高二【光的折射 全反射】练习题(带解析)

高二【光的折射全反射】练习题一、选择题(以下每小题均为多项选择题)1．如图1所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( )图1A．介质2相对介质1的相对折射率为 3B．光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度C．介质1相对介质2来说是光密介质D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象E．光从介质1进入介质2，光的波长变短解析光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相对介质1的相对折射率，所以有n21＝sin 60°sin 30°＝3，选项A正确；因介质2相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝c v ，所以光在介质2中传播的速度小于光在介质1中传播的速度，选项B正确；介质2相对介质1来说是光密介质，选项C错误；先从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项D错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v＝λf可知，光的波长变短，选项E正确。

答案ABE2．频率不同的的两束单色光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2所示，下列说法正确的是( )图2A．单色光1的频率大于单色光2的频率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C．可能单色光1是红光，单色光2是蓝光D．无论怎样增大入射角，单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射E．若让两束光从同种玻璃射向空气，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解析由n＝sin θsin r可知，单色光1的折射率大一些，单色光1的频率大于单色光2的频率，A正确；由v＝cn知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，B错误；因为红光的折射率小于蓝光，所以C错误；从空气射向玻璃板的单色光一定能从玻璃中射出，D正确；临界角sin C＝1 n ，所以让两束光从同种玻璃射向空气，单色光1的临界角小，E正确。

答案ADE3．如图3所示为一正三角形玻璃砖，边长为l，AO为三角形的中线。

现有a、b 两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖，入射时两束光到O点的距离相等，两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P 处，则以下判断正确的是( )图3A．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光波长小于b光波长C．a、b两束光在玻璃砖中传播时的频率与在真空中传播时的频率相同D．a光通过玻璃砖的时间小于b光通过玻璃砖的时间E．若a、b两束光从同一介质射入真空中，则a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角解析光在真空中的传播速度均为光速c，所以选项A错误；由题意可知，玻璃砖对a光的折射率n a大于对b光的折射率n b，所以a光的频率νa大于b光的频率νb，a光在真空中传播时的波长λa＝cνa小于b光在真空中传播的波长λb＝cνb，选项B正确；当光从一种介质进入另一种介质时，光的频率保持不变，选项C正确；a光在玻璃砖中的传播速度大小v a＝cna小于b光在玻璃砖中的传播速度大小v b＝cnb，又因为a、b两束光在该玻璃砖中传播的距离相等，所以t a＞t b，选项D错误；当a、b两束光从同一介质射入真空中时，由n a＞n b，sin C＝1n可知，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，选项E正确。

答案BCE4．如图4所示，一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L，玻璃砖的折射率n ＝3，若光从上表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速为c，则( )图4A．折射角r＝30°B．光在玻璃中传播的时间为23L 3cC．光在玻璃中传播的时间为2L cD．改变入射角i，光在下表面CD可能发生全反射E．光一定能从CD面射出解析由n＝sin isin r得sin r＝sin in＝sin 60°3＝0.5，得r＝30°，故A正确；光在玻璃中传播的速度为v＝cn，由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为s＝Lcos r，则光在玻璃中传播的时间为t＝sv＝nLc cos r＝3Lc cos 30°＝2Lc，故B错误，C正确；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出，故D错误，E正确。

答案ACE二、非选择题5．如图5所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。

然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。

图5 图6(1)此后正确的操作步骤是__________。

(选填选项前的字母)A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。

为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图6甲、乙所示。

在图6中仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图__________(选填“甲”或“乙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝__________(用代表线段长度的字母DE、GF表示)。

解析(1)在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线。

因此选项B、D正确。

(2)设入射角为α，折射角为β，根据折射定律和几何关系有：对于甲图，sin α＝DER，sin β＝GFOG，对于乙图，sin α＝DER，sin β＝GFR，可知仅通过测量DE、GF的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率n＝sin αsin β＝DE GF 。

答案(1)BD (2)乙DE GF6．人造树脂是常用的眼镜镜片材料。

如图7所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点。

已知光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材料的折射率n。

图7解析设折射角为γ，由折射定律n＝sin isin γ，其中i＝30°由几何关系知sin γ＝BP－OAOP，且OP＝（BP－OA）2＋AB2代入数据解得n＝1.5答案 1.57．如图8所示，一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上。

已知AB面的反射光线与折射光线的夹角为90°。

光在真空中的传播速度为c。

求图8(1)玻璃的折射率；(2)激光在玻璃中传播的速度。

解析(1)如图所示，由几何关系知：光在AB界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°则n＝sin θ1sin θ2＝3。

(2)由n＝cv得v＝cn＝3c3。

答案(1) 3 (2)3c 38．如图9所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射角为60°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为R 2，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中传播速度为c，求：图9(1)玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上出射时的折射角；(2)光在玻璃砖中传播的时间。

解析(1)光路图如图所示，由于折射光线CE平行于BO，那么光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为R 2光线在E点的入射角α满足sin α＝12，α＝30°由几何关系可知，∠COE＝90°，因此光线在C点的折射角为30°玻璃砖的折射率n＝sin 60°sin 30°＝ 3由于光线在E点的入射角为30°，光线在E点的折射角为60°(2)由几何关系可知，CE＝Rcos 30°＝233R光在玻璃砖中的传播速度为v＝c n因此光在玻璃砖中传播的时间为t＝CEv＝2Rc。

答案(1) 3 60°(2)2R c9．如图10所示是一个半球形透明物体的侧视图，现在有一细束单色光沿半径OA方向入射，保持入射方向不变，将细光束平移到距O点33R处的B点，此时透明物体左侧恰好不再有光线射出，不考虑光线在透明物体内部的多次反射。

图10(1)求透明物体对该单色光的折射率；(2)若细光束平移到距O点0.5R处，求出射光线与OA轴线的交点到O点的距离。

解析(1)如图甲所示，光束从B点处水平射入，在M点处恰好发生全反射，由几何关系可知全反射临界角C满足sin C＝3 3解得n＝1sin C＝ 3(2)如图乙所示，光束从D点处水平射入，在E点处发生折射，入射角为α，折射角为β由折射定律有n＝sin βsin α＝ 3又sin α＝12，解得sin β＝32，β＝60°由几何关系可知∠EOF＝α，∠EFO＝β－α＝α则出射光线与OA轴线的交点到O点的距离为2R cos α＝3R答案(1) 3 (2)3R。