限时集训(三十九) 光的折射 全反射
高三物理总复习顶层设计配餐作业(三十九) 光的折射 全反射 含答案
A组·基础巩固题1.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析小球在缸底的其他位置也能从侧面看到，选项A错误；光线由水射向空气时，有可能发生全反射，选项B错误；光在不同介质中的频率是不变的，选项C错误；由v＝可知，光在水中的速度小于在空气中的速度，选项D正确。
答案D2．(多选)如图为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n＝，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线( )A．从ab面射出B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交D．从bc面射出，且与bc面垂直解析由棱镜材料的折射率n＝可知，全反射临界角为45°，平行细光束在ab面上入射角为60°，大于临界角，发生全反射，反射光在ac面上入射角为30°，小于临界角，既有反射又有折射，光线在bc面上垂直出射，选项B、D正确。
答案BD3.如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是( )A．在真空中，a光光速大于b光光速B．在真空中，a光波长大于b光波长C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角解析因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折射率na＞nb，a光的频率νa＞νb，光在真空中的传播速度相等，A项错误；由λ＝得B项错误；由v＝和t＝得C项正确；根据sinC＝得D项错误。
答案C4.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成。
第3讲光的折射全反射
第三章 机械波第一讲 光的折射 全反射光的折射定律 折射率1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质时，在界面上传播方向发生改变的现象。
2．折射定律(光路图如图)(1)折射定律内容：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：n12＝sin θ1sin θ2，式中n12是比例系数。
(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)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。
(3)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。
(4)计算公式：n ＝cv ，因v<c ，故任何介质的折射率总大于1。
全反射、光导纤维及光的色散1．全反射(1)全反射的条件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)全反射现象：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，且sin C ＝1n 。
(4)如图所示的光导纤维传输过程，由此可知，光导纤维的传输原理：利用光的全反射。
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。
(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，紫光折射得更明显些，当它们射出另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小。
考点一折射率及折射定律的应用1．对折射率的理解(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝c n。
(2)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。
高三总复习物理检测题 光的折射 全反射
光的折射 全反射1．(多选)如图所示的是在四川景区九寨沟拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和池底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到。
下列说法正确的是( )A ．远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光线在水面上发生了全反射B ．光从空气射入水中，光的波速变小，波长变小C ．远处水面下景物的光线到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见D ．来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中解析：BC 远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A 错误。
光线由空气射入水中，光的波速变小，频率不变，由波速公式v ＝λf 知波长变小，故B 正确。
远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于或等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C 正确。
近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故D 错误。
2．如图所示，一小孩在河水清澈的河面上以1 m/s 的速度游泳，t ＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t ＝3 s 时他恰好看不到小石块了，河水的折射率n ＝43，下列说法正确的是( )A ．3 s 后，小孩会再次看到河底的石块B ．前3 s 内，小孩看到的石块越来越明亮C ．这条河的深度为7 mD ．t ＝0时小孩看到的石块深度为473m 解析：C t ＝3 s 时他恰好看不到小石块了，说明在此位置从小石块射到水面的光发生了全反射，则3 s 后的位置从小石块射到水面的光仍发生全反射，则小孩仍不会看到河底的石块，选项A 错误；前3 s 内，从小石子上射向水面的光折射光线逐渐减弱，反射光逐渐增强，可知小孩看到的石块越来越暗，选项B 错误；由于sin C ＝1n ＝34，则tan 37°＝377，可知水深h ＝v t tan C ＝3377m ＝7 m ，选项C 正确；t ＝0时小孩看到的石块深度为h ′＝h n ＝374m ，选项D 错误。
【物理】练习题答案：光的折射全反射 限时训练 答案
1405光的折射全反射 限时训练 答案1答案 ADE解析 由光路图可知，a 、b 光入射角相同，在分界面上a 光发生反射及折射，而b 光发生全反射，可知b 光的临界角小于a 光的临界角，根据sin C ＝1n ，知a 光的折射率小于b 光的折射率，故A 正确，B 错误；折射率越大，频率越大，波长越短，故b 光的波长短，C 错误；b 光的折射率大，知b 光的频率大，根据E ＝hν知，b 光的光子能量大，故D 正确；b 光折射率大，根据v ＝cn 知，b 光在玻璃中的传播速度小，故E 正确.2答案 ACD解析 由题图可知，b 光偏离原来的传播方向较多，玻璃对b 光的折射率大，故A 正确；玻璃对b 光的折射率大，b 光的频率高，故B 错误；光在不同介质中传播，频率不变，故C 正确；根据真空中波速c ＝λν，b 光频率高，波长短，故D 正确； 由于a 、b 两束光频率不相等，相遇时不会产生干涉条纹，故E 错误.3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n 21＝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 ＝cv ，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 ABE4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 ＝1n ，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。
高中物理光的折射与全反射现象
高中物理光的折射与全反射现象光的折射与全反射是光在不同介质中传播时所表现出的特性，它们在日常生活中有着重要的应用和影响。
本文将介绍光的折射和全反射的基本概念、实验原理以及相关实际应用。
一、光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时的改变方向。
光线在两种介质之间传播时，由于介质的光密度不同，会导致光线的传播速度和传播方向发生变化。
当光从光疏介质（如空气）射入光密介质（如水或玻璃）时，会发生向法线方向弯曲的现象，这被称为折射。
折射的基本定律由斯涅尔定律（或称为折射定律）给出，它表明入射角、出射角和两种介质的折射率之间存在着一定的关系，即n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和出射角。
光的折射现象广泛应用于透镜、光纤通信和光学仪器等领域。
例如，我们常见的凸透镜利用光的折射特性，使光线经过透镜后产生聚焦效应，从而实现放大和聚焦的功能。
光纤通信也是基于光的折射原理，利用光纤内部的光折射特性来传输信号，具有高带宽和低损耗的优势。
二、全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线将完全被反射回光密介质中，而不发生折射现象。
这种现象被称为全反射。
全反射的临界角由折射定律推导而得，临界角的正弦值等于两种介质的折射率之比，即sinθc = n2 / n1，其中n1和n2分别表示光疏介质和光密介质的折射率。
当入射角大于临界角时，光线无法从光疏介质中折射出来，被完全反射回去。
全反射在光纤通信和光导器件中起到了重要作用。
光纤的工作原理就是利用全反射实现信号的传输。
光信号通过光纤的内部表面不断发生全反射，从而保持信号的传输。
另外，光导器件如全反射棱镜和光透波导等利用全反射现象进行光的转向和耦合，广泛应用于光学仪器和通信设备中。
三、实验原理与应用为了观察和研究光的折射和全反射现象，可以进行一些简单的实验。
1. 折射实验将一块光密的玻璃板放置在一个光源前方，利用一束光线从空气中射入玻璃板，可以观察到光线在入射和出射过程中的折射现象。
光的折射 全反射 习题课共26页
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定0、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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光的折射 全反射 习题课
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
光的折射全反射经典练习
光学——光的折射问题1、（单选）如图所示，一束复色光从空气射入水面，进入水中分成a 、b 两束．已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则a 、b 两束光在水中的传播速度之比v av b为( ) A.sin α B.sin β C.cos α D.cos β2、（多选）如图所示，块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L ，玻璃砖的折射率n=，若光从上表面AB 射入的人射角i=60°，光在真空中的光速为c ，则（ ）A 折射角r=30°B 光在玻璃中传播的时间为C 光在玻璃中传播的时为D 改变入射角i ，光在下表面CD 可能发生全发射AC 解析解：A 、由n=得：sinr==0.5，得 r=30°．故A 正确．B 、C 、光在玻璃中传播的速度为 v=，由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为S=则光在玻璃中传播的时间为 t=，故B 错误，C 正确．D 、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得知光一定能从CD 面射出，故D 错误．故选：AC ．3、（单选）如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ 、MN 记录在纸面上．若单色光沿纸面从真空中以入射角i ＝60°从MN 表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t ；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ 、MN 之间的区域的时间也为t ，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为( )4、一半径为R 的4O 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，光在真空中的传播速度为c ，求： （i ）出射角θ； （ii ）光穿越球体的时间。
5、如图，为某种透明材料做成的三棱镜横截面，其形状是边长为a 的等边三角形，现用一束宽度为a 的单色平行光束，以垂直于BC 面的方向正好入射到该三棱镜的AB 及AC 面上，结果所有从AB 、AC 面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC 面．试求：（1）该材料对此平行光束的折射率；（2）这些到达BC 面的光线从BC 面折射而出后，如果照射到一块平行于BC 面的屏上形成光斑，则当屏到BC 面的距离d 满足什么条件时，此光斑分为两块？解：（1）由于对称性，我们考虑从AB 面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC 面的，由对称性不难得出，光线进入AB 面时的入射角α和折射角β分别为：α=60°，β=30° 由折射定律，材料折射率n====（2）如图O 为BC 中点，在B 点附近折射的光线从BC 射出后与直线AO 交于D ，可看出只要光屏放得比D 点远，则光斑会分成两块．由几何关系可得：OD= a所以当光屏到BC 距离超过a 时，光斑分为两块．6、如图所示，△ABC 为一直角三棱镜的截面，其顶角∠BAC=30°，AB 边的长度为L ，P 为垂直于直线BCD 的光屏，P 屏到C 的距离为L ．一宽度也为L 的平行单色光束垂直射向AB 面，在屏上形成一条宽度等于32AB 的光带，已知光速为c ，求：Ⅰ．棱镜的折射率；Ⅱ．沿BC 边入射的光线从照射到玻璃砖到射到屏P 上所用的时间． 解：（1）平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如下图所示． 图中θ1、θ2为AC 面上入射角和折射角，根据折射定律，有nsinθ1=sinθ2，设出射光线与水平方向成α角，则θ2=θ1+α 而AC 1=BC=ABtan∠BAC；可得：tanα===． 解得α=30°，因θ1=30°则有θ2=60°，因此n==（2）由上图可知，光线在玻璃中传播时间t 1=；而在空气中传播时间t 2=；因此所用的时间t=t 1+t 2==光学——光的全反射问题1、（多选）如图所示，MM ′是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图做出下列判断中正确的是：（ ） A ．该介质的折射率为22B ．光在介质中的传播速度23c (c 真空中光速) C ．光线从介质射向空气时有可能发生全反射 D ．光线由介质射向空气时全反射的临界角大于45°2、（单选）如图是一个1/4圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n ＝5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线：（ ）A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出 【答案】B3、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）。
光的折射-全反射专项练习附答案
1.一束单色光由空气射入截面为半圆形的玻璃砖,再由玻璃砖射出,入射光线的延长线沿半径指向圆心,则在如图所示的四个光路图中,有可能用来表示上述光现象的是 < >2.如图所示,扇形AOB 为透明柱状介质的横截面,圆心角60AOB ∠=circ .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.<1>求介质的折射率;<2>折射光线中恰好射到M 点的光线<填"能"或"不能">发生全反射.3.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点,并偏折到F 点.已知入射方向与边AB 的夹角为θ30=°E 、F 分别为边AB 、BC 的中点,则< >A.该棱镜的折射率为3B.光在F 点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变小D.从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行4.一棱镜的截面为直角三角形ABC,A ∠=30circ ,斜边AB=a.棱镜材料的折射率为2n =.在此截面所在的平面内,一条光线以45circ 的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜.画出光路图,并求光线从棱镜射出的点的位置<不考虑光线沿原路返回的情况>.5.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:24C B n A λλ=++,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所示.则< >A.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6.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60circ .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.23.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C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2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4.一半径为R 的14球体放置在水平面上,球体由折射率为3的透明材料制成.现有一束光线如图所示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32R.求出射角θ.1.[解析] 光线由空气射入玻璃砖,入射光线沿法线方向,传播方向不变,到达水平面,再由玻璃砖射入空气,若入射角小于临界角,则有部分光线发生反射,部分光线发生折射,折射角大于入射角,若入射角大于临界角,则发生全反射,故可能的情况为C 、D.[答案] CD2.[解析] 依题意作出光路图<1>由几何知识可知,入射角i=60°,折射角r=30°根据折射定律得代入数据解得 3n =. <2>光由介质射向空气发生全反射的临界角θ=,由几何关系可得射向M 点的光线的入射角r′=60circ -r =30circ θ<,因此不能发生全反射.[答案] (1)3 <2>不能3.[解析] 光路图如图所示sin60sin303n ,==,故A 对,B 、D 错;光从空气进入棱镜,光速变小,波长变小,C 对.[答案] AC4.[解析] 设入射角为i,折射角为r,由折射定律得sinisinr n =①由已知条件与①式得r=30°②如果入射光线在法线的右侧,光路图如图所示.设出射点为F,由几何关系可得38AF a =③即出射点在AB 边上离A 点38a 的位置. 如果入射光线在法线的左侧,光路图如图所示.设折射光线与AB 的交点为D.由几何关系可知,在D 点的入射角60θ=°④设全反射的临界角为C θ,则sin 1C n θ=⑤由⑤和已知条件得45C θ=°⑥ 因此,光在D 点全反射.设此光线的出射点为E,由几何关系得90DEB ∠=°BD=a-2AF ⑦BE=DBsin30°⑧联立③⑦⑧式得即出射点在BC 边上离B 点18a 的位置. [答案] 见解析 5.[解析] 根据24C Bn A λλ=++知波长越长折射率越小,光线偏折越小.从图可知,d 光偏折最厉害,折射率最大,应是紫光;a 光偏折最轻,折射率最小,应是红光;选项D 正确.[答案] D6[解析] 如图所示,为光线在玻璃球内的光路图.A 、C 为折射点,B 为反射点,作OD 平行于入射光线,故60AOD COD ∠=∠=°,所以30OAB ∠=circ ,玻璃的折射率sin60sin303n ==.[答案] C7.[解析] 由折射光路知,1光线的折射率大,频率大,波长小,在介质中的传播速度小,产生全反射的临界角小,AD 对,B 错.sini sinr n =,在玻璃中传播的距离为cosr dl =,传播速度为v=cn ,所以光的传播时间为sini 2sinisinrcosr sin2r d d c c t fraclv ===,1光线的折射角小,所经历的时间长,C 错误.[答案] AD8.[解析] 设入射光线与14球体的交点为C,连接OC,OC 即为入射点的法线.因此,图中的角α为入射角.过C 点作球体水平表面的垂线,垂足为B.依题意COB α,∠=.又由△OBC 知sin 32α=①>设光线在C 点的折射角为β,由折射定律得sin sin 3αβ=②由①②式得 30β=°③由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角(γ见图>为30circ由折射定律得sin 1sin 3γθ=④因此sin 32θ=,解得60θ=°.[答案] 60circ。
高中物理考题题库练习9光的折射、全反射doc_26
光的折射、全反射一、基础与经典1．人站在岸边看到水中的青蛙，下列说法正确的是()A．人看到青蛙的位置和青蛙看到人头部的位置都比实际位置高B．人看到青蛙的位置和青蛙看到人头部的位置都比实际位置低C．人看到青蛙的位置比实际位置高，青蛙看到人的头部位置比实际位置低D．人看到青蛙的位置比实际位置低，青蛙看到人的头部位置比实际位置高答案 A解析人看到青蛙，是青蛙反射的光线在水面经折射后进入人眼，由于折射角大于入射角，且人看到青蛙的位置在折射光线的反向延长线上，故人看到青蛙的位置偏高；同理可分析，青蛙看到人头部的位置比实际位置也偏高。
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()答案 A解析光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故B项错误；由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，D项错误；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，C项错误，只有A项正确。
3.如图所示，在空气中有一直角棱镜ABC，∠A＝30°，一束单色光从AB边射入棱镜，入射角为45°，最后垂直于BC边射出棱镜，则该棱镜的折射率为()A.22B. 2 C ．1.5D. 3答案 B解析 由几何关系可知，光线射入棱镜时的折射角为30°，由光的折射定律可知：n ＝sin45°sin30°＝2，选项B 正确。
4．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。
高考物理轮总复习 选修光光的折射全反射限时规范特训
避躲市安闲阳光实验学校第1讲 光的折射、全反射时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。
其中1～6为单选，7～10为多选)1. 如图所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面AB 上，棱镜材料的折射率为1.414，这条光线从BC 边射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为 ( )A.90° B ．60° C.30° D ．45°答案 D解析 由sin C ＝1n ＝12得：光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角为：C ＝45°。
由几何关系可求得在BC 面的入射角为30°，由折射定律知：n ＝sin r sin i 得sin r ＝n sin i ＝2·sin30°＝22，所以r ＝45°，则射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为45°，故D 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 ( )答案 A解析 光束沿玻璃砖半径射向O 点，在界面处入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于入射角，A 正确，C 错误；当光束由空气射向玻璃砖时，由发生全反射的条件可知B 错误；在玻璃中的折射角应小于入射角，D 错误。
3. 空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平射入其中，如图所示。
n甲、n 乙和n 丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率。
则以下表述正确的是( )A.n 甲>n 乙>n 丙B.波长λ的关系λ甲<λ乙<λ丙C.频率ν的关系ν甲<ν乙<ν丙D.光由水珠出射到空气的折射角关系θ甲＝θ乙＝θ丙 答案 C解析 由题图可知，丙的折射率最大，甲的折射率最小，选项A 错误；根据折射率与频率的关系，丙的频率最大，甲的频率最小，选项C 正确；根据频率与波长的关系，丙的波长最小，甲的波长最大，选项B 错误；光由水珠出射到空气的折射角关系θ甲<θ乙<θ丙，选项D 错误。
2022届高考物理一轮复习课后限时集训35光的折射全反射光的色散含解析新人教版
课后限时集训(三十五)（时间：40分钟）1。
(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。
下列说法中正确的是（ ）A ．此介质的折射率等于1.5B ．此介质的折射率等于错误!C ．当光线从介质射向真空中时,入射角大于45°时可发生全反射现象D ．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E ．光进入介质后波长变短BCE [由题图及折射率定义得，n ＝错误!＝错误!,选项A 错，B 对;当光线从介质射向真空中时,发生全反射的临界角C 满足sin C ＝1n，解得C ＝45°，即入射角大于等于45°时可发生全反射现象，选项C 对,D 错；光进入介质后光速变小,而频率不变,由λ＝错误!知,选项E 对。
]2。
(多选)水下一点光源，发出a 、b 两单色光。
人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a 光、b 光射出,Ⅱ区域只有a 光射出,如图所示。
下列判断正确的是( ）A ．a 、b 光从Ⅰ区域某点倾斜射出时,a 光的折射角小B ．在真空中，a 光的波长大于b 光的波长C ．水对a 光的折射率大于对b 光的折射率D ．水下b 光不能射到图中Ⅱ区域E ．水下a 、b 光能射到图中Ⅱ区域以外区域ABE ［根据题述可知,b 光发生全反射的临界角较小，由sin C ＝错误!可知,水对b 光的折射率较大,对a 光的折射率较小，a 、b 光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a 光的折射角小，A 正确,C 错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a 光的频率较小，波长较长,B 正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射,Ⅱ区域只有a 光射出,D错误；水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E正确。
]3。
（多选）如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则（）A．在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．在真空中，a光的波长大于b光的波长D．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率E．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失ABE[通过题图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项D错误；a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长，选项B正确,C错误；由n＝错误!知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确;入射角增大时,折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项E正确.] 4。
高考物理总复习 课堂分钟精练 第二章 光学第1节光的折射全反射(含详细答案)
避躲市安闲阳光实验学校第二章 光学第1节 光的折射 全反射1. 解析:在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3,A正确；由光路的可逆性，可知在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错误；由公式λ介=λ空气/n ，且n>1,C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向边AC 偏折，不会与入射到E 点的光束平行，D 错误. 答案:AC2. 解析:因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A 、B 错误；设入射角为i,折射角为r,玻璃厚度为d,则侧移距离Δx=dsin i （(1-cos i) /i n 22sin -）,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D正确. 答案:D3. 解析：入射角i 逐渐减小到零的过程中,光线从棱镜另一界面射入空气的入射角最大为θ=41°27′,由单色光的折射率表,可知从紫光到黄光逐渐发生全反射,而橙、红两种色光不会发生全反射.故C 正确. 答案：C6. 解析：(1)光路如图所示,可知i=60° 由折射率n=sin i/sin r,可得r=30°由几何关系及折射定律公式n=sin r ′/sin i ′得 i ′=30°,r ′=60°.所以OC=R/(2cos 30°)= 3R/3. 在△OCD 中可得d=OD=OCtan 30°=R /3.(2)由于单色蓝光比单色红光波长小、折射率n 大,所以向OD 偏折更明显,d 将减小.7. 解析:(1)由n=c/v 可得v=2.1×108 m/s. (2)由n=sin α/sin r 可得光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射，同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面.由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=2L/3，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=s/v=2.7×10-8 s. 8. 解析：(1)激光器t 时间内辐射的光能等于Pt, 由n=c/v,sin C=1/n,则C=arcsin(v/c).(2)设激光束在光导纤维端面的入射角为i,折射角为r,折射光线射向侧面时的入射角为i ′,折射角为r ′,如图所示. 由折射定律n=sin i/sin r,由几何关系:r+i ′=90°,sin r=cos i ′. 由全反射临界角的公式:sin i ′=1/n,cos i ′=211n -,要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射且折射率最小,应有i=r ′=90°,sin r ′=1.故n=sin isin r=sin icos i ′=1/211n -,解得n=2,故光导纤维的折射率应为n ≥2答案：(1)Pt arcsin(v/c) (2) 29. 解析:（1）根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变.D 项正确.(2)根据题意能画出光路图，正确使用物像比是解决本题的关键.设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的手到脚的长度为L ，光路如图所示： 折射定律nsin α=sin 90°,几何关系sin α=R/22h R +,物像比R/r=L/l, 得h=12-n ·L r / l.取L=2.2 m ，解得h=2.1 m.（本题为估算题，在取运动员手到脚的长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h 值可以不同,1.6~2.6 m 均可）10. 解析:设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得sin i/sin r=n ①由已知条件及①式得r=30° ②甲如果入射光线在法线的右侧，光路图如图甲所示.设出射点为F ，由几何关系可得AF=3 a /8 ③即出射点在AB 边上离A 点3 a /8的位置.如果入射光线在法线的左侧，光路图如图乙所示.设折射光线与AB 的交点为D. 乙由几何关系可知，在D 点的入射角θ=60° ④设全反射的临界角为C ，则sin C=1 /n ⑤由⑤和已知条件得C=45° ⑥因此，光在D 点全反射.设此光线的出射点为E ，由几何关系得 ∠DEB=90°BD=a-2AF⑦ BE=BDsin 30°⑧ 联立③⑦⑧式得BE=1 a /8 ⑨即出射点在BC 边上离B 点1 a /8的位置.第2节 光的波动性 1. （2009·福建）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )A. 用透明的平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象2. （2009·天津）已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光( )A. 在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B. 以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C. 从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D. 用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大3. 关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是( )A. 用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B. 用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C. 用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D. 用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹4. 对于光的衍射现象，下述定性分析中错误的是( )A. 光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲的传播现象B. 光的衍射现象否定了光的直线传播的结论C. 光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D. 衍射花纹图样是光波相互叠加的结果5. （2009·上海物理）如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更（填“长”或“短”）的单色光，或者使双缝与光屏间的距离（填“增大”或“减小”）.6. 如图所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图案.其中图A 是光的 (填“干涉”或“衍射”)图像，由此可判断出图A所对应的圆孔的孔径 (填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径.7. 如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为两狭缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10-6 m，现分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验.(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m，问P点是亮条纹还是暗条纹.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，问P点是亮条纹还是暗条纹?(sin 37°=0.6)8. 两个狭缝相距0.3 mm,位于离屏50 cm处,现用波长为600 nm的光照射双缝.求:(1)两条相邻暗条纹的距离是多少?(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?（n水=4/3）9. 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛不能长时间被紫外线照射,否则将会严重的损伤视力.有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率为f=8.1×1014 Hz,(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是 .(2)以下有关薄膜干涉的说法正确的是( )A. 薄膜干涉说明光具有波动性B. 如果薄膜的厚度不同,产生的干涉条纹一定不平行C. 干涉条纹一定是彩色的D. 利用薄膜干涉也可以“增透”(3)这种“增反膜”的厚度是多少?10. 奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而确定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”.α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与值相比较,就能确定被测样品的含糖量.如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间.(1)偏振片A的作用是什么?(2)偏振光证明了光是一种 .(3)以下说法中正确的是( )A. 到达O处光的强度会明显减弱B. 到达O处光的强度不会明显减弱C. 将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于αD. 将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α11. (2008·山东)如图是两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图.并标出出射光线与界面法线夹角的度数.第2节光的波动性1. 解析:用透明的平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错误；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错误；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D正确.答案:D2. 解析:由v=c/n可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A错误；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B错误;从玻璃射入空气发生全反射的临界角由公式sinC=1/n可知，红光的折射率小，临界角大，C正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式Δx=λl/d可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错误.答案:C3. 解析:用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错误；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误；紫光作为光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D正确.答案:BD4. 解析：当障碍物或孔的尺寸小于光的波长或跟波长相当时，发生明显衍射现象，光的直线传播是障碍物或孔的尺寸远大于光的波长时表现出的现象，两者并不矛盾，是光在不同条件下的行为，故A正确,B错误.衍射也是波动性的特征，是光的叠加，故C、D正确.答案为B.答案：B5. 解析:依据双缝干涉条纹间距公式Δx=lλ/d，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，或增大双缝与屏之间的距离l.答案：长增大6. 解析:据题意知A图为小孔衍射图，而B图表明未发生衍射，故A对应孔小于B对应孔的径.答案:衍射小于7. 解析:(1)根据出现亮条纹或暗条纹的条件来判断.设A单色光在空气和介质中的波长分别为λ0和λ，由c=λ0f，v=λf和n=c/v得λ0=nλ=6×10-7 m.由于Δs＝(2n+1)λ/2（n=0、1、2、3…），所以P点应是暗条纹.(2)由sin C=1/n,可知n=5/3，所以λ0=nλ=5.25×10-7 m.由于Δs=4λ0，故P点应是亮条纹.8. 解析：(1)Δx=lλ/d =50×10-2/(0.3×10-3)×600×10-9 m=10-3 m=1 mm.(2)如把整个装置放入水中,则在水中光的波长为λ′=λ/n 水=450 nm=4.50×10-7 m相邻暗条纹间距为Δx′=/λ′ld=50×10-2/(0.3×10-3)×4.50×10-7 m=0.75×10-3 m=0.75 mm.9. 解析：(1)为了减少进入眼睛的紫外线,应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强,从而使透射的紫外线减弱.(2)干涉和衍射都证明光具有波动性,如果薄膜厚度均匀变化,则干涉条纹一定平行,白光的干涉为彩色条纹,单色光的干涉则为该色光颜色,当膜的厚度为四分之一波长时,两反射光叠加后减弱则会“增透”.(3)光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍,即2d=nλ′(n=1,2…),因此,膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12.紫外线在真空中的波长是λ=c/f=3.7×10-7 m.在膜中的波长是λ′=λ/n=2.47×10-7 m,故膜的厚度是1.24×10-7 m.答案：(1)两反射光叠加后加强 (2)A、D(3)1.24×10-7 m10. 解析：(1)自然光源不是偏振光,但当自然光源经过偏振片后,就变成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光.(2)偏振光证明了光是一种横波.(3)因为A、B的透振方向一致,故A、B间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A 后,变成偏振光,通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时,由于溶液的旋光作用,使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度,但当B转过一个角度,恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时,O处光强又为最强,故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.若偏振片B不动而将A旋转一个角度,再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致,则A旋转的角度也为α.故选项A、C、D正确.答案：(1)、（2）见解析(3)ACD11. 解析:光路如图所示:。
光的折射全反射 Word版含解析
[A 组·基础题]1．如图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出2．(多选)一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃表面，下列说法正确的是( )A ．入射角大于45°时，会发生全反射现象B ．无论入射角多大，折射角都不超过45°C ．欲使折射角等于30°，应以45°入射角入射D ．当入射角等于arctan 2时，反射光线和折射光线垂直E ．当入射角等于arctan 2时，入射光线和反射光线垂直3. (2018·九江模拟)如图所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是( )①P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离适当大些，可以提高准确度 ②P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离取得小些，可以提高准确度③入射角θ1适当大些，可以提高准确度④入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行⑤P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A．①③B．②④C．③⑤D．①④4．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示．(1)此玻璃的折射率计算式为n＝(用图中的θ1、θ2表示)．(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．5．如图所示，一半径为R的14圆柱形玻璃砖放置在水平地面上，一束由红光和紫光组成的细光束从玻璃砖的A点水平射入，最后在玻璃砖右侧的地面上形成两个光点．已知OA＝R2，该玻璃砖对红光的折射率为2，对紫光的折射率为3，求地面上两个光点之间的距离．6．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边距C点为23a的点E垂直AC面入射，AC＝a，棱镜的折射率n＝2.求：(1)光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)．[B组·能力题]7. 一半径为R的14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32R，光在真空中的传播速度为c，求：(1)出射角θ；(2)光穿越球体的时间．8．(2018·河南洛阳检测)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h1＝0.6 m，尾部下端Q略高于水面，赛艇正前方离赛艇前端s1＝0.8 m 处有一浮标，示意如图．一潜水员在浮标前方s2＝3.0 m处下潜到深度为h2处时，看到标记P刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q，继续下潜Δh＝2.0 m，恰好能看见Q(已知水的折射率n＝4 3)．求：(1)深度h2；(2)赛艇的长度l.(可用根式表示)。
几何光学中的光的折射和全反射(含知识点和答案)
专题78 几何光学中的光的折射和全反射【知识链接】1. 折射定律公式：21sin sin θθ=n ，其中1θ为真空（或空气）中的角，2θ为介质中的角。
2. 光子能量公式：νεh =，普朗克常量S J 10×6.62607015-34⋅=h ，ν是光的频率。
3. 光在介质中的传播速度公式：n C v =，C 为光在真空中的速度，是一个定值。
4. 全反射公式：nC 1sin =，C 为发射全反射的临界角，n 为折射率。
5. 波长与频率的关系公式：f C λ=。
波长与频率成反比。
按波长有大到小排序（频率有小到大）：无线电、红外线、可见光、紫外线、χ射线、γ射线。
可见光部分：红橙黄绿蓝靛紫，波长越来越短，频率越来越高。
【特训典例】一、圆形边界光学问题1．如图所示的圆面是一透明的圆柱形物体的截面，圆心为O ，半径为,r M N Q 、、为边界上的三点，MN 为水平直径，一束平行于MN 的光线从Q 点射入圆柱休，从M 点射出，光在真空中的传播速度为,30c NMQ ∠=︒，则光线从Q 点传播到M 点用的时间为（ ）A 3rB ．3r cC 3rD ．r c2．2021年12月9日，“天宫课堂” 第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图所示。
已知玻璃砖的折射32R ，光线a 沿半径方向射入玻璃砖，光线b 与光线a 平行，两束光线之间的距离为x =3，光线b 经折射后恰好与内柱面相切；光在真空中的传播速度为c 。
求：（1）该玻璃砖的内圆半径r ；（2）光线a 、b 在圆界面内传播的时间差∆t （不考虑光线反射）。
二、多边形边界光学问题3．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。
如图乙所示为一束太阳光射到正六角形冰晶上时的光路图，a 、b 为其折射出的光线中的两种单色光，其中1260θθ==︒，下列说法正确的是（ ）A ．a 光在冰晶中的波长小于b 光在冰晶中的波长B ．a 光光子的能量大于b 光光子的能量C ．冰晶对b 3D ．冰晶对a 光的折射率可能为24．如图是一个用折射率 n =2.4 的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A =∠C =90°，∠B =60°，现有一束光垂直入射到棱镜的 AB 面上， 则（ ）A ．光在介质中的传播速度为0.8×108m/sB ．光在介质内会发生三次全反射C ．与入射时相比，光从介质中射出时偏转了60°D ．若将入射光沿AB 面平行下移，光可能垂直AD 面射出三、立体空间光学问题5(多选)．如图所示为一个边长为a 的实心透明正立方体，在正立方体中心O 点放置一个红色点光源，该点光源发出的部分光通过透明正立方体折射出来。
光的折射 全反射
4.1光的折射 全反射考点一 光的折射定律1．折射定律(1)内容：如图1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1(2)表达式：sin θ1sin θ2＝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 θ1sin θ2.(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．折射率的理解(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．1．[对折射率的理解](多选)关于折射率，下列说法正确的是( )A ．根据n ＝sin θ1sin θ2可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B ．根据n ＝sin θ1sin θ2可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C ．根据n ＝cv 可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比D ．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比 2．[折射率的计算如图2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2A.sin α＋θ2sin α2B.sinα＋θ2sin θ2 C.sin θsin (θ－α2) D.sin αsin (α－θ2)3．[光的色散]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，光路如图3所示．M 、N 、P 、Q 点的颜色分别为( )图3A ．紫、红、红、紫B ．红、紫、红、紫C ．红、紫、紫、红D ．紫、红、紫、红应用光的折射定律解题的一般思路1．根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图．2．充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等．3．注意在折射现象中，光路是可逆的．考点二 全反射现象1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．2．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． 3．临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n )射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，则sin C ＝1n.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．[思维深化]请判断下列说法是否正确．(1)光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质．( )(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都会发生全反射现象．( ) (3)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．( ) (4)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，在全反射现象中，也是如此．( )4．[全反射现象]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( )5．[全反射现象的应用]打磨某剖面如图4所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )图4A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出C．若θ<θ1，光线会从OP边射出D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射6.[利用全反射求折射率一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图5所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3)．与玻璃砖的底平面成(π2－γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度．图5解决全反射问题的一般方法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、计算．考点三光路控制问题类别项目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，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心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．7．[平行玻璃砖对光路的控制]如图6所示，两细束平行的单色光a 、b 射向同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出．已知玻璃对单色光a 的折射率较小，那么下列说法中正确的有( )图6A ．进入玻璃砖后两束光仍然是平行的B ．从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行C ．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了D ．从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同8．[三棱镜对光路的控制]如图7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，下列说法中正确的是( )图7A ．n 1<n 2，a 为红光，b 为蓝光B ．n 1<n 2，a 为蓝光，b 为红光C ．n 1>n 2，a 为红光，b 为蓝光D ．n 1>n 2，a 为蓝光，b 为红光9.[球对光路的控制]雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这种现象时，需要分析光线射入水珠后的光路，一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R ＝10 mm 的球，球心O 到入射光线的垂直距离为d ＝8 mm ，水的折射率为n ＝43.图8(1)在图8中画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图； (2)求这束光线从射向水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度．。
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限时集训(三十九) 光的折射 全反射(限时：40分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1.(2013·济南模拟)光纤维通信是一种现代化的通信手段，它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图1所示。
设此玻璃管长为L ，折射率为n 。
已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射出。
设光在真空中的传播速度为c ，则光通过此段玻璃管所需的时间为( )图1A.n 2Lc B.n 2L c 2 C.nLcD.nL c2 2．(2012·石家庄质检)如图2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，则这束光进入棱镜后的光路图应为图3中的( )图2图33.(2013·杭州质检)如图4所示，匀质透明球体的球心为O ，半径为R ，置于真空中。
一条光线CD 平行于直径AOB 射向球体，若CD 与AOB 的距离H ＝ 32R ，光线从D 射入球体经一次反射后由E (图中未标出)再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c ，则( )图4A ．球体的折射率为n ＝2B ．球体的折射率为n ＝2 3C ．光线从D 点射入到从E 点射出球体的总时间为6R /cD．适当改变入射点的位置，光线进入球体后，可在球体内发生全反射现象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5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5C．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5.如图6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，下列说法正确的是()A．从a、b两点射出的单色光不平行图6B．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC面C．红光在玻璃中的传播速度比蓝光小D．从a点射出的单色光为蓝光，从b点射出的单色光为红光6.夏天海面上，下层空气的温度比上层低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射。
人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图7所示，则下列说法中正确的是()图7 A．海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B．海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物7.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去。
某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n> 2)组成，棱镜的横截面如图8所示。
一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是() 图8 A．平行于AC边的光线①B．平行于入射光线的光线②C．平行于CB边的光线③D．平行于AB边的光线④8.如图9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。
有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是( )图9A ．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9.DVD 光盘由塑料保护层和信息记录层组成。
如图10所示，激光束以入射角θ从空气入射到厚度为d 、折射率为n 的塑料保护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为a ，才能有效获取信息。
在保证a 不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度l (l ＝a ＋2b )，则( )图10A ．须满足sin θ＝nbb 2＋d 2B ．须满足sin θ＝dn b 2＋d 2C ．在θ和n 不变时，须减小dD ．在θ和d 不变时，须减小n10.(2011·浙江高考)“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 图11是超声波在肝外和肝内的传播速度)，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 ，入射角为 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 2iB.d 81－100sin 2i 10sin iC.d 81－100sin 2i 20sin iD.d 100－81sin 2i 18 sin i二、非选择题(本题共2小题，共40分)11．(20分)(2012·包头一模)如图12所示，一水池深为h ，一根长直木棍竖直地插入水底，棍露出水面部分的长度为L ，当太阳光与水平面夹角为60°斜射到水面时，求棍在水底的影子的长度。
(已知水的折射率为n )图1212．(20分)(2013·石家庄质检)如图13所示，某透明介质的截面为直角三角形ABC ，其中∠A ＝30°，AC 边长为L ，一束单色光从AC 面上距A 为L3的D 点垂直于AC 面射入，恰好在AB 面发生全反射。
已知光速为c ，求：图13(1)该介质的折射率n ；(2)该光束从射入该介质到第一次穿出经历的时间t 。
答 案限时集训(三十九)1．选A 用C 表示临界角，则有sin C ＝1n ，光在玻璃管中的传播速度为v ＝cn ，光在沿玻璃管轴线的方向上做匀速传播，所用时间为t ＝L v cos ⎝⎛⎭⎫π2－C ＝L v sin C ＝n 2Lc ，故A 正确。
2．选D 光线垂直AB 面射入，在到达AC 面上时入射角i ＝60°，因光线的临界角C 满足sin C ＝1n ，C ＝45°，i >C ，所以光线在AC 面发生全反射，选项A 错误；光线到达BC面上的入射角i ′＝30°，选项C 错误；由于i ′<C ，所以有部分光线从BC 面射出，还有部分光线经BC 面反射到AC 面上，此时入射角等于零度，光线垂直于AC 面射出，选项B 错误，D 正确。
3．选C 连接OD 并延长，作出法线，连接DB 作出折射光线，可知∠OBD ＝∠ODB ＝r ，设入射角为θ，则有θ＝2r ，sin θ＝H R ＝ 32，得θ＝60°，r ＝30°，由折射定律有n ＝sin θsin r＝ 3，则选项A 、B 错误；而DB ＝2R cos r ＝ 3R ，在球体内光速v ＝cn ，因出射光线刚好与入射光线平行，由对称性可知光在球体内传播的路程为s ＝2DB ＝23R ，故光在球体内的总时间为t ＝s v ＝6Rc，选项C正确；因光入射时的最大入射角为90°，最大折射角为临界角，故在球体内的最大入射角为临界角，光在球体内不会发生全反射，则选项D 错误。
4．选AD 由图知单色光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，那么单色光1的波长小于单色光2的，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及单色光1的折射率大知，D 项对。
5．选B 等腰三棱镜如题图放置可认为是平行玻璃砖，不改变光的传播方向，选项A 错，B 对；红光频率低于蓝光，故红光速度大于蓝光，C 错；蓝光的折射率大，故b 点应该是蓝光，D 错。
6．选AC 由全反射原理和图示光线的偏折方向可知，海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，A 是蜃景，B 是景物，故选项A 、C 正确。
7．选B 光线经两次全反射后平行于入射光线射出，选B 。
8．选B 在水平面内以O 为圆心沿逆时针方向缓慢转动玻璃砖，光线发生如图所示的折射，折射程度最大的是紫光，折射程度最小的是红光，因此左红右紫，随着转动，紫光的折射角最先达到90°，因此紫光最先发生全反射，最先消失，B 项正确。
9．选AC 设折射角为α，则n ＝sin θsin α＝sin θbb 2＋d 2，则sin θ＝nbb 2＋d 2，A 正确，B 错误；在θ和n 不变时，减小d ，则b 会相应减小，l 会减小，C 正确；θ和d 不变时，减小n ，则折射角又会增大，l 会增大，D 错误。
10.选D 画出波的传播示意图，如图所示，则有 sin isin α＝v 1v 2＝10.9，得sin α＝0.9sin i 。
由几何关系得tan α＝ d 2h， 即0.9sin i 1－(0.9sin i )2＝d2h，所以h ＝ d 100－81sin 2i18sin i ，选项D 正确。
11．解析：依题意画出如图所示的示意图，且AO 长为L ，因∠AO ′O ＝60°，所以BC ＝O ′O ＝L tan 30°＝33L 因为sin 30°sin r ＝n所以sin r ＝sin 30°n ＝12nCD ＝h tan r ＝h sin r cos r ＝h sin r1－sin 2r ＝h4n 2－1所以棍在水底的影子长为 BD ＝BC ＋CD ＝33L ＋h 4n 2－1。
答案：33L ＋h 4n 2－112．解析：(1)由于光线垂直于AC 面射入，故光线在AB 面上的入射角为30°，由题意知，光线恰好在AB 面上发生全反射，由全反射条件可求得：n ＝1sin θ＝1sin 30°＝2(2)由图可知，DF ＝AD tan 30°＝3L9FE ＝2DF ＝23L9EG ＝EC cos 30°＝3L6故光在介质中的传播距离为：s ＝DF ＋FE ＋EG ＝3L 2光在该介质中的传播速度：v ＝c n ＝c2光在介质中的传播时间：t ＝s v ＝3Lc答案：(1)2 (2)3L c。