选项E正确。
答案ABE3．(多选)如图2所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射入E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BM的中点，则下列说法正确的是()图2A．该三棱镜对该单色光的折射率为 3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变短D．从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行E．从F点出射的光束与入射到E点的光束的夹角为60°解析在E点作出法线可知入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，由折射定律可知折射率n＝sin isin r ＝3，A正确；由sin C＝1n可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边BM上的入射角等于30°，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B错误；根据公式n＝c v＝λ空fλ介f＝λ空λ介，得λ介＝λ空n，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C正确；三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，D错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束的夹角为2(i－r)＝60°，E正确。
高三物理人教版一轮作业：第十四章第3讲 光的折射 全反射(实验：测定玻璃的折射率)含解析(1)
高三物理人教版一轮作业：第十四章第3讲光的折射全反射（实验：测定玻璃的折射率）含解析(1)一、选择题1．关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( ) A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化E．一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散解析：一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，A正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，C错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，D错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将分开，故E正确．答案：ABE 2.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示．下列说法中正确的是( )A．此介质的折射率等于1.5B．此介质的折射率等于2 C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E．光进入介质时波长变短解析：n＝＝，选项A错，B对．当光线从介质中射向真空中时，随入射角增大折射角增大，当折射角等于90°时，即发生全反射，此时入射角为C，则有n＝＝，解得C＝45°，即入射角大于等于45°时发生全反射现象，选项C对，D错．因进入介质后光速变小，而频率不变，故E对．答案：BCE 3．如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水中以相同角度射入空气(空气折射率为1)发生如图所示的折射现象(α<β)，下列说法正确的是( )A．随着a、b入射角的逐渐增加，a先发生全反射B．水对a的折射率比水对b的折射率小C．在水中的传播速度va>vbD．在空气中的传播速度va>vb E．当a、b入射角为0°时，光线不偏折，但仍然发生折射现象解析：由于α<β，所以折射率na小于nb，B正确．由n＝知，在水中的传播速度va>vb，C正确．由sin C＝知随着a、b入射角的逐渐增加，b先发生全反射，A错误．a、b在空气中的传播速度都是光速，D错误．当a、b入射角为0°时，光线虽然不偏折，但仍然发生折射现象，E正确．答案：BCE 4.如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与。
高三物理一轮复习课时作业3：12.3光的折射全反射
第3课时光的折射全反射一、选择题1．如图所示，a，b两束不同的单色光平行地从空气射入水中，发生折射，α>β，则下述结论正确的是()A．水对光束a的折射率较大B．水中光束b的速度较小C．光束a的频率较大D．若从水中射向空气发生全反射，光束a的临界角较光束b的临界角大2．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是()A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光3．如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光．若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出部分的弧长为()A.16πRB.14πRC.13πR D.512πR 4．(2014年北京卷)以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin isin r ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )5．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC 为直角三角形(AC 边未画出)，AB 为直角边，∠ABC ＝45°；ADC 为一圆弧，其圆心在BC 边的中点．此玻璃的折射率为1.5.P 为一贴近玻璃砖放置的、与AB 垂直的光屏．若一束宽度与AB 边长度相等的平行光从AB 边垂直射入玻璃砖，则( )A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，然后变大6．(2014年福建卷)如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()7．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab部分形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是()A．a侧是红色光，b侧是紫色光B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D．在三棱镜a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率8．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，平面镜的上下表面足够宽，则()A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的B．改变α角，反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行C．增大α角且保持α≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束ⅠD．减小α角且保持α>0°，光束Ⅲ可能会从上表面消失二、非选择题9．(2013年新课标全国Ⅰ卷)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间．10．(2013年海南卷)如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，AC平行于光屏MN，与光屏的距离为L.棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2.一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出．画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置；求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离．11．(2014年全国卷Ⅱ)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．12．在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．(1)根据图甲画出完整的光路图；(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)；(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)．答案一、选择题1．『解析』在水中光束b 的偏折大，其折射率较大，选项A 错误；光束b 在水中的折射率较大，根据关系式v ＝c /n 可知，其在水中的速度较小，选项B 正确；光束b 的折射率较大，频率较大，选项C 错误；根据公式sin C ＝1/n 可知，光束a 的折射率n 较小，临界角较大，选项D 正确．『答案』BD2．『解析』水对各种色光的折射率不同，其中对红光的偏折作用最小，对紫光的偏折作用最大，由光进入水珠的第一次折射及光路图知可能的顺序为：d 为红光、c 为黄光、b 为蓝光、a 为紫光，所以选项B 正确．『答案』B3．『解析』本题考查光的折射与全反射，意在考查考生综合应用数学知识，正确作出几何光路图解决几何光学问题的能力．作出如图所示的几何光路图，其中ON 为从O 点入射的折射光线，故圆弧NB 段没有光线射出，由折射定律sin i sin r ＝n 可知sin45°sin ∠BON ＝2，即∠BON ＝30°.若在圆弧AB 上的M 点，折射光线发生了全反射，则圆弧AM 段没有光线射出，由sin C ＝1n 可得C ＝45°，由几何关系则有∠AOM ＝90°－45°－30°＝15°.所以圆弧AB 上有光透出的长度为s ＝90°－15°－30°360°×2πR ＝14πR ，B 正确．『答案』B4．『解析』由题意可知该材料的折射率n ＝－1，由折射定律可知，入射角和折射角相等，且入射光和折射光在法线的同侧，故选项B 正确．『答案』B5．『解析』入射到BC 边上的光线入射角为45°，由玻璃的折射率n ＝1.5，则临界角为C ＝arcsin 23<45°，所以入射到BC 边的光线发生全反射，无光线从BC 边射出，选项A 错误；从BC 边反射到AC 的光线平行于AB 射到AC 边上，光路如图所示．射向BC 边靠近B 点和C 点的光线经BC 边反射后，射到AC 面上的入射角接近45°，光线在AC 面上发生全反射，靠近D 点的光线经AD 面折射，在屏上出现一亮区，但亮区宽度比AB 边小．由于AB ＝AC ，所以选项B 正确，选项C 错误；由光路图可知，光线经AC 边折射后向中心偏折，汇聚光束，当光线相交后，又会增大，故选项D 正确．『答案』BD6．『解析』光线只有从光密介质入射到光疏介质且入射角大于全反射的临界角时才会发生全反射，而玻璃相对于空气是光密介质，故选项B 错误；由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，选项D 错误；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，故选项A 错误．『答案』A7．『解析』红色光的折射率小于紫色光的折射率，故a 侧是紫色光，b 侧是红色光，选项A 错误，选项C 正确；在真空中红光的波长大于紫光的波长，选项B 正确，根据n ＝c v 得v ＝cn，所以在三棱镜中红色光的传播速率大于紫色光的传播速率，选项D 错误． 『答案』BC8．『解析』所有光都在上表面发生反射．故光束Ⅰ仍为复色光，折射进玻璃砖的光，折射率大的折射角小，经反射再折射出来靠近入射光，选项A 错误；根据反射定律，光束Ⅰ的反射角等于入射角，光束Ⅱ、Ⅲ经折射、反射、折射后射出玻璃砖的折射角相等且等于最初的入射角，故三束光束平行，选项B 正确；增大α角，也就是减小了入射角，折射角也减小，故光束Ⅱ、Ⅲ将靠近光束Ⅰ，选项C 错误；根据平行玻璃砖的特点，光经折射后在上表面的入射角等于第二次折射后的折射角，只要光能射进玻璃砖，说明折射角小于临界角，故光肯定能射出，选项D 错误．『答案』B 二、非选择题9．『解析』(1)设光线在端面AB 上的C 点入射，见光路图．入射角为i ，折射角为γ，由折射定律有sin i ＝n ·sin r设该光线射向玻璃丝内壁D 点的入射角为α，为使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ，式中θ是光线在玻璃丝内发生全反射的临界角，满足sin θ＝1n.由几何关系得α＋r ＝90° 由以上关系得sin i ≤n 2－1.(2)光在玻璃丝中的传播速度大小为v ＝c n.光线从玻璃丝端面AB 传到其另一端面所需的时间为T ＝Lv 2其v 2为光在玻璃丝中沿轴线方向的分速度，有v 2＝v sin α，光在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从AB 端面传到另一端面所用时间最长．由以上各式得T max ＝Ln 2c .『答案』(1)sin i ≤n 2－1(2)Ln 2c10．『解析』光路如图所示，红光和紫光在AC 面上的入射角相同，设为i ，折射角分别为r 1，r 2，它们射到屏上的位置离O 点的距离分别为d 1和d 2，由折射定律得n 1sin i ＝sin r 1① n 2sin i ＝sin r 2② 由几何关系得i ＝∠A ③ d 1＝L tan r 1④ d 2＝L tan r 2⑤联立①②③④⑤并利用题中条件得， 红光和紫光在光屏上的位置之间的距离为 d 2－d 1＝L ⎝⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21.『答案』L ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21 11．『解析』从圆形发光面边缘A 点发出的一条光线，该光线射到上表面圆纸片的边缘且此光线刚好发生全反射，此种情况下发光面发出的光全部被纸片遮挡如图所示．由折射定律n ＝1sin α， 由几何关系sin α＝LL 2＋h 2，L ＝R －r ， 联立以上各式解得n ＝1＋h 2R －r2.『答案』n ＝1＋⎝⎛⎭⎫h R －r 212．『解析』(1)连接两大头针1、2，延长线与梯形玻璃砖上表面交于O ，再连接两大头针3、4，延长线与梯形玻璃砖下表面交于O ′，再连接OO ′，标上箭头以示光线传播方向．(2)入射角θ的正弦：sin θ＝CD OC ，折射角β的正弦sin β＝C ′D ′OC ′，可取OC ＝OC ′，则折射率n ＝sin θsin β＝CDC ′D ′.用刻度尺测量CD 、C ′D ′，代入测量数据可得n ＝1.51.(3)光斜射入两底面平行的玻璃砖一个表面，折射光线会从另一个表面平行原入射光线射出玻璃砖．乙图中两条平行光线入射，P 1P 2左边的光线会从梯形玻璃砖另一底面平行射出，是沿着大头针3并与B 方向平行射出；而光线P 1P 2将由梯形玻璃砖侧面出射，方向为P 3和A 的连线．『答案』(1)图见解析 (2)1.51 (3)A。
新高考物理第一轮复习课时强化训练：光的折射 全反射(解析版)
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练光的折射全反射一、选择题1、如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )A．减弱，紫光 B．减弱，红光C．增强，紫光 D．增强，红光解析：选C.同一介质对各色光的折射率不同，各色光对应的全反射的临界角也不同．七色光中紫光折射率最大，由n＝1sin C可知，紫光的临界角最小，所以入射点由A向B缓慢移动的过程中，最先发生全反射的是紫光，折射光减弱，反射光增强，故C正确．2、(多选)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退．对此现象正确的解释是( )A．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的全反射造成的B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率大，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射解析：选AD.酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射．3．(多选)关于光的现象，下列说法正确的是( )A．如果某单色光线从空气射入普通玻璃，光线传播速度一定减小B．发生全反射时，反射光的能量几乎等于入射光的能量C．光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象D．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象解析：选AB 根据v＝cn，光从空气射入普通玻璃中，折射率n>1，则传播速度减小，选项A正确；发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，选项B 正确；全息照相利用了激光相干性好的特性，运用光的干涉现象，选项C 错误；刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项D 错误。
2021年高考物理第一轮复习 课时跟踪检测(四十一)光的折射 全反射
图1图2 图3 图42021年高考物理第一轮复习 课时跟踪检测（四十一）光的折射 全反射对点训练：折射定律1.如图1所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面AB 上，棱镜材料的折射率为1.414，这条光线从BC 边射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为( ) A ．90° B ．60°C ．30°D ．45° 2.如图2所示，玻璃球的半径为R ，折射率n ＝3，今有一束平行直径AB 方向的光照射在玻璃球上，经B 点最终能沿原方向相反方向射出的光线离AB 的距离为( ) A.3R B.33R C.32R D.R2 3．(多选)一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，如图3所示。
i 代表入射角，则( )A ．当入射角i ＝0°时不会发生折射现象B ．无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°C ．欲使折射角r ＝30°，应以i ＝60°的角度入射D ．当入射角i ＝arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直4．有一玻璃半球，右侧面镀银，光源S 就在其对称轴SO 上(O 为球心)，且SO 水平，如图4所示。
从光源S 发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折入玻璃半球内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回。
若球面半径为R ，玻璃折射率为3，求光源S 与球心O 之间的距离SO 为多大？图6 图7图8 对点训练：全反射5．(xx·福建高考)如图5，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )图56．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是( )A ．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B ．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C ．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D ．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大7．如图6所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°。