2018高中物理(人教版)高三备考 强化训练41 光的折射 颜色和色散

强化训练41 光的折射 颜色和色散——’17备考综合热身辅导系列山东平原一中 魏德田本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。

其主要目的在于：在熟悉初中所学的光的直线传播、反射定律、平面镜和透镜成像等规律基础上，必须注重高考热点的光的折射、折射定律、折射率；了解和知道棱镜及光色散现象，还要求我们深刻理解和掌握各种光学器件对光的作用规律，掌握处理几何光学问题的基本方法，以提高我们综合分析此类物理问题的能力。

全卷20题，总计120分，选做题15道备用。

一、破解依据欲解决此类问题，试归纳以下几条依据：㈠直线传播：光在同一种均匀介质中是直线传播的。

即“一面二侧三等大，光路可逆”。

㈡光的反射：⑪反射定律：反、入射光线、界面、法线位于同一平面内；反、入射光线位于界面“同侧”、法线的“异侧”；并且，/i i =，其中，i 、i /分别为反、入射角。

⑫平面镜成像特点：“虚像，等大，等距离，与镜面对称。

”物体在水中倒影是虚像，属光的反射现象。

㈢光的折射：⑪折射定律：折、入射光线、界面、法线位于同一平面内，折、入射光线皆位于界面、法线的“异侧”；并且，.sin /sin 12n n r i =其中，i 、r 分别为入、折射角,n 2、n 1分别为介质Ⅱ、Ⅰ的绝对折射率。

⑫折射率：反映折射光线的偏折程度。

其大小为：λλ0==v c n 。

其中，0λ、c 和λ、v 分别针对真空、某种介质而言。

㈣光的颜色和色散（略）光的颜色决定于其频率。

红橙黄绿蓝靛紫等可见光，红光频率最低，紫光频率最高；白光由侧面透过等腰三棱镜发生色散，可分解为七种单色光，其方向均往底边偏折，紫光频率最高，偏折程度及相对折射率也最大。

其他复色光情况类似。

二、 精选习题㈠选择题（每小题5分，共60分）⒈（17北京）如图-1所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a 、b 两束单色光。

如果光束b 是蓝光，则光束a 可能是( )A ．红光B ．黄光C ．绿光D ．紫光2. （16四川）某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n .如图-2甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO 、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r ，作出sin i ­sin r 图像如图-2乙所示．则()A ．光由A 经O 到B ，n ＝1.5B ．光由B 经O 到A ，n ＝1.5C ．光由A 经O 到B ，n ＝0.67D ．光由B 经O 到A ，n ＝0.673. ( 13福建)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 ()4（15安徽）如图-4所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB 面上，经AB 和AC 两个面折射后从AC 面进入空气。

当出射角i '和入射角i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。

已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()图-1 图-2图-3 图-4A ．sin 2sin 2αθα+ B ．sin 2sin 2αθθ+ C ．sin sin()2θαθ- D ．sin sin()2αθα-5.（15北京）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图-5所示,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针1P 和2P ,用“+”表示大头针的位置, 然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针3P 和4P ,在插3P 和4P 时,应使( ) (选填选项前的字母) A 3P 只挡住1P 的像 B. 4P 只挡住2P 的像 C. 3P 同时挡住1P、2P 的像 6．(15朝阳二练)一束光线从折射率为1.5的玻璃射向空气，入射角为45°。

下列四幅光路图中正确的是()A B C D7. ( 14北京)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 i sin 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()A B图-5 图-6C D8.（15重庆）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN 和PQ 两条彩色光带，光路如题图-8所示.M 、N 、P 、Q 点的颜色分别为( )A 。

紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红9.（15四川）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-9。

a 、b 光相比()A ．玻璃对a 光的折射率较大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10.（15福建）.如图-10，一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 b ，B. λa >λb , n a <n b ，C . λa <λb , n a <n b D. λa >λb , n a >n b11. ( 14福建Ⅰ) 如图-11， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面图-7 图-8 图-9 图-10的圆心，下图能正确描述其光路的是( )ABC D12. ( 13北京)如图-12所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O,经折射后分为两束单色光a 和b 。

下列判断正确的是 ()A.玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率B.a 光的频率大于b 光的频率C.在真空中a 光的波长大于b 光的波长D.a 光光子能量小于b 光光子能量 ㈡填空题（共9分）13. (15扬州)（4分）如图-13所示，一细束红光和一细束蓝光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 ，若用n 1和n 2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，则n 1_______n 2（填“>”,“<”或“=”）；______为红光。

14.（17天津）（5分）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。

如图-14所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a 、b ，下列说法正确的是_______图-11图-12 图-13A ．若增大入射角i ，则b 光先消失B ．在该三棱镜中a 光波长小于b 光C ．a 光能发生偏振现象，b 光不能发生D ．若a 、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a 光的遏止电压低㈢计算题（共51分）15. (17江苏)（5分）人的眼球可简化为如图-15所示的模型．折射率相同、半径不同的两个球体共轴．平行光束宽度为D ，对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球，会聚在轴线上的P 点．取球体的折射率为2，且D ＝2R 。

求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)16. (17全国Ⅰ)（10分）如图-16，一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 、高位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。

17. (17全国Ⅱ)（10分）一直桶状容器的高为2l ，底面是边长为l 的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD ′、垂直于左右两侧面的剖面图如图-17所示。

容器右侧图-14 图-15 图-16内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。

在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D 点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。

18.（17全国Ⅲ）（10分）如图-18，一半径为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：（i ）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；（ii ）距光轴3R 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离。

19．(16全国Ⅲ) （10分）如图-19所示，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．图-17图-18图-1920. (15江苏)（6分）人造树脂时常用的眼镜片材料，如图-20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=5cm ，AB=20cm ，BP=12cm ，求该人造树脂材料的折射率n(四)选做题 21. (15济南一模)(2)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P 离水面的高度为h 1=0.6 m ；赛艇正前方离赛艇前端S 1=0.8 m 处有一浮标，示意如图-21。

一潜水员在浮标前方S 2=3.0 m 处下潜到深度为h 2=4.0 m 时，看到标记刚好被浮标挡住。

求水的折射率n22.（15衡水）（9分）如图-22所示，一等腰直角三棱镜放在真空中，斜边BC 长度为d ，一束单色光以60 的入射角从AB 侧面的中点D 入射，折射后从侧面AC 射出，不考虑光在AC 6c ，求此单色光通过三棱镜的时间？23.(14吉林二模)在真空中有一正方体玻璃砖，其截面如图-23所示，已知它的边长为d .在AB 面上方有一单色点光源S ，从S 发出的光线SP 以60°入射角从AB 面中点射入，当它从侧面AD 射出时，出射光线偏离入射光线SP 的偏向角为30°，若光从光源S 到AB 面上P 点的传播时间和它在玻璃砖中传播的时间相等，求点光源S 到P 点的距离。

图-20图-21图-2224.(14襄阳四中)（如图-24所示，OBCD 为半圆柱体玻璃的横截面，OD 为直径，一束由红光和紫光组成的复色光沿AO 方向从真空斜射入玻璃，B 、C 点为两单色光的射出点（设光线在B 、C 处未发生全反射）。