光的折射全反射光的色散(附答案)
2021届高考物理：光的折射全反射光的色散含答案
A．光束Ⅰ仍为复色光、光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ小
C．增大α角且α<90°、光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ
D．改变α角且α<90°、光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行
E．减小α角且α>0、光束Ⅲ可能会在上表面发生全反射ABD[由题意画出如图所示的光路图、可知光束Ⅰ是反射光线、所以仍是复色光、而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离、所以光束Ⅱ、Ⅲ是单色光、故A正确；由于光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ、所以玻璃对光束Ⅱ的折
射率大于对光束Ⅲ的折射率、根据v＝c
n
可知、光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光
束Ⅲ小、故B正确；当增大α角且α<90°、即入射角减小时、光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ、故C错误；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的、根据光的入射角与反射角相等以及光的可逆性、可知改变α角且α<90°、光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行、故D正确；减小α角且α>0、根据折射定律、光的折射角增大、根据光的可逆性知、光束Ⅲ不可能在上表面发生全反射、故E错误。
]。
个性化讲义之光的折射(附录答案)
个性化讲义之光的折射(附录答案)物体看起来比实际位置高，这是因为光线从空气进入水中会发生折射，使得物体看起来离视线更近，造成视错觉。
B、眼镜的成像原理也是利用光的折射规律，将光线经过镜片的折射，从而矫正视力。
C、光纤通信也是利用光的折射规律，将光信号传输到远距离。
D、在太阳光下看水中的鱼，鱼看起来比实际位置更深，这是因为光线从空气进入水中会发生折射，使得鱼看起来离视线更远，造成视错觉。
教学重点：掌握光的折射规律，能够应用光的折射规律解释生活现象。
教学难点：理解光的折射规律的物理原理，能够利用光的折射规律完成光路图、判断介质。
在本节课中，我们研究了光的折射规律。
光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
我们通过实验得出了光的折射规律：光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。
折射角随着入射角的变化而变化，当光从空气斜射入水或玻璃等透明物质中时，折射角小于入射角；当光从水或玻璃等透明物质斜射入空气中时，折射角大于入射角。
我们还研究了一些应用光的折射规律解释生活现象的例子，例如眼镜的成像原理、光纤通信等。
在研究过程中，我们需要掌握一些名词的定义，例如入射角、反射角、折射角等。
同时，我们也需要能够利用光的折射规律完成光路图、判断介质。
这些都是本节课的重点和难点。
通过本节课的研究，我们可以更好地理解光的折射规律的物理原理，并能够应用光的折射规律解释生活现象。
同时，我们也需要不断练和巩固所学知识，才能更好地掌握光的折射规律。
1、水杯中的筷子看起来弯曲了。
2、清澈的河水看起来扭曲了。
3、有经验的渔夫叉鱼时应该朝着鱼的方向叉，这样才能准确地叉住鱼。
B、从水中往空气中观察物体。
1、潜入水中的潜水员看到岸上的电线杆变形了。
2、潜入水中的潜水员看到岸上的树呈现出不同的形状。
课堂练】1、古诗词中有很多描写光学现象的诗句，比如“潭清疑水浅”就是在说光的现象；“池水照明月”则是在描绘光的现象。
第3课时-光的折射-全反射习题含答案
第3课时 光的折射 全反射考纲解读 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算．1．[折射定律的应用]观察者看见太阳从地平线升起时，下列关于太阳位置的叙述中正确的是( )A ．太阳位于地平线之上B ．太阳位于地平线之下C ．太阳恰位于地平线D ．大气密度不知，无法判断 答案 B解析 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线．这样使得太阳的实际位置比观察者看见的太阳位置偏低．2．[折射定律与折射率的理解和应用]如图1所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面．当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ. 答案 105°图1解析 设折射角为θ2，由折射定律得sin θ2＝sin θ1n ＝sin 45°2＝12，所以，θ2＝30°.因为θ1′＝θ1＝45°，所以θ＝180°－45°－30°＝105°.3．[全反射问题分析]很多公园的水池底都装有彩灯，当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是( )答案 C解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以蓝光发生全反射的临界角较红光小，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故只有C正确．4．[光的色散现象分析]实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式：n＝A＋Bλ2＋Cλ4，其中A、B、C是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图2所示，则()图2A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光D．屏上a处是红光答案 D解析可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a为红光，而紫光折射率最大，所以d为紫光．1．折射定律(1)内容：如图3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．图3(2)表达式：sin isin r＝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 isin r.(3)计算公式：n ＝cv ，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． 3．全反射现象(1)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．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．4．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n .5．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象． (2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列． (3)光的色散现象说明： ①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢． (4)棱镜①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散．考点一折射定律的理解与应用1．折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．2．折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质．3．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．4．公式n＝sin isin r中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，i总是真空中的光线与法线间的夹角，r总是介质中的光线与法线间的夹角．例1一半圆柱形透明物体横截面如图4所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出．已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：图4(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率．解析(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.根据题意有α＝30°①由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60°②且α＋r＝β③由①②③式得r＝15°④(2)根据折射率公式有sin i＝n sin r ⑤由④⑤式得n ＝6＋22≈1.932.答案 (1)15° (2)6＋22或1.932解决光的折射问题的一般方法(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角． (3)利用折射定律建立方程进行求解． 突破训练1两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图5所示．已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O ；光线2的入射点为A ，穿过玻璃后两条光线交于P 点．已知玻璃截面的圆半径为R ，OA ＝R2，OP ＝3R ，光在真空中的传播速度为c .据此可知( ) 图5A ．光线2在圆弧面的入射角为45°B ．玻璃材料的折射率为 3C ．光线1的玻璃中的传播速度为c / 2D ．光线1在玻璃中的传播时间为3R /(2c ) 答案 B解析 作出光路图如图所示，设光线2沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B ，入射角设为θ1，折射角设为θ2，由sin θ1＝OA OB ＝12得θ1＝30°，选项A 错误；因OP ＝3R ，由几何关系知BP ＝R ，则折射角θ2＝60°，由折射定律得玻璃的折射率为n ＝sin θ2sin θ1＝sin 60°sin 30°＝3，选项B 正确；由n ＝c /v 解得光线1在玻璃中的传播速度为c /3，传播时间为t ＝R /v ＝3R /c ，选项C 、D 错误．考点二 全反射现象的理解与应用1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．例2 如图6所示，阳光垂直射入静止的水中，由于水中离墙足够远的某处有一小平面镜，在墙OA 和OA ′上各有一光斑分别为S 、S ′(图中未画出)．若已知水对红光折射率为n 1，对紫光折射率为n 2，平面镜和水平面的夹角为θ.下列说法正确的是 ( ) A ．光斑S 是彩色的且上边缘为紫色图6B ．若增大θ，光斑S 中首先消失的是红光C ．若保证S 、S ′均存在，则需sin 2θ<1n 1D ．若保证S 、S ′均存在，则需sin θ2<1n 2答案 C解析 作出一束光经平面镜反射后在O 1处的折射和反射光路图，如图所示，因阳光垂直射入静止的水中，平面镜和水平面的夹角为θ，由几何关系知光在O 1处的入射角α＝2θ，但因水对各种光的折射角不同，所以折射角不同，紫光偏折程度大，靠近O 点，所以光斑S 是彩色的且下边缘为紫色，A 错；由sin C ＝1n 知，若增大θ，光斑S 中首先消失的是紫光，B 错；若保证S 、S ′均存在，即红光不能发生全反射，所以应保证sin 2θ<1n 1，C 对，D 错．解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：一是光必须从光密介质射入光疏介质，二是入射角大于或等于临界角．利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．突破训练2 为测量一块等腰直角三棱镜ABD 的折射率，用一束激光沿平行于BD 边的方向射向直角边AB 边，如图7所示．激光束进入棱镜后射到另一直角边AD 边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？图7答案62解析 作出法线如图所示n ＝sin 45°sin r ，n ＝1sin C，C ＋r ＝90°即sin 45°cos C ＝1sin C 解得tan C ＝2，sin C ＝63，n ＝62.考点三 光路控制问题分析1．玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图8所示．图8 图9 2．三棱镜对光路的控制(1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如图9所示． (2)光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折． (3)全反射棱镜(等腰直角棱镜)，如图10所示．图10特别提醒 不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同．例3 “B 超”可用于探测人体内脏的病变状况．如图11是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为sin θ1sin θ2＝v 1v 2(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v 1、v 2分别是超声波在肝外和肝 图11 内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知v 2＝0.9v 1，入射点与出射点之间的距离是d ，入射角是i ，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h 为( )A.9d sin i 2100－81sin 2 iB.d 81－100sin 2 i 10sin iC.d 81－100sin 2 i 20sin iD.d 100－81sin 2 i 18sin i解析 如图所示，根据光的折射定律有sin i sin θ＝n 1n 2＝v 1v 2由几何关系知sin θ＝d 2(d 2)2＋h 2 以上两式联立可解得h ＝d100－81sin 2i18sin i，故选项D 正确．答案 D突破训练3 已知直角等腰三棱镜对入射光的折射率大于2，则下列选项中光路可能正确的是()答案 C解析 如果入射光线平行于底边从一直角边入射，入射角为45°，折射角小于45°，如果光线直接入射到另一直角边，根据几何关系，入射角大于45°，光线在另一直角边发生全反射，不可能平行于底边射出，A错误；如果入射光线垂直于一直角边入射，在底边的入射角为45°，直角等腰三棱镜对入射光的折射率大于2，由临界角公式可知，此三棱镜对光的全反射的临界角小于45°，因此光在三棱镜中入射到底边时发生全反射，B错误；如果入射光线平行于底边从一直角边入射，入射角为45°，折射角小于45°，如果光线入射到底边，根据几何关系，光线在底边上的入射角大于45°，光线发生全反射入射到另一直角边，根据对称性和光路可逆，出射光线仍然与底边平行，C正确；D图中的光线从一直角边入射后的折射光线与入射光线在法线的同侧，因此D错误．47．平行板玻璃砖模型的分析平行玻璃砖不改变光线的方向，只是使光线发生侧移，由于玻璃对不同色光的折射率不同，不同色光经玻璃砖后的侧移量也不同．例4如图12所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光()A．红光在玻璃中传播速度比蓝光大图12B．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光C．从a、b两点射出的单色光不平行D．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC审题与关联解析 由玻璃对蓝光的折射率较大，可知A 选项正确．由偏折程度可知B 选项正确．对于C 、D 二选项，我们应首先明白，除了题设给出的两个三棱镜外，二者之间又形成一个物理模型——平行玻璃砖(不改变光的方向，只使光线发生侧移)．中间平行部分只是使光发生了侧移．略去侧移因素，整体来看，仍是一块平行玻璃板，AB ∥BA .所以出射光线仍平行．作出光路图如图所示，可知光线Pc 在P 点的折射角与光线ea 在a 点的入射角相等，据光路可逆，则过a 点的出射光线与过P 点的入射光线平行．由此，D 选项正确． 答案 ABD突破训练4 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图13所示，下列说法正确的是 ( )A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度图13C ．单色光1垂直通过玻璃板所需的时间小于单色光2垂直通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 答案 AD解析 本题考查光的色散、全反射现象、光速和折射率之间的关系等知识点．由题图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的频率，那么单色光1的波长就小于单色光2的波长，A 项对；由n ＝cv 知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B 、C 项都错；由sin C ＝1n 及玻璃对单色光1的折射率大知，D 项对．高考题组1．(2013·福建理综·14)一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是( )答案 B解析光通过玻璃三棱镜后向它的横截面的底边偏折，故C、D选项错误；同一介质对频率越高的光的折射率越大，所以复色光经玻璃折射后，光路应分开，故A选项错误．紫光的频率比红光的大，故经玻璃三棱镜后紫光的偏折程度大于红光的，故B选项正确．2．(2013·天津理综·8)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图14，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( ) 图14A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中的传播速度比B 光的大C ．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑D ．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑答案 AD解析 当入射角θ逐渐增大时，A 光斑先消失，说明玻璃对A 光的折射率大于对B 光的折射率(n A ＞n B )，所以f A ＞f B ，v A ＜v B ，选项A 正确，B 错误．当A 光、B 光都发生全反射时，光屏上只有1个光斑，选项C 错误，D 正确．3．(2013·山东理综·37(2))如图15所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，截面所在平面内的一束光由O 点垂直AD 边射入．已知棱镜的折射率n ＝2，AB ＝BC ＝8 cm ，OA ＝2 cm ，∠OAB ＝60°. ①求光第一次射出棱镜时，出射光的方向． ②第一次的出射点距C ________cm. 答案 ①见解析 ②433图15解析 ①设发生全反射的临界角为C ，由折射定律得 sin C ＝1n代入数据得C ＝45°光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB 边和BC 边的入射角均为60°，均发生全反射．设光线在CD 边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD 边的E 点，由折射定律得n ＝sin βsin α代入数据得β＝45° ②CE ＝BC 2tan 30°＝43 3 cm模拟题组4.如图16所示，A 、B 两种单色光以同一角度射入一段直光纤的左端面，它们均能在光纤的侧面上发生全反射，最后都能从光纤的另一端面射 图16 出，但A 光在光纤中运动的时间比B 光长．则下列说法正确的是( )A ．光纤对B 光的折射率较大 B ．A 光的频率比B 光的小C ．A 、B 两种光照射同一双缝产生的干涉条纹间距A 光较小D ．A 、B 两种光照射同一双缝产生的干波条纹间距A 光较大 答案 C解析 设直光纤长为L ，折射率为n ，光从左端面射入时的入射角为i ，折射角为r ，光在直空中传播的速度为c ，光在光纤侧面发生若干次全反射后从另一端面射出所用的时间为t ＝s v ＝L /cos r c /n ＝2L sin i c sin 2r ，由题知t A >t B ，i A ＝i B ，故r A <r B ，sin i A sin r A >sin i Bsin r B ，即n A >n B ，A 错误；光的频率νA >νB ，B 错误；光的波长λA <λB ，双缝干涉条纹的间距Δx ＝ld λ与入射光的波长成正比，C 正确，D 错误．5.如图17所示，一光线垂直入射到横截面为半圆的柱状透明体PQC 的PQ 面上，在半圆弧上的入射点为A ，O 为半圆的圆心，OC ⊥PQ 面，∠AOC ＝30°，光线出射后与CO 的夹角∠ABO ＝15°.该光在真空中的传播速度和波长分别为c 、λ0，则下列说法正确的是( )图17 A ．光在该介质中的折射率是 2 B ．光在该介质中的传播速度是2c C ．光在该介质中的波长为2λ0D ．当入射光垂直PQ 面向P 端移动时，光射到半圆弧可能会发生全反射，且临界角为45° 答案 AD解析 光在A 点的入射角i ＝∠AOC ＝30°，折射角r ＝∠AOC ＋∠ABO ＝45°，则光在该介质中的折射率n ＝sin r sin i ＝2，选项A 对；光在介质中的传播速度v ＝c n ＝22c ，选项B 错；光在介质中的波长λ＝v T ，而λ0＝cT ，得λ＝λ0n ＝22λ0，选项C 错；当入射光垂直PQ 面向P 端移动时，光射到半圆弧的入射角增大，若入射角增大为临界角C 时，则光开始发生全反射，sin C ＝1n ＝22，得C ＝45°，选项D 对．6.如图18所示，半径R ＝10 cm 的半圆形玻璃砖放在水平桌面上，O 1为圆心，O 2为圆弧顶点，P 1P 2面与桌面平行．现让一很细的激光束垂直P 1P 2面射入玻璃砖，测得桌面上的亮点C 到O 2的距离d ＝4 cm ，O 1A ＝6 cm ，则该玻璃砖的折射率为( ) A.712 2 B.76 2图18C. 2D.53答案 B解析 如图，AB ＝O 1B 2－O 1A 2＝102－62 cm ＝8 cm ，sin ∠ABO 1＝O 1A O 1B ＝610＝0.6，cos ∠ABO 1＝AB O 1B ＝810＝0.8，BD ＝AD －AB ＝10 cm －8 cm ＝2 cm ，CD ＝O 2D －O 2C ＝6 cm －4 cm ＝2 cm ＝BD ，得∠CBD ＝45°，该玻璃砖的折射率n ＝sin (∠CBD ＋∠EBD )sin ∠ABO 1＝sin (45°＋∠ABO 1)sin ∠ABO 1＝sin 45°cos ∠ABO 1＋cos 45°sin ∠ABO 1sin ∠ABO 1＝22×0.8＋0.60.6＝762，只有选项B 正确．(限时：30分钟)►题组1 光的折射现象与光的色散1．如图1所示是一观察太阳光谱的简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M 斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上，即可观察到太阳光谱的七色光带．逐渐增大平面镜的倾斜角度，各色光将陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及 图1 最先消失的光分别是( )A ．红光→紫光，红光B ．紫光→红光，红光C ．红光→紫光，紫光D ．紫光→红光，紫光答案 C解析 根据折射定律作出光路图可知，此七色光带从上到下的排列顺序是红光→紫光；因为水对紫光的折射率n 最大，根据公式sin C ＝1n 可知，其从水中射向水平面时发生全反射的临界角最小，所以最先消失．综上分析，正确选项为C. 2．红光与紫光相比( )A ．在真空中传播时，紫光的速度比较大B ．在玻璃中传播时，红光的速度比较大C ．玻璃对红光的折射率较紫光的大D ．从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光的大 答案 BD解析 因为各种色光在真空中的传播速度均为3×108 m/s ，所以A 错误．因为玻璃对红光的折射率较玻璃对紫光的折射率小，根据v ＝cn 得红光在玻璃中的传播速度比紫光大，所以B 正确，C 错误．根据公式sin C ＝1n 得红光的临界角比紫光的大，D 正确．3．已知介质对某单色光的临界角为θ，则( )A ．该介质对此单色光的折射率等于1sin θB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sin θ(c 为真空中的光速)C ．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin θ倍D ．此单色光在该介质中的频率是真空中的1sin θ答案 ABC解析 介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n ＝1sin θ，A 项正确；此单色光在介质中的传播速度为v ＝c n ＝c sin θ，B 正确；λ＝v f ＝c ·sin θc /λ0＝λ0sin θ，所以λ∶λ0＝sin θ∶1，故C 项正确；而光的频率是由光源决定的，与介质无关，故D 项错误． 4．(2013·浙江·16)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画出了月全食的示意图，如图2所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是( ) A ．地球上有人用红色激光照射月球图2B ．太阳照射到地球的红光反射到月球C ．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D ．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 答案 C解析 同种介质对频率大的光折射率大，太阳光中红光的频率最小，经大气层时偏折的程度最小．小明在月全食时，看到月亮呈现暗红色，是因为太阳光中的部分红光经地球大气层折射到月球，故选项C 正确．►题组2 光的全反射5．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 答案 D解析 光从水里射入空气时发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d ，光的临界角为C ，则光能够照亮的水面面积大小为S ＝π(d tan C )2，可见，临界角越大的光，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项D 正确．6.如图3所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB ，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M 点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( ) 图3A.3，不能发生全反射B.3，能发生全反射C.233，不能发生全反射D.233，能发生全反射答案 A解析 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示．由图可知，介质的折射率n ＝sin 60°sin 30°＝3；因为sin 30°＝12<33＝1n＝sinC，所以折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，选项A正确．7．如图4所示，AB 、CD 分别是置于空气中厚玻璃砖的上、下两个表面，且AB ∥CD ，光线经AB 表面射向玻璃砖，当折射光线射到CD 表面上时，下列说法中正确的是( )①不可能发生全反射 ②只要适当增大入射角θ1，就可能在CD 面上发生全反射 ③只要玻璃砖的厚度足够大，就可能在CD 面上发 图4 生全反射 ④由于不知道玻璃的折射率，故无法判断 A ．只有①正确 B ．只有②③正确 C ．②③④正确D ．只有④正确答案 A解析 如图所示，折射光线O 1O 2能否在CD 面上发生全反射，取决于是否满足全反射的条件，由于玻璃的折射率大于空气的折射率，故折射光线O 1O 2是从光密介质射向光疏介质，设折射光线O 1O 2在CD 面上的入射角为θ1′，则θ1′＝θ2.据折射率的定义可得n ＝sin θ1sin θ2.(其中θ1<90°)据临界角定义可得n ＝1sin C .可得θ1′＝θ2<C . 故折射光线O 1O 2在CD 面上不能发生全反射．8.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图5所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为( )图5A.73r B.43r C.34rD.377r答案 A解析 只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有sin C ＝rr 2＋h 2＝1n ＝34，所以h ＝73r ，选项A 对． 9．如图6所示，MN 是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab 与屏平行．由光源S 发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O 再射到屏上．在水平面内以O 点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带．当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失．有关彩色 图6 的排列顺序和最先消失的色光是( )A ．左紫右红，紫光B ．左红右紫，紫光C ．左紫右红，红光D ．左红右紫，红光答案 B解析 如图所示，由于紫光的折射率大，故在光屏MN 上是左红右紫，并且是紫光最先发生全反射，故选项B 正确．►题组3 光的折射与光的全反射的综合问题10.如图7所示，直角三角形ABC 为一三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束单色光从空气射向BC 上的E 点，并偏折到AB 上的F 点，光线EF 平行于底边AC .已知入射光与BC 边的夹角为θ＝30°.试通过计算判断该束光在F 点能否发生全反射．图7答案 能解析 由几何关系知，光线在BC 界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30° 根据折射定律得n ＝sin θ1sin θ2＝sin 60°sin 30°＝ 3由几何关系知，光线在AB 界面的入射角为θ3＝60°而三棱镜对空气的临界角C 的正弦值sin C ＝1n ＝33<sin θ3，则光线在AB 界面的入射角θ3>C ，所以光在F 点能发生全反射．11.如图8所示，一束水平入射的单色光照射到折射率为n ＝53的半玻璃球(半径为R ＝1 m)上，在离球心O 点2R 处有一竖直的光屏，求此时光屏上光斑的面积． 答案 3.14 m 2解析 设入射光在A 点刚好发生全反射，光路图如图所示，则： 图8。
光的反射、折射和色散
光的反射、折射和色散一、光的反射1.反射的定义：光从一种介质射到另一种介质的界面时，一部分光返回原介质的现象叫反射。
2.反射定律：入射光线、反射光线和法线在同一平面内；入射光线和反射光线分居法线两侧；入射角等于反射角。
3.镜面反射和漫反射：–镜面反射：平行光线射到光滑表面，反射光线仍然平行。
–漫反射：平行光线射到粗糙表面，反射光线向各个方向传播。
二、光的折射1.折射的定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫折射。
2.折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；入射光线和折射光线分居法线两侧；入射角和折射角之间满足斯涅尔定律，即n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1和n2分别是入射介质和折射介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
3.total internal reflection（全反射）：光从光密介质射到光疏介质的界面时，当入射角大于临界角时，光全部反射回原介质的现象。
三、光的色散1.色散的定义：复色光分解为单色光的现象叫色散。
2.色散的原因：不同波长的光在介质中传播速度不同，导致折射角不同。
3.色散的现象：–棱镜色散：太阳光通过棱镜时，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
–彩虹色散：雨后天空出现彩虹，是由于太阳光经过水滴折射、反射和色散而成。
4.光的波长与颜色的关系：红光波长最长，紫光波长最短，其他颜色的光波长依次递减。
以上是关于光的反射、折射和色散的基本知识点，希望对您有所帮助。
习题及方法：1.习题：一束平行光射到平面镜上，求反射光的传播方向。
方法：根据光的反射定律，反射光线与入射光线分居法线两侧，且入射角等于反射角。
因此，反射光的传播方向与入射光方向相同。
答案：反射光的传播方向与入射光方向相同。
2.习题：太阳光射到地球表面，已知地球表面的折射率为1.5，求太阳光在地球表面的入射角。
方法：根据折射定律n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1为太阳光在真空中的折射率（近似为1），n2为地球表面的折射率，θ2为太阳光在地球表面的入射角。
部编物理八年级上册第4.5课时光的色散(解析版)含答案
第4.5课时光的色散1．光的色散概念：太阳光通过棱镜后，被分解成__红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫__七种色光，这种现象叫光的色散．注意：白光不是单色光，而是由各种单色光组成的复色光．说明：光的色散是由于白光折射时，不同的单色光的折射角不同所造成的．2．色光的混合三原色：__红__、绿、蓝．3．看不见的光光谱：把光线按照__红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫__的顺序排列起来，就是光谱．红外线：__红光__之外的辐射叫做红外线．特性：一切物体都在不停地辐射红外线．物体的温度升高时，它向外辐射的红外线就会__增强__．紫外线：__紫光__之外的辐射叫做紫外线．特性：能促进维生素D的合成，能杀死微生物，能使荧光物质发光．说明：红外线和紫外线都是人眼看不见的．考点一光的色散（1）太阳光（白光）经过三棱镜（或等效物）后分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象叫做光的色散。
（2）光的色散说明白光是由色光混合而成的。
彩虹是太阳光传播过程中被空气中的水滴色散而产生的。
（3）一束太阳光照到三棱镜上，然后从三棱镜射出的光分解为各种颜色的光，这一现象的产生是因为光线由空气进入三棱镜后，发生了光的折射，不同色光的偏折程度不同，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。
（4）色散的实质是光的折射。
（5）英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳发生了色散，这才揭开了光的颜色之谜。
考点二不可见光（1）光谱：把光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来，就是光谱，这是可见光谱。
（2）红外线：在光谱上红光以外的部分，也有能量辐射，不过人眼看不到，这样的辐射叫红外线。
①红外线的主要特征是热作用强，可以用来加热食品、浴室的暖灯、红外线理疗仪等。
②红外线穿透云雾的能力也比较强，使用对红外线敏感的底片可进行远距离高空摄影、也可以在没有光线的夜间摄影、红外线遥感仪等。
③红外线还可以用来制作电视机的遥控器，自动出水水龙头。
④不仅是太阳光中含有大量的红外线，一切物体都在不停地辐射红外线，因为任何物质都由分子组成，分子在不停的运动，就会向外辐射红外线（温度越高，辐射的红外线越多）。
中考物理考点 光的折射、光的色散(解析版)
考点04 光的折射、光的色散【知识回顾】考点一、光的折射1.当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生改变的现象叫光的折射。
2.光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。
光从一种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。
如图所示，是光从空气射入水中的折射现象示意图。
3.由上图，入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线AO与法线NN′夹角（α）叫入射角；折射光线OC与法线NN′的夹角（γ）叫折射角。
4.光的折射定律：1）在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内（共面）；2）折射光线和入射光线分居在法线的两侧（分居）；3)当光从空气斜射入水等其他透明物质（玻璃、水晶等）时，折射角小于（大于、小于或等于）入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射角大于（大于、小于或等于）入射角（不等角，在空气中的角大）。
考点二、光的色散1.太阳光通过三棱镜后，被分解成各种单一颜色的光，这种现象叫光的色散。
2.不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折最大，偏折由小到大依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，如图所示。
3.太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成，它是复色光。
4.把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可产生各种颜色的光，这个现象叫做色光的混合（彩色电视机的彩色画面的形成）。
红、绿、蓝也叫光的三原色。
【考点梳理】考点一、光的折射光的折射是重要考点，在光现象中占据非常重要位置。
光的折射与光的反射一样，在本章属于重点内容。
本节主要知识点有：光的折射现象、光的折射定律、折射现象在生活中的应用。
光的折射在中考光现象考题中属于常考内容，故此类问题应作为重点加以重视。
中考中，有关考点的考题主要集中在光的折射现象判断、光的折射定律、光的折射现象在生活中的应用、利用光的折射规律作图、光的折射实验探究几个方面。
从常考题型方面来看，光的折射现象常考题型是选择题，出现概率也很高；光的折射在生活中的应用，有选择题、填空题，主要考查学生利用折射现象解释生活中问题的能力；作图题主要考查学生对光的折射规律的掌握程度，难度一般不大；光的折射实验探究也曾出现，主要考查验证光的折射定律、利用光的折射定律解释实验过程、实验方法等知识。
光的折射 全反射(2)
光的折射 全反射一、光的折射与折射率 1．折射光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象． 2．折射定律(如图)(1)内容：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：sin θ1sin θ2＝n 12，式中n 12是比例常数．(3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 3．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值．(2)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小．(3)定义式：n ＝sin θ1sin θ2.不能说n 与sin θ1成正比、与sin θ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．(4)计算公式：n ＝cv ，因v ＜c ，故任何介质的折射率总大于(填“大于”或“小于”)1. 4．光密介质与光疏介质(1)光密介质：折射率较大的介质． (2)光疏介质：折射率较小的介质． 二、全反射和光的色散现象 1．全反射(1)条件：①光从光密介质射入光疏介质． ②入射角≥临界角．(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n.(4)应用：①全反射棱镜． ②光导纤维，如图．2．光的色散 (1)色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．(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，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．1．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2，如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )A ．n 1>n 2，α大于某一值B ．n 1<n 2，α大于某一值C ．n 1>n 2，α小于某一值D ．n 1<n 2，α小于某一值解析：选C.光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n 1大于外层的折射率n 2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值，故C 正确．2．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( )解析：选A.光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A 正确，选项C 错误．当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B 、D 错误．3．(多选)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°.以下说法正确的是( )A ．反射光线与折射光线的夹角为105°B ．该液体对红光的折射率为22C ．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，折射角也是30°解析：选AC.根据光的反射定律可知，反射光线与折射光线的夹角为45°＋60°＝105°，选项A 正确；根据光的折射定律可知，该液体对红光的折射率为n ＝sin 45°sin 30°＝2，选项B 错误；该液体对红光的全反射临界角为C ＝arcsin 1n＝45°，选项C 正确；因紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30°，选项D 错误．考点一 折射定律及折射率的应用1．对折射率的理解(1)公式n ＝sin θ1sin θ2中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．(2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质．(3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变．2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心一侧偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向3.光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．(2018·高考全国卷Ⅲ)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm，求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有n sin α＝sin β①式中n为三棱镜的折射率．由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OE sin∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3⑦答案 3解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准．(3)利用折射定律、折射率公式求解．(4)注意折射现象中光路的可逆性．[1－1]如图，玻璃球冠的折射率为3，其底面镀银，底面的半径是球半径的32倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．解析：设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，有cos α＝O′AOA＝32RR①即α＝30°②由题意知MA⊥AB所以∠OAM＝60°③设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示．设光线在M 点的入射角为i，折射角为γ，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃的折射率为n.由于△OAM 为等边三角形，有i＝60°④由折射定律有sin i＝n sin γ⑤代入题给条件n＝3得γ＝30°⑥作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°⑦根据反射定律，有i″＝30°⑧连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩于是∠ENO为反射角，NO为反射光线．这一反射光线经球面再次折射后不改变方向．所以，射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β＝180°－∠ENO＝150°⑪答案：150°考点二光的全反射1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的，介质A相对于介质B可能是光密介质，而相对于介质C 可能是光疏介质．(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．(3)光的反射和全反射现象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．(4)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝cn.2．解决全反射问题的一般步骤(1)确定光是从光密介质进入光疏介质．(2)应用sin C＝1n确定临界角．(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射．(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图．(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．(2018·高考全国卷Ⅱ)如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A ＝90°，∠B ＝60°.一细光束从BC 边的D 点折射后，射到AC 边的E 点，发生全反射后经AB 边的F 点射出．EG 垂直于AC 交BC 于G ，D 恰好是CG 的中点．不计多次反射．(1)求出射光相对于D 点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？ 解析 (1)光线在BC 面上折射，由折射定律有 sin i 1＝n sin γ1①式中，n 为棱镜的折射率，i 1和γ1分别是该光线在BC 面上的入射角和折射角．光线在AC 面上发生全反射，由反射定律有i 2＝γ2②式中i 2和γ2分别是该光线在AC 面上的入射角和反射角． 光线在AB 面上发生折射，由折射定律有 n sin i 3＝sin γ3③式中i 3和γ3分别是该光线在AB 面上的入射角和折射角． 由几何关系得 i 2＝γ2＝60°，γ1＝i 3＝30°④F 点的出射光相对于D 点的入射光的偏角为 δ＝(γ1－i 1)＋(180°－i 2－γ2)＋(γ3－i 3)⑤ 由①②③④⑤式得 δ＝60°⑥(2)光线在AC 面上发生全反射，光线在AB 面上不发生全反射，有 n sin i 2≥n sin C ＞n sin i 3⑦式中C 是全反射临界角，满足 n sin C ＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n 的取值范围应为 233≤n ＜2⑨ 答案 (1)60° (2)233≤n <2解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件． ①光必须从光密介质射入光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符．[2－1](多选)如图所示是一玻璃球体，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( )A ．此玻璃的折射率为 3B ．光线从B 到D 需用时3RcC ．该玻璃球的临界角应小于45°D ．若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象E ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均平行于AB 解析：选ABC.由题图可知光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为γ＝60°，由折射率的定义得n ＝sin γsin i ，解得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 ＝3Rc，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＝sin 45°，即光线可以在DM 段发生全反射现象，C 正确，D 错误；要使出射光线平行于AB ，则入射角必为30°，E 错误．[2－2](2017·高考全国卷Ⅲ)如图，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴(过球心O 与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离．解析：(1)如图，从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角i c 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l .i ＝i c ①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有 n sin i c ＝1② 由几何关系有sin i ＝l R③联立①②③式并利用题给条件，得 l ＝23R ④ (2)设与光轴相距R3的光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和γ1，由折射定律有n sin i 1＝sin γ1⑤设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有 sin ∠C R ＝sin (180°－γ1)OC ⑥ 由几何关系有 ∠C ＝γ1－i 1⑦sin i 1＝13⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OC ＝3(22＋3)5R ≈2.74R ⑨答案：(1)23R (2)2.74R考点三 折射色散1．光的色散(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．2．各种色光的比较颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率f 低→高同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小波长 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 双缝干涉时的条纹间距 大→小如图，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n 1，对紫光的折射率为n 2.一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．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γ1和γ2，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 γ1，n 2sin i ＝sin γ2由几何关系得i ＝∠A ，d 1＝L tan γ1，d 2＝L tan γ2 联立以上各式并利用题给条件得，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 光路图见解析图 L ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21[3－1]如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a 、b ，波长分别为λa 、λb ，该玻璃对单色光a 、b 的折射率分别为n a 、n b ，则( )A ．λa <λb ，n a >n bB ．λa >λb ，n a <n bC ．λa <λb ，n a <n bD ．λa >λb ，n a >n b解析：选B.一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa >λb ，n a <n b .故选项B 正确．[3－2]如图所示，一束宽度为d 的平行光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜，入射光与AB 界面夹角为45°，玻璃的折射率n ＝2，光束通过三棱镜后到达与BC 界面平行的光屏PQ ，求光屏PQ 上光斑的宽度D .解析：设AB 面的入射角为θ，折射角为γ，由n ＝sin θsin γ得γ＝30°光线射到BC 边时由几何关系可知入射角γ′＝30°，由折射定律n ＝sin θ′sin γ′得θ′＝45°由几何关系知光斑的宽度D ＝dcos 45°，得D ＝2d .答案：2d 针对练习：1．如图所示，将半径为R 的透明半球体放在水平桌面上方，O 为球心，直径恰好水平，轴线OO ′垂直于水平桌面．位于O 点正上方某一高度处的点光源S 发出一束与OO ′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A 点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B 点，已知O ′B ＝32R ，光在真空中传播速度为c ，不考虑半球体内光的反射，求：(1)透明半球体对该单色光的折射率n ； (2)该光在半球体内传播的时间．解析：(1)光从光源S 射出经半球体到达水平桌面的光路如图．光由空气射向半球体，由折射定律，有n ＝sin θsin α，因CD ＝O ′B ＝32R ，则在△OCD 中，sin ∠COD ＝32得∠COD ＝60°由几何知识知γ＝∠COD ＝60°光由半球体射向空气，由折射定律，有n ＝sin γsin β故α＝β，由几何知识得α＋β＝60° 故α＝β＝30°，解得n ＝ 3(2)光在半球体中传播的速度为v ＝c n ＝33c由几何关系知AC ＝AO ，且AC sin α＋AO ＝O ′B解得AC ＝33R光在半球体中传播的时间t＝AC v ＝Rc.答案：(1)3 (2)Rc2．(2017·高考全国卷Ⅰ)如图，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．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γ.由折射定律有 sin i ＝n sin γ①由正弦定理有sin γ2R ＝sin (i －γ)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 ＝L R③式中L 是入射光线与OC 的距离，L ＝0.6R .由②③式和题给数据得sin γ＝6205④由①③④式和题给数据得n ＝ 2.05≈1.43 答案： 2.05(或1.43)3．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)光由A 射向B 恰好发生全反射，光路如图甲所示．甲则sin θ＝1n ，得sin θ＝34又|AO |＝3 m ，由几何关系可得：|AB |＝4 m ，|BO |＝7 m ，所以水深7 m. (2)光由A 点射入救生员眼中光路图如图乙所示．乙由折射定律n ＝sin 45°sin α可知sin α＝328tan α＝323＝32323设|BE |＝x ，由几何关系得tan α＝|AQ ||QE |＝3 m －x 7 m代入数据得x ＝(3－316123) m ≈1.3 m ，由几何关系得，救生员到池边的水平距离为 |BC |＝2 m －x ≈0.7 m。
中考物理一轮复习专题练习4-光现象(光的直线传播、光的反射、光的折射、光的色散)实验题(解析版)
2023届中考物理一轮复习专题练习4-光现象（光的直线传播、光的反射、光的折射、光的色散）实验题1．在“探究光的反射规律”的实验中，小莉设计了如图所示的实验，平面镜放在水平桌面上，纸板可绕ON转动。
（1）实验前，应将纸板______放置于平面镜上。
一束光EO贴着纸板A绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束OF沿______时针方向转动；（2）某时刻入射光线与镜面的夹角为30°时，其反射角等于______；（3）将纸板A、B置于同一平面，一束光贴着纸板B沿FO射到O点，反射光束将沿图中的OE方向射出，说明光在反射时______；（4）在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，这是因为光在纸板上发生了______反射。
【答案】竖直（垂直）顺60°光路可逆漫【解析】（1）[1]为了能清晰的在纸板上显示光的传播径迹，需将纸板垂直与平面镜放置。
[2]光EO贴着纸板A绕入射点O沿逆时针方向转动时，入射角变大，反射角始终等于入射角，所以反射角也会随之变大，所以反射光束OF沿顺时针方向转动。
（2）[3]入射光线与镜面的夹角为30°时，入射角为60°，反射角等于入射角，所以反射角也为60°。
（3）[4]将光沿着反射光线的位置入射，反射光将沿着原来入射光线的位置被反射，说明在反射现象中，光路是可逆的。
（4）[5]发生漫反射时，反射光朝四面八方。
在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，说明光在纸板上发生了漫反射。
2．宁波某校课外实践小组利用一根垂直插入水平地面的圭杆，进行为期一年的“观竿测影”活动。
2021年3月14日正午时刻圭杆的杆影如图所示，并测得杆影OA长为55.7cm。
（1）杆影的形成是由于光在同一均匀介质中沿______传播；（2）图中杆影从O到A指向_______方；（3）预测2021年6月20日正午时刻，该圭杆的杆影长度将比55.7cm______（填“大”或“小”）。
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光的折射全反射光的色散河北省鸡泽县第一中学（057350）吴社英说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.如图所示,在两束光的交点P前,放一块长方形的玻璃砖,则交点位置变化情况是( )A.不变B.向左C.向右D.可能向左、也可能向右,由光的颜色决定解析两条光线在透过玻璃砖后,都向外侧平移了一小段距离,所以交点向右移动一段距离.答案C2.水中的空气泡、玻璃中的空气泡,看上去比较亮,对这一现象表述正确的是( )A.空气泡对光线有会聚作用B.空气泡对光线有发散作用C.从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的D.从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的解析当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时,一部分光的入射角大于或等于临界角,发生了全反射现象,所以水中的空气泡和玻璃中的空气泡看起来比较亮.答案D3.根据下面的漫画,判断下列说法正确的是( )A.人看到的是鱼的实像,位置变浅了B.人看到的是鱼的虚像,位置变浅了C.鱼看到的是人的实像,位置偏低些D.鱼看到的是人的虚像,位置偏高些解析本题考查折射成像.水面下的鱼发出的光线,经水面发生折射后出射角变大,远离了法线,光线进入人眼后,人眼逆着射来的光线寻找鱼,看到的是鱼的虚像,位置变浅了,光路图如左下图所示.岸上的人发出的光线,经水面发生折射后水中的折射角变小,靠近了法线,光线进入鱼眼后,鱼眼逆着射来的光线寻找人,看到的是人的虚像,位置变高了,光路图如右上图所示.B 、D 正确.答案BD4.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是 （ ）解析本题考查全反射.设临界角为C ,则sin C =n 1=0.67 sin45°=22=0.707 入射角45°大于临界角C ,发生全反射.故正确选项为A.答案A5.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则 （ ）A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确解析本题考查测玻璃折射率的实验.由折射定律及光路可逆知,出射光线与入射光线一定不平行,但所测折射率n =21sin sin θθ仍然正确.故正确选项为C.答案C6.红光和紫光以相同的入射角由空气射到矩形的玻璃砖上.关于光在玻璃中的传播及穿过后的情况,以下说法正确的是 ( )A.红光在玻璃中的传播速度较大B.紫光在玻璃中的传播速度较大C.红光产生的侧移大D.紫光产生的侧移大解析本题考查光的折射及色散.如图所示,玻璃对紫光的折射率较大,因此紫光的侧移较大;玻璃对红光的折射率较小,由v =nc 知,红光在玻璃中的传播速度较大.故正确选项为AD.答案AD7.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P ,线光源S 可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O .若S 从图中A 向B 处移动,在P 上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是 （ ）A.红光→紫光,红光B.紫光→红光,红光C.红光→紫光,紫光D.紫光→红光,紫光解析本题考查光的折射与色散.从红光到紫光频率逐渐增大,在玻璃中的折射率也逐渐增大,从玻璃中出射偏离原来的方向便逐渐增大,因此从下到上的排列顺序为紫光→红光.因为紫光的临界角最小,所以最早消失的是紫光.故正确选项为D.答案D8.细红光束和细蓝光束垂直于AB 面进入楔形棱镜,并能从AC 面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC 面射出后的情况是 （ ）A.两束光一定相交B.两束光仍然平行C.两束光的反向延长线相交D.条件不足,无法确定解析本题考查光的折射.由于光的折射,红蓝两束光从AC 面射出时均向BC 面偏折,但由于蓝光频率高于红光频率,其折射率大于红光的折射率,所以蓝光的偏转角大于红光的偏转角,所以从AC 面射出的两束光一定相交.故正确选项为A.答案A9.如图所示,一条红色光线和另一条紫色光线,以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖,其透射光线都是由圆心O 点沿OC 方向射出.则可知 ( )A.AO 是红光,它穿过玻璃砖所需时间较长B.BO 是红光,玻璃砖对它的折射率较小C.AO 是紫光,它穿过玻璃砖所需时间较长D.BO 是紫光,它穿过玻璃砖所需时间较短解析本题考查光的折射及光在介质中的速度.由图及折射定律知,玻璃对AO 的折射率大,对BO 的折射率小.由于玻璃对红光的折射率小,对紫光的折射率大,所以BO 为红光,AO 为紫光.光在介质中的传播速度为nc v =,可知红光在玻璃中的速度大于紫光在玻璃中的速度.由vR t =知,红光比紫光穿过玻璃所需的时间短.故正确选项为BC. 答案BC10.如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ，两者的AC 面是平行放置的，在它们之间是分布均匀的透明介质.一单色细光束O 垂直于AB 面入射，在图示的出射光线中 （ ）A.1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B.4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能C.7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能D.只能是4、6中的一条解析本题考查的是光的折射及光通过平行板时，方向不变，只发生侧移.从整体上看，它像平行玻璃砖，但是它内部的光路又不同于整块玻璃砖.但从左边AB 面射入的光和从右边AB 面射出的光应该平行，选项A 、C 不正确.因中间介质的折射率与玻璃折射率的关系不知道,故出射光线4、5、6中的任一条都有可能，B 正确.所以正确选项为B.答案B第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.新华社发:2005年5月23日16时50分至19时,山东省蓬莱市海滨、蓬莱阁和八仙渡景区以东海域上空出现了近年来规模最大、持续时间最长、最为清晰的一次海市蜃楼奇观,如下图所示.海市蜃楼产生的原因是: .解析本题考查光的全反射产生的现象.夏天,海面上的下层空气温度比上层低,密度、折射率都比上层大,远处的山峰、楼房等景物发出的光线射向空中时,不断被折射,越来越偏离法线,进入上层空气的入射角不断增大,以至于发生了全反射,光线返回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,这就是人们看到的海市蜃楼奇观.可见,海市蜃楼产生的原因是:光在密度不均匀的空气中传播时发生全反射产生的.答案光在密度不均匀的空气中传播时发生全反射产生的12.光在某种介质中的传播速度为1.5×810m/s,则光从此介质射向真空的临界角是 .解析本题考查折射定律及全反射.折射率为 2m/s101.5m/s 100.388=⨯⨯==v c n 则sin C =211=n ,故临界角为30°. 答案30° 13.若某介质的折射率为n ，则从空气中射向该介质的光线，只有当入射角为 时，反射光线才会与折射光线恰好垂直.解析本题考查光的折射和反射.光路如图所示.由题意知21θθ+=90°由折射定律得n =11121tan cos sin sin sin θθθθθ== 则.arctan 1n =θ答案arctan n14.一单色光射入一折射率为2的玻璃圆球,当入射角为θ时,发现恰可在球外三个不同方向上看到折射出的光线,如图所示.则角θ为 .解析本题考查光的折射.由几何关系知折射角θ'=30°,由折射定律知sin θ=n sin θ'=22 则θ=45°.答案45°15.如图所示,水面下有一水平放置的平面镜,一束白光垂直水面射入水中的镜面.已知红光和紫光从水中射向空气的临界角分别为1C 、2C ,那么当平面镜绕其中心并垂直于纸面的轴O 转动时,至少需要转角度,才无光线射出水面.解析本题考查光的反射和全反射.当平面镜旋转θ角时,反射光线转过的角度为2θ,反射光线在水面处的入射角也是2θ,光路图如图所示.红光的临界角最大,当红光发生全反射时,其他色光早已发生了全反射.故当2θ=1C 时，无光线射出水面，此时镜面转过的角度θ=21C .答案21C三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.（8分）如图所示，用折射率n =2的透明材料做的空心球，内、外半径分别为a 和b .内球面上涂一层能完全吸收光的物质，则当被一束平行光照射时，被吸收掉的光束截面面积为多大？解析不被吸收的临界光线是折射进球内与内球相切的光线，如图所示.这条光线在球外的入射光线与水平直径的距离即被吸收掉的光束截面半径.由折射定律sin 1θ =n sin 2θ=n ba得R =b sin 1θ=na则所求光束截面的面积为S =π2R =2π2a .答案2π2a17.(10分)对光学仪器定标时,需要确定两条平行光线的精确间距x .可以用如下办法:先使两条光线垂直且对称地射到一根圆柱形的玻璃棒上,如图所示,棒的半径为R ,折射率n =1.60,然后调节两条光线间的距离,直到它们正好聚焦在玻璃棒圆周上对面的一点.试求x .解析本题考查光的折射.设入射角为1θ,折射角为2θ,由几何关系知1θ=22θ则n =2221sin 2sin sin sin θθθθ= =2cos 2θ=1.6解得cos 2θ=0.8sin 2θ=22cos 1θ-=0.6sin 1θ=n sin 2θ=1.6×0.6=0.96则x =2R sin 1θ=1.92R .答案1.92R18.(10分)如图所示,横截面是直角三角形ABC 的三棱镜对红光的折射率为1n ,对紫光的折射率为2n .一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入,从另一个侧面AC 折射出来.已知棱镜的顶角∠A =30°,AC 边平行于光屏MN ,且与光屏的距离为L .求在光屏上得到的可见光谱的宽度.解析本题考查光的色散.光路如图所示.设射到屏上的红光和紫光偏离O 点的距离分别为1d 和2d ,折射角分别为2θ和3θ,入射角1θ=30°.则由折射定律211sin sin 1θθ=n 312sin sin 1θθ=n 得sin 2θ=11121sin n n =θ sin 3θ=21221sin n n =θ则211214tan n n L L d -==θ 222324tan n n L L d -==θ则可见光谱的宽度为2d -1d ＝L （2224n n --2114n n -）. 答案L （2224n n --2114n n -）19.(12分)两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O ;另一条光线的入射点为A ,穿过玻璃后两条光线交于P 点.已知玻璃截面的圆半径为R ,OA =2R ,OP =3R .求玻璃材料的折射率. 解析本题考查光的折射.光路如图所示:其中一条光线沿直线穿过玻璃,可知O 点为圆心;另一条光线沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为B ,入射角设为1θ,折射角设为2θ,则sin 1θ=OB OA =21 1θ=30°因OP =3R ,由几何关系知BP =R ,则折射角2θ=60°由折射定律得玻璃的折射率为n =330sin 60sin 1sin sin 2=︒︒=θθ=1.73. 答案1.73。