21高考物理全国一轮复习考点考法精练：专题十六 考点1 光的折射全反射 含解析

专题十六光学、电磁波、相对论简介
考点1 光的折射、全反射
1.[2020吉林长春监测,多选]下列有关光现象的说法正确的是()
A.在太阳光照射下,水面上的油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B.光导纤维丝内芯的折射率比外套的折射率大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C.白光穿过玻璃砖,各单色光在玻璃砖中速度不相等,红光速度最大,紫光速度最小
D.露珠的晶莹透亮现象,是由光的全反射引起的
E.全息照相技术应用了光的衍射
2.[2020浙江台州适应性考试,多选]如图所示,Ox轴沿水平方向,Oy轴沿竖直向上方向.在
x≥0,y≥0的矩形区域内存在某种分布范围足够广的介质.其折射率只随着y的变化而变化.
有两束细光束a、b从O点射入介质,沿如图所示的路径传播.下列判断正确的是()
A.此介质的折射率随着y的增大而增大
B.介质对a光的折射率比对b光的折射率大
C.产生海市蜃楼现象与上述现象的光学原理类似
D.细光束a在继续传播的过程中可能会发生全反射
3.[2020四川成都毕业班摸底,8分]如图,△ABC是横截面为直角三角形的玻璃三棱
镜,一平行于CB边的细激光束从AC边上的某点射入棱镜后,在AB边上的D点部
,∠C=30°,空气
分反射、部分折射,其中反射光刚好与AC边平行.已知AB=L,AD=L
3
中的光速为c.
(1)试通过计算,判断光束第一次射到BC边时是否发生全反射;
(2)求光束自进入棱镜到第一次从AC边射出所经历的时间.
4.[2020山西太原名校定时训练,10分]有一玻璃棱镜,横截面为如图所示的圆心角为90°的扇形,扇形的半径为R,一束细光以垂直于OP的方向射向OP界面,当入射点M距O点0.5R时,在圆弧PQ界面上的折射角为45°.已知光在真空中的传播速度为c.
(1)求此种玻璃的折射率;
(2)若此入射光可以在OP方向上移动,是否存在反射光垂直OQ方向从OQ界面射出的情况;如果有,请作出最简单的光路图,并求出此种情况下光在该玻璃棱镜中的传播时间.
5.[2020福建五校第二次联考,10分]如图所示为半圆形玻璃砖的横截面,半圆的圆心为O、半径
为R.一光线以入射角i=45°从AB面上的A点射入,经AB面折射后进入玻璃砖.玻璃砖对该光线的折射率n=√2,光在真空中传播的速度大小为c.求:
(1)该光线从AB面进入玻璃砖的折射角r及其在玻璃砖中发生全反射的临界角C;
(2)该光线在玻璃砖内传播的时间t.
考点1光的折射、全反射
1.BCD在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是薄膜干涉现象,故A错误;光导纤维丝内芯的折射率比外套的折射率大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射,故B正确;白光穿过玻璃砖,各单色光在玻璃砖中速度不相等,红光速度最大,紫光速度最小,故C正确;露珠看起来晶莹透亮,因为光在露珠内表面发生了全反射,故D正确;全息照相技术应用了光的干涉,故E错误.
2.CD介质的折射率随着y的变化而变化,由题图可知,y一定时,入射角小于折射角,则知此介质的折射率随着y的增大而减小,A错误;由光线的偏折程度知介质对a光的折射率比对b光的折射率小,B错误;海市蜃楼发生时空气折射率随高度的增大而减小,与此介质折射率的变化相似,C 正确;光从光密介质进入光疏介质,若入射角大于临界角,则发生全反射,D正确.
3.解析:(1)设光在AC边的入射点为E,在BC边的反射点为F,在AC边的出射点为G,光路如图所示.
由图结合题意可知,在D 点反射角为30°,∠ADE=60°,△ADE 为等边三角形
在E 点折射时,入射角i=60°,折射角r=90°-∠AED=30°(1分)
根据折射定律n=
sini sinr (1分) 解得n=√3
设发生全反射的临界角为C',则有sin C'=1n =√33(1分)
在F 点,入射角为60°,因sin 60°=√32>√33,故该处会发生全反射.(1分)
(2)光束在G 点发生折射进入空气
由几何知识得FG=ED=AD=L 3
DF=AB -AD
cos60°=4L 3(1分) 故光束进入棱镜到第一次从AC 边射出所通过的路程
s=ED+DF+FG=2L (1分)
光在棱镜中的速度v=c n (1分)
又s=vt
解得光束自进入棱镜到第一次从AC 边射出所经历的时间t=
2√3L c .(1分)
4.解析:(1)由折射定律可知n=sin45°sin∠ONM
(1分) 由几何关系可得sin ∠ONM=
0.5R R =0.5(1分)
联立可得n=√2.(1分)
(2)符合题目要求的最简单光路就是在圆弧界面只发生一次全反射,然后就从OQ 界面射出的情况,光路如图所示.(1分)
由反射定律及几何关系可知此时∠EFO=45°(1分)
又sin ∠EFO=√22=1n =sin C ,故光在F 点恰好发生全反射(1分)
由几何关系可知EF=FG=
√2R 2(1分) 而n=c v (1分)
所以t=EF+FG v =√2R c √2=2R c .(2分)
5.解析:(1)根据折射定律有n=sini sinr (1分)
解得r=30°(1分)
又sin C=1
n (1分)
解得C=45°.(1分)
(2)由几何关系可知,光线在P 1、P 2点的入射角均为60°(大于C ),故光线在P 1、P 2点均发生全
反射,并恰好从B点射出玻璃砖,光路图如图所示(2分) 光线在玻璃砖内传播的总路程为
L=3R(1分)
(1分)
又t=L
v
v=c
(1分)
n
解得t=3√2R
.(1分)
c。