高中物理选修3-4光的折射和全反射

第I卷（选择题）请点击修改第I卷的文字说明评卷人得分一、选择题（题型注释）~1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。

此玻璃的折射率为（）A. 2B. 1.5C. 3D. 22.如图所示是一种折射率3n的棱镜。

现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小i＝60°，求：（（1）光在棱镜中传播的速率；（2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。

3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（）A．当入射角大于450时会发生全反射B．无论入射角多大，折射角都不会超过450C．入射角为450时，折射角为300D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直…第II卷（非选择题）请点击修改第II卷的文字说明评卷人得分二、填空题（题型注释）\4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则：①这条光线在AB面上的的入射角为；②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去．5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________.?6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图．评卷人得分￥三、实验题（题型注释）评卷人得分四、计算题（题型注释）·7.如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）8.知光线自空气射入甲介质中，入射角为60°，折射角为30°；光线从乙介质射入空气，入射角为45°，折射角为60°，求：（1）甲、乙两种介质的折射率之比n甲∶n乙；（2）光在甲、乙两种介质中的光速之比v甲∶v乙！9.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝2的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．10.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝2的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．11.一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o ，斜边AB=a 。

棱镜材料的折射率为2=n 。

在此截面所在的平面内，一条光线以45o 的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜(如图所示)。

画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。

—12.如图所示，是一透明的圆柱体的横截面，半径R=2 cm ，折射率n=3。

真空中一束光线沿平行于直径AB 的方向从D 点射人圆柱体，折射光线恰好通过B 点。

真空中光速c=3．0×108 m/s ，求：①光在圆柱体中的传播速度v0。

②入射点D 与AB 间的距离d 。

13.如图所示，为某种透明介质的截面图，△AOC 为等腰直角三角形，BC 为半径R=12cm 的四分之一圆弧，AB 与水平屏幕MN 垂直并接触于A 点．由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O ，在AB 分界面上的入射角i=45°，结果在水平屏幕MN 上出现两个亮斑．已知该介质对红光和紫光的折射率分别为3321=n ，22=n ．①判断在AM 和AN 两处产生亮斑的颜色；、②求两个亮斑间的距离．14.图示为半径R=3m的半球形介质截面，O为圆心，相互平行的单色光a和b从不同位置进入介质．光线a在O点恰好发生全反射。

光线b的入射角为α=15°．入射点为M，出射点为N．求：（光的速度c=3.0×108m/s）①介质的折射率。

②光线b从M传播到N的时间。

（结果保留两位有效数字）—15.有一顶角为直角的玻璃砖，放在空气中，一光束斜射入玻璃砖的一个侧面，如图所示，然后投射到它的另一个侧面．若该玻璃砖全反射临界角为42°，问：①这束光线能否从另一侧面射出？并说明理由②若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？16.如图所示，直角三棱镜的折射率n＝3，∠A＝30°。

一束与OB面成30°角的光线射向OB面，从AB面上的C点射出。

若不考虑光在OB面上的反射，求能从C点射向空气的光的方向。

.17.如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC 的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率为n＝2，求：①求此玻璃的临界角；②光从棱镜第一次射入空气时的折射角；③光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)。

18.一半径为R 的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。

现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。

已知入射光线与桌面的距离为2/3R 。

求出射角 。

19.如图所示，一个半径为R 的14透明圆柱体放置在水平面上，一束蓝光从A 点沿水平方向射入圆柱体后经B 点射出，最后射到水平面上的C 点。

已知OA ＝R 2，该圆柱体对蓝光的折射率为3，则：①它从圆柱面射出时的出射角β为多大？②若换用一束红光同样从A 点射向该圆柱体，则它从圆柱体射出后在水平面上形成的光点在C 点的哪侧？20.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用的最长时间。

21.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a。

棱镜材料的折射率为n。

在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜2射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。

（13分）22.（2）（10分）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=3，直径AB与屏幕垂直并接触于B点．激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现）画出如图光路图?23.如图是一个透明圆柱介质的横截面，B、C为圆上两点。

一束单色光沿AB方向入射，从c点射出，已知∠ABO＝∠BOC = 1200 ，真空中光速c = 3×108m/s 。

求：①光在介质中的折射率n②光在介质中传播速度v24.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成．一束频率为5.3×1014 Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108 m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：(1)这束入射光线的入射角多大？…(2)光在棱镜中的波长是多大？(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角．(结果可用三角函数表示)25.半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O,两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直光线①的入射点A为圆柱面的顶点,光线②的入射点为B,∠AOB=60°,已知该玻璃对红光的折射率n=3求：(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；(2)若入射的是单色蓝光,则距离d比上面求得的结果是大是小?·26.如图所示,直角三棱镜ABC的折射率为3,棱镜的角B为300,今有一束平行于BC边从斜边D点入射的单色光，在BC上某点E发生全反射后,从AC边上F点射出.已知BC边的长度3d,BD的长度为d,光在真空中的传播速度为C.要求:为2作出光在三棱镜中的光路图;求发生全反射的点E与B点的距离;求光在三棱镜中传播的时间.27.如图所示，等腰直角三角形ABC为一个三棱镜的截面，折射率为n（n>1.5），直角边AB的长为a．一束很细的单色光从AB中点垂直入射，光在真空中的传播速度为c．^①在图上画出该光束在棱镜中的光路图；②求该单色光通过三棱镜的时间为多少？评卷人得分￥五、简答题（题型注释）评卷人得分六、作图题（题型注释）{28.如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）评卷人得分&七、辨析题（题型注释）评卷人得分八、估算题（题型注释）评卷人得分九、判断题（题型注释）\评卷人得分十、证明题（题型注释）试卷答案{1.C据题意，由于岀射光线和入射光线平行，则光线AB和光线BC关于法线B0对称，则法线与岀射光线和入射光线平行，所以∠ABO=30°，则折射角r=∠OAB=30°，据折射定律有：n=sin60°/sin30°=3，所以C选项正确。

2.3.BCD<4.①45°(2分) ②不能5.》6.让P2的像挡住(1分) 挡住P1、P2的像(1分)挡住P3以及P1、P2的像(1分) 2(2分) 见解析图(2分)7..8.9.设光线在玻璃球中的折射角为θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝2解得：θ＝30°3R由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为 L＝2Rcosθ＝光在玻璃的速度为 v＝c/n＝2/2 c}光线在玻璃球中的传播时间 t＝L/v＝6R /c.10.设光线在玻璃球中的折射角为θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝2解得：θ＝30°3R由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为 L＝2Rcosθ＝光在玻璃的速度为 v＝c/n＝2/2 c光线在玻璃球中的传播时间 t＝L/v＝6R /c.…11.光路图如图所示（2分）设折射光线与AB的交点为D 设入射角为i ，折射角为r，由折射定律得：sin sin in r =（1分）解得030r = （1分）由几何关系可知，在D 点的入射角060θ= （1分）设全发射的临界角为c θ，则1sin c n θ=（1分）解得045c θ=（1分）（因此，光在D 点全反射。