2017届高三物理一轮总复习(选修3_4)2.1光的折射全反射课时作业新人教版

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人教版高中物理选修3-4光的反射和折射练习及答案.doc

高中物理学习材料唐玲收集整理光的反射和折射练习及答案光的直线传播1．下列现象中能说明光是沿直线传播的是(A) 小孔成像 (B) 日食、月食(C) 海市蜃楼 (D) 射击中的三点一线解：（ABD）“海市蜃楼”现象说明光在不均匀介质（密度不一样的各空气层）中会发生折射，以至于全反射现象。

（在后面将了解到全反射）沙漠中，在沙面上方较高处的空气层比贴近沙面的空气层受热少，密度较大。

这样，沙面上的空气形成了上密下疏的状况。

从远处景物—绿树射来的光线穿过着上密下疏的空气层时就要发生折射，入射角逐渐增大，当达到临界角时，就会发生全反射，应而看到湖水得倒影，见图：空气层高，温度高，（空气导热不好）密度小，折射率小空气层较接近海面，温度低，（水海面上的“海市蜃楼”的形成过程也是上述道理。

见上图。

2．关于日食和月食的说法正确的是(A) 日全食是在地球的本影中发生的(B) 日环食是在月球的伪本影中发生的(C) 月偏食是在地球的半影区中发生的(D) 月偏食是在地球的本影区中发生的解：（BD ）日食不再说了，月蚀是怎么会事呢？月球本身不是光源，反射太阳光而被我们看见。

发生月蚀时，太阳、地球、月球几近排在一条直线上，太阳照射地球在地球后面留下影子，有半影区和本影区，当月球一部分进入半影区时，有一部分太阳光被挡住，但月球向着地球的一面仍能反射另一部分太阳光而被我们看见，此时月球比平常略暗；当月球一部分进入本影区，一部分在半影区，则进入本影的部分不反射任何太阳光，为全黑，如图所示。

因此，月偏食是在月球一部分进入本影区，一部分在半影区时发生的；当月球全部进入本影区时，发生月全食。

注意：关键是我们总是在地球上观察！3．如图所示，小球位于距墙MO 和地面NO 等远的一点A ，在球的右边紧靠小球有一点光源S. 当小球以速度v 水平抛出后，恰好落在墙角O 处，当小球在空中运动时，在墙上就有球的影子由上向下运动，其影子中心的运动是(A) 匀速直线运动(B) 初速度为零的匀加速直线运动，加速度小于g(C) 自由落体运动 (D) 变加速运动解：（A ）设光源（即小球初始位置）到墙的距离为d,小球的影子在位置1；当小球经过时间t 下落到某一位置时，光照着它在墙上留下的影子在位置2；1、2两个位置之间的距离可以这样求出：太阳地球月球 M AS v 1 23θ在三角形12A 中，S 12=d ·tan θ而由平抛运动的知识我们知道，tan θ=t v gt 0221=02v gt 因此，S 12=d ·tanθ=02v dgt也就是说，影子的位移与时间成正比！当然，它对应的运动应为匀速直线运动。

人教版高中物理选修3-4光的反射和折射练习及答案

高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）光的反射和折射练习及答案光的直线传播1．下列现象中能说明光是沿直线传播的是(A) 小孔成像(B) 日食、月食(C) 海市蜃楼(D) 射击中的三点一线解：（ABD）“海市蜃楼”现象说明光在不均匀介质（密度不一样的各空气层）中会发生折射，以至于全反射现象。

（在后面将了解到全反射）沙漠中，在沙面上方较高处的空气层比贴近沙面的空气层受热少，密度较大。

这样，沙面上的空气形成了上密下疏的状况。

从远处景物—绿树射来的光线穿过着上密下疏的空气层时就要发生折射，入射角逐渐增大，当达到临界角时，就会发生全反射，应而看到湖水得倒影，见图：海面上的“海市蜃楼”的形成过程也是上述道理。

见上图。

因此，月偏食是在月球一部分进入本影区，一部分在半影区时发生的；当月球全部进入本影区时，发生月全食。

注意：关键是我们总是在地球上观察！3．如图所示，小球位于距墙MO 和地面NO 等远的一点A ，在球的右边紧靠小球有一点光源S. 当小球以速度v 水平抛出后，恰好落在墙角O 处，当小球在空中运动时，在墙上就有球的影子由上向下运动，其影子中心的运动是(A) 匀速直线运动(B) 初速度为零的匀加速直线运动，加速度小于g(C) 自由落体运动 (D) 变加速运动解：（A ）设光源（即小球初始位置）到墙的距离为d,小球的影子在位置1；当小球经过时间t 下落到某一位置时，光照着它在墙上留下的影子在位置2；1、2两个位置S之间的距离可以这样求出：在三角形12A 中，S 12=d ·tan θ而由平抛运动的知识我们知道，tan θ=t v gt0221=02v gt 因此，S 12=d ·tan θ=2v dgt也就是说，影子的位移与时间成正比！当然，它对应的运动应为匀速直线运动。

【师说】2017届高三物理一轮总复习 (选修3-4)2.1 光的折射全反射课件新人教版

[要点回顾] 知识点一光的折射 1．光的折射光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象．
2．光的折射定律 (1)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． sinθ1 (2)表达式：＝n12，式中 n12 是比例常数． sinθ2 (3)光的折射现象中，光路是可逆的．
(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都要从该表面射出，则入射光束在 AB 上的最大宽度为多少？ 3 (2)一细束光线在 O 点左侧与 O 相距 R 处垂直于 AB 从下方入 2 射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．
【解析】 (1)在 O 点左侧，设从 E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角 θ，则 OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图： 1 由全反射条件有 sinθ＝ ① n 由几何关系有 OE＝Rsinθ② 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为 l＝2OE③ 联立①②③式，代入已知数据得 l＝ 2R④
(1)如图所示，用 4 个图钉将白纸钉在绘图板上． (2)在白纸上画一条直线 aa′作为界面．过 aa′上的一点 O 画出界面的法线 NN′，过 O 点画一条射线 AO 作入射光线．
(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边跟 aa′对齐，画出玻璃砖的另一边 bb′. (4)在射线 AO 上插上两枚大头针 P1、P2，透过玻璃砖观察大头针 P1、P2 的像调整视线方向，直到 P2 挡住 P1 的像．再在观察的这一侧即光线的出射面 bb′一侧插两枚大头针 P3、P4，使 P3 挡住 P1、P2 的像， P4 挡住 P3 及 P1、P2 的像，记下 P3、P4 的位置． (5)移去玻璃砖和大头针，连接 P3、P4 并延长交 bb′于 O′，射线 O′B 就代表了沿 AO 方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向． (6)连接 OO′，线段 OO′就代表了沿 AO 方向入射的光线在玻璃砖中的传播方向，入射角 θ1＝∠AON，折射角 θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值．

高考物理一轮复习讲义 2.1 光的折射、全反射新人教版选修3-4

选修3－4 第二章光电磁波相对论第1讲光的折射、全反射对应学生用书P1871．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象． 2．折射定律(1)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：sin θ1sin θ2＝n 12，式中n 12是比例常数．3．折射率(1)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．(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)计算公式：n ＝c v，因v <c ，故任何介质的折射率总大于1.1．玻璃三棱镜对光路的控制如图光线两次折射均向底面偏折． 2．各种色光的比较3.1.(1)定义：光从光密介质向光疏介质，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光从光密介质射向光疏会介质．②入射角大于等于临界角．(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．2．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射注意事项1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针要插得竖直，且间隔要大些．3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．数据处理(1)计算法：计算每次折射率n，求出平均值n.(2)图象法(3)单位圆法1．(2012·唐山月考)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退．对此现象正确的解释是( )．A ．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的折射造成的B ．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C ．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D ．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射解析酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射．答案 D2．(2011·山东济宁月考)很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是( )．解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故C 正确．答案 C图2－1－13．一束白光从顶角为θ的一边以比较大的入射角i 射入并通过三棱镜后，在屏P 上可得到彩色光带，如图2－1－1所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( )．A ．红光最先消失，紫光最后消失B ．紫光最先消失，红光最后消失C ．紫光最先消失，黄光最后消失D ．红光最先消失，黄光最后消失解析作出白光的折射光路图，可看出，白光从AB 射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面AC 时的入射角较大，且因紫光折射率大，sin C ＝1n，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i 的减小，进行入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射，且不从AC 面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC 面射出．答案 B图2－1－24．“城市让生活更美好”是2010年上海世博会的口号，在该届世博会上，光纤通信网覆盖所有场馆，为各项活动提供了安全可靠的通信服务．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图2－1－2所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2，光在空气中的传播速度为c ，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t ，则下列说法中正确的是(图中所示的φ为全反射的临界角，其中sin φ＝n 2n 1)( )．A ．n 1>n 2，t ＝n 1L n 2cB ．n 1>n 2，t ＝n 12Ln 2cC ．n 1<n 2，t ＝n 1L n 2cD ．n 1<n 2，t ＝n 12Ln 2c解析刚好发生全反射的条件是入射角等于临界角，注意光是在玻璃芯中传播的，而不是在空气中传播的．传播距离为x ＝L sin φ＝n 1L n 2，传播速度为v ＝c n 1，故传播时间为t ＝x v ＝n 1Ln 2cn 1＝n 12L n 2c. 答案B图2－1－35．(2011·全国卷Ⅰ，16)如图2－1－3所示，雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )．A ．紫光、黄光、蓝光和红光B ．紫光、蓝光、黄光和红光C ．红光、蓝光、黄光和紫光D ．红光、黄光、蓝光和紫光解析由于太阳光经过小水滴时，经过两次折射，一次反射，在进入小水滴后就被分解成七色光，这七色光再经过水滴内表面反射进入我们的视角，形成七彩的虹，通过比较第一次折射可以看出，入射角均相同，a 光的折射角r 最小而d 光的折射角r 最大，根据其折射率n ＝sin i sin r知水对a 光的折射率最大，而对d 光的折射率最小，再由在同种介质中，紫光折射率最大而红光折射率最小可判断只有B 选项正确．答案B图2－1－46．一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图2－1－4为过轴线的截面图，调整入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射．已知水的折射率为43，求sin α的值．解析当光线在水面恰好发生全反射时，有sin C ＝1n，①当光线从左侧射入时，由折射定律得 sin αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－C ＝n ，② 联立①②式，代入数据可得sin α＝73.答案73对应学生用书P189考点一折射定律的理解及应用【典例1】一半径为R 的14球图2－1－5体放置在水平桌面上，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2－1－5所示，已知入射光线与桌面的距离为32R .求出射角θ.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，右图中的角θ1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 ＝θ1.又由△OBC 知sin θ1＝32①设光线在C 点的折射角为θ2，由折射定律得sin θ1sin θ2＝3②由①②式得θ2＝30°③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角θ3(见上图)为30°，由折射定律得sin θ3sin θ＝13.因此sin θ＝32，解得θ＝60°.答案 60° 【变式1】发出白光的细线光源ab 长度为图2－1－6l 0，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如图2－1－6所示．现考虑线光源ab 发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l 1表示红光成的像的长度，l 2表示蓝光成的像的长度，则( )．A ．l 1<l 2<l 0B ．l 1>l 2>l 0C ．l 2>l 1>l 0D ．l 2<l 1<l 0解析如图所示，由于蓝光折射率比红光折射率大，则同一点发出的光经过水面折射时，蓝光比红光偏折角大，则沿反方向延长线所成虚像的长度比较小，则l 2<l 1<l 0.答案 D考点二光的折射、全反射的综合应用【典例2】 (2011·全国卷)图2－1－7一半圆柱形透明物体横截面如图2－1－7所示，地面AOB 镀银，O 表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M 点入射，经过AB 面反射后从N 点射出．已知光线在M 点的入射角为30°，∠MOA ＝60°，∠NOB ＝30°.求：(1)光线在M 点的折射角； (2)透明物体的折射率．解析 (1)如图，透明物体内部的光路为折线MPN ，Q 、M 点相对于底面EF 对称，Q 、P 和N 三点共线．设在M 点处，光的入射角为i ，折射角为r ，∠OMQ ＝a ，∠PNF ＝β，根据题意有α＝30°.①由几何关系得：∠PNO ＝∠PQO ＝r ，于是β＋r ＝60°② 且α＋r ＝β.③由①②③式得r ＝15°④ (2)根据折射率公式有 sin i ＝n sin r ．⑤由④⑤式得n ＝6＋22.答案 (1)15° (2)6＋22(1)解答光学问题应先准确画出光路图．(2)用光发生全反射的条件来判断光是否已经发生全反射．(3)在处理光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系．【变式2】(2011·长治月考)图2－1－8一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H ，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图2－1－8所示．求：(1)这种液体的折射率； (2)液体表面亮斑的面积．解析 (1)由图知，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝45° n ＝sin θ2sin θ1＝2＝1.414. (2)若发生全反射，入射角C 应满足sin C ＝1n解得C ＝45° 亮斑半径R ＝H tan C ＝H亮斑面积S ＝πH 2.答案 (1)1.414 (2)πH 2考点三测定玻璃的折射率【典例3】某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，图2－1－9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2－1－9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．解析 (1)本题意在考查学生对入射角、折射角、折射率的理解和应用．光线由空气射入玻璃的入射角i ＝π2－θ1，折射角r ＝π2－θ2，由折射率的定义可得：n ＝sin i sin r ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－θ1sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－θ2＝cos θ1cos θ2，根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小．答案 (1)cos θ1cos θ2(或－θ1－θ2) (2)大【变式3】(2011·天津卷，9)某同图2－1－10学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图2－1－10中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出________，即可计算玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n ＝________.解析光线指向圆心入射时不改变传播方向，恰好观察不到P 1、P 2的像时发生全反射，测出玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ，此时入射角θ即为全反射临界角，由sin θ＝1n得n＝1sin θ. 答案玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ1sin θ对应学生用书P190图2－1－111．(2010·全国卷Ⅰ，20改编)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2－1－11所示，下列说法正确的是( )．A ．单色光1的波长大于单色光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解析由题图可知，光线1的折射率大，频率高，波长小，在介质中传播速度小，因而产生全反射的临界角小．选项A 错误，D 正确，B 错误．设玻璃板的宽度为d ，由n ＝sin θ1sin θ2，在玻璃板中传播的距离l ＝d cos θ2，传播的速度v ＝c n ，所以光在玻璃板中传播的时间t ＝lv＝d sin θ1c sin θ2cos θ2＝2d sin θ1c sin 2θ2，光线1的折射角小，所经历的时间应该长，选项C 错误．答案 D图2－1－122．(2009·浙江高考改编)如图2－1－12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θ＝30°，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，波长变大D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行解析在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，可知C 错误；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错误．答案 A3．(2011·安徽卷，15)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：n ＝A ＋B λ2＋Cλ4，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2－1－13所示，则( )．图2－1－13A ．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 处是红光解析可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a 为红光，而紫光折射率最大，所以d 为紫光．答案 D图2－1－144．(2011·福建卷，14)如图2－1－14所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方．一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O 点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A 向B 缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )．A ．减弱，紫光B ．减弱，红光C ．增强，紫光D ．增强，红光解析因n 红<n 紫，再由临界角公式sin C ＝1n可得，C 红>C 紫，因此当增大入射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光的入射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐增强，故应选C.答案C图2－1－155．(2011·浙江卷，17)“B 超”可用于探测人体内脏的病变状况，右图2－1－15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 ，入射角是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 i C.d 81－100sin 2i 20sin i D.d 100－81sin 2i18sin i解析如图所示，根据光的折射定律有 sin i sin θ＝n 1n 2＝v 1v 2由几何关系知sin θ＝d2⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22＋h 2以上两式联立可解得h ＝d 100－81sin 2i18sin i，故选项D 正确．答案 D图2－1－166．(2011·海南卷)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 ，尾部下端Q 略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s 1＝0.8 m 处有一浮标，示意如图2－1－16所示．一潜水员在浮标前方s ＝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，此处看不到船尾端Q ；继续下潜Δh ＝4.0 m ，恰好能看见Q .求：(1)水的折射率n ；(2)塞艇的长度l .(可用根式表示)解析 (1)设过P 点的光线恰好被浮标挡住时，入射角、折射角分别为：α、β，则：sin α＝s 1s 12＋h 12，①sin β＝s 2s 22＋h 22，②n ＝sin αsin β.③由①②③得：n ＝43.(2)潜水员和Q 点连线与水平方向夹角刚好为临界角C ，则：sin C ＝1n ＝34， ④ tan C ＝h 2＋Δhs 1＋s 2＋l .⑤由④⑤得：l ＝⎝⎛⎭⎪⎫873－3.8m≈3.3 m. 答案 (1)43(2)3.3 m对应学生用书P299图2－1－171．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图2－1－17所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是( )．A ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D ．频率越大的光在光纤中传播的速度越大解析光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A 对、B 错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C 、D 错．选A.本题容易．答案 A图2－1－182．如图2－1－18所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC ，∠A 为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为( )．A.62B. 2C.32D. 3解析根据折射率定义有，sin ∠1＝n sin ∠2，n sin ∠3＝1，已知∠1＝45°又∠2＋∠3＝90°，解得：n ＝62.答案 A图2－1－193．如图2－1－19所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r .现有一束单色光垂直于水平端面A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B 射出．设透明柱体的折射率为n ，光在透明柱体内传播的时间为t ，若真空中的光速为c ，则( )．A ．n 可能为 3B ．n 可能为1.2C ．t 可能为2 2r cD ．t 可能为4.8rc解析只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如图所示．根据全反射可知临界角C ≤45°，再根据n ＝1sin C可知n ≥2；光在透明柱体中运动路程为L ＝4r ，运动时间为t ＝L v＝4nr c，则t ≥42rc，B 、C 、D 错误，A 正确．答案 A图2－1－204．如图2－1－20所示，有两束颜色相同的、间距为d 的平行细光束以相同的入射角射到成θ 角的平行玻璃砖上表面，则从玻璃砖下表面射出的光线( )．A ．仍是平行光，但宽度大于dB ．仍是平行光，但宽度小于dC ．成为会聚光束D ．成为发散光束解析本题考查光的折射定律，意在考查光线进入平行玻璃砖时的光的传播规律．入射光穿过平行玻璃砖的出射光线仍和入射光线平行，但相对于入射光线会靠近法线偏折，所以两条出射光线仍平行，光线的距离减小，B 正确．答案 B图2－1－215．如图2－1－21所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC 和A 1B 1C 1，∠A ＝∠A 1＝30°，AC 面和A 1C 1面平行，且A 、B 1、C 1在一条直线上，放置在空气中，一单色细光束O 垂直于AB 面入射，光线从右面的三棱镜射出时，出射光线方向与入射光线O 的方向________(填“平行”或“不平行”)．若玻璃的折射率n ＝3，AC 1两点间的距离为d ，光线从右面的三棱镜A 1B 1面上的b 点(图上未画)射出，则a 、b 两点间的距离s ＝________.解析 AC 与A 1C 1间的空气相当于平行板玻璃砖，光线穿过平行板玻璃砖，出射方向与原入射方向平行．sin α＝n sin 30°，∠dce ＝α－30°＝30°，∠dec ＝30°，ab ＝d cos 30°＝32d . 答案平行32d图2－1－226．如图2－1－22所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出．①求该玻璃棒的折射率． ②若将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．解析如图所示单色光照射到EF 弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得C ＝45°①由折射定律得n ＝sin 90°sin C②联立①②式得n ＝ 2 答案 ① 2 ②能7．如图2－1－23所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上图2－1－23垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点．(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量，则玻璃砖的折射率可表示为 . (2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)．答案 (1)l 1和l 3 n ＝l 1l 3(2)偏大图2－1－248．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2－1－24所示．(1)在本题的图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________，________，在图上标出它们． (3)计算折射率的公式是________．解析 (1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′.则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin θ1sin θ2；(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG，则n＝EFOE GH OG＝EF ·OGOE ·GH )．答案见解析图2－1－259．在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯视图如图2－1－25所示，O 为半圆的圆心．甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率，进行了如下实验．他们分别站在A 、O 处时，相互看着对方，然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动，到达B 、C 处时，甲刚好看不到乙．已知半圆柱体的半径为R ，OC ＝0.6R ，BC ⊥OC ，则半圆柱形透明物体的折射率为多少？解析设∠OBC ＝θ，透明物体的折射率为n ，则sin θ＝OC R ＝0.6，sin θ＝1n ，n ＝53.答案 53图2－1－2610．(2011·海南海口模拟)一束光波以45°的入射角，从AB 面射入如图2－1－26所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n ＝ 2.试求光进入AB 面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路．解析 sin r ＝sin i n ＝222＝12，r ＝30°由sin C ＝1n ＝22，得C ＝45°.光在AC 面发生全反射，并垂直BC 面射出．答案 r ＝30° 光路图(见右图)图2－1－2711．如图2－1－27所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃(上、下表面平行)的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光．关于这两束单色光，下列说法中正确的是( )．A ．此玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率B ．在此玻璃中a 光的全反射临界角小于b 光的全反射临界角C ．在此玻璃中a 光的传播速度大于b 光的传播速度D ．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a 光的干涉条纹间距比b 光的宽解析本题考查光的折射．根据n ＝sin θ1sin θ2，θ1为入射角，θ2为折射角，可知玻璃对a光折射率大，故A 选项错误；由临界角公式sin C ＝1n，可知折射率大的临界角小，故B 选项正确；由n ＝c v 得v ＝c n，折射率大的传播速度小，故C 选项错误；根据光的频率越大，折射率越大，对应光的波长越短，所以a 光波长短；再根据条纹间距Δx ＝l dλ，故知a 光的干涉条纹间距比b 光的窄，故D 选项错误．答案 B12．麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波．(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图2－1－28甲所示，求该光波的频率．(2)图乙表示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．图2－1－28解析 (1)设光在介质中的传播速度为v ，波长为λ，频率为f ，则f ＝vλ①v ＝c n② 联立①②式得f ＝c n λ③ 从波形图上读出波长λ＝4×10－7m ，代入数据解得f ＝5×1014Hz ④答案 (1)5×1014Hz (2)光路图如图所示图2－1－2913．如图2－1－29所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n ＝ 2.一束单色光与界面成θ＝45°角射到玻璃砖表面上，进入玻璃砖后经下表面反射，最后又从玻璃砖上表面射出，已知光在真空中的传播速度c ＝3.0×108m/s ，玻璃砖厚度d ＝ 3 cm.求该单色光在玻璃砖中传播的速度和传播的路程．解析光路图如右图所示由n ＝c v 得：v ＝c n ＝322×108m/s由折射定律n ＝－θsin θ1sin θ1＝12，θ1＝30°光在玻璃中传播的路程s ＝2dcos 30°＝4 cm.答案 322×108m/s 4 cm。

高考物理一轮总复习实验、探究测定玻璃的折射率课时作业新人教版选修34

课时作业(五十四) 实验、探究：测定玻璃的折射率1．某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图所示，则( )第1题图A．AO与O′B两条直线平行B．AO与O′B两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响2．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．第2题图(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________(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．3．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa ′、bb ′为界面画光路图．① ② ③第3题图(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．4．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上；②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa ′和bb ′；④在aa ′上选择一点O ，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角θ1，分别为0°、30°、45°的入射光线；⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角θ2；⑥按公式分别计算sin θ1sin θ2，取三个值的算术平均值． (1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________；(2)应改正为____________________________________________________________________________________________________________________________________________.5．如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P 1、P 2、P 3、P 4四枚大头针时，P 3、P 4恰可挡住P 1、P 2所成的像，则该玻璃砖的折射率n ＝______.有一同学把大头针插在P ′1、P ′2位置时，沿着P 4、P 3的方向看不到大头针的像．其原因是________________________________________________________________________．第5题图6．学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2.同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值．这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：第6题图(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两位置______处所对应的折射率大．(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为______．7．一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)．用P1、P2的连线表示入射光线．第7题图(1)为了测量玻璃的折射率，应如何正确使用大头针P3、P4.________________________________________________________________________.试在题图中标出P3、P4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针，试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．________________________________________________________________________.(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________________________________________________________________________.8．如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白．(1)用________测出广口瓶瓶口内径d.(2)在瓶内装满水．(3)将刻度尺沿瓶口边缘________插入水中．(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像B′恰与A点的像相重合．(5)若水面恰与直尺的C点相平，读出____________和____________的长度．(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率为n＝____.第8题图课时作业(五十四) 实验、探究：测定玻璃的折射率1.BD 【解析】如题图所示，在界面a a′上的折射现象中，由折射定律n ＝sin θ1sin θ2，可知若aa′∥bb′，则有θ2＝θ3，因此θ1＝θ4，入射光线AO 与出射光线O′B 平行；若aa′不平行于bb′，则有θ2≠θ3，因此θ1≠θ4，AO 与O ′B 不平行，选项B 正确．在具体实验中，折射光线OO′的确定不受与aa′与bb′是否平行的影响，实验方法、步骤无误，选项D 正确．2.(1)cos θ1cos θ2(2)大【解析】 (1)根据折射率定义可知 n ＝sin （90°－θ1）sin （90°－θ2）＝cos θ1cos θ2.(2)玻璃砖宽度大些，光线穿过时的侧移量就会大些，故折射光线的偏折角会大些，测量时误差会小．3.(1)偏小 (2)不变 (3)可能偏大、可能偏小、可能不变【解析】用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变．4.见解析【解析】 (1)有错误或不妥之处的是③④⑤. (2)③中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0°以外的三组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上．5.1.73 经过P 1′P 2′的光线在MN 处发生全反射【解析】由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.所以n ＝sin θ1sin θ2＝3≈1.73.当光由玻璃射入空气时，若θ1≥C ，则发生全反射，而sin C ＝1n ＝33，当针插在P 1′P 2′时，入射角θ1＝60°>C ，已发生全反射． 6.(1)1.73 (2)P 4 (3)1 【解析】本题考查利用插针法测定液体的折射率和对折射率的理解．第7题图7．(1)如图所示 (2)见解析 (3)sin θ1sin θ2【解析】 (1)在bb′一侧观察P 1、 P 2(由P 1、P 2发出的光经bb′折射，再经aa′反射，最后经bb′折射后射出)的像，在适当的位置插上P 3，使得P 3挡住P 1、 P 2的像(在一条直线上)；再插上P 4，让它挡住P 2(或 P 1)的像和P 3.如图所示．(2)①过P 1、 P 2作直线与bb′交于O ； ②过P 3、 P 4作直线与bb′交于O′； ③利用刻度尺找到OO′的中点M ； ④过O 点作bb′的垂线CD ，过M 点作bb′的垂线与aa′相交于N 点，如图所示，连结ON ； ⑤∠P 1OD ＝θ1，∠CON＝θ2. (3)n ＝sin θ1sin θ28.(1)刻度尺 (3)竖直 (5)AC AB(6)d 2＋AC 2d 2＋（AB －AC ）2 【解析】本题为测材料折射率的变式题，运用光的反射和折射所成虚像的重合，巧妙地求出材料的折射率．由光路图知：sin θ1＝d d 2＋BC 2 sin θ2＝d d 2＋AC 2.结论便不难得出。

高考物理一轮复习3光的折射全反射课时作业新人教版选修3_4

高考物理一轮复习3光的折射全反射课时作业新人教版选修3_4基本技能练1．(2014·浙江暨阳联考)有经验的捕鱼人都知道，如果在岸上把鱼枪射向水中的目标是射不中鱼的，这是因为鱼反射的光在通过水面时发生了折射。

不考虑光的频率不同对折射率的影响，下列说法正确的是( ) A．要让鱼枪射中鱼，必须瞄准鱼的上方发射B．如果用高能激光笔照射水中的鱼，那么只要对准鱼在水中的像即可照到鱼C．捕鱼人在岸上不同的位置看到的鱼的位置不变D．由于全反射现象，人只要离开鱼一定的水平距离，鱼反射出的光就不会到达捕鱼人的眼睛解析根据光的折射定律，岸上的人看到的是鱼的像，像的位置比实物浅一点，故选项A错；用高能激光笔照射水中的鱼，遵循光的折射定律，只要对准鱼在水中的像即可照到鱼，故选项B对；在岸上不同位置观察到的鱼的位置不同，故选项C错；根据全反射条件，水中的鱼能看到范围在180°内的水面上的物体，所以由光路的可逆性可知，不论人离开鱼多远，人均能看到鱼，故选项D错。

答案 B2．如图1所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经折射后，汇聚在屏上同一点，若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列判断正确的有( )图1A．n1<n2，a为蓝光，b为红光B．n1<n2，a为红光，b为蓝光C．n1>n2，a为红光，b为蓝光D．n1>n2，a为蓝光，b为红光解析由于红光的频率低于蓝光的频率，有n1＜n2，由光路图可知，a为蓝光，b为红光，A正确。

答案 A3.在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。

光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。

光盘截面示意如图2所示，若入射的红、蓝混合激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。

下列说法中正确的是( )图2A ．图中光束①是蓝光，光束②是红光B ．对同一小孔，光束①的衍射现象更明显C ．在透明介质层中光束①比光束②传播得更快D ．若光束①、②以相同且逐渐增大的入射角从透明介质层射向空气中，则光束②先发生全反射解析由蓝光的频率大于红光的频率可知，蓝光的折射率大于红光的折射率，由题图可知，光束①是蓝光，光束②是红光，故A 正确；由于红光波长较长，红光更容易发生衍射现象，故B 错误；根据v ＝c n可得出，在透明介质层中光束①比光束②传播得更慢，故C 错误；根据全反射条件sin C ＝1n易知，光束①、②以相同且逐渐增大的入射角从透明介质层射向空气中时，光束①先发生全反射，D 错误。

高考物理总复习选考部分第4讲光的折射全反射课时

【与名师对话】高考物理总复习选考部分第4讲光的折射全反射课时作业新人教版选修3-41．如图所示，光在真空和介质的界面MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( )A ．光是从真空射向介质B ．介质的折射率约为1.73C ．光在介质中的传播速度约为1.73×108m/s D ．反射光线与折射光线成60°角解析：因为折射角大于入射角，所以光是从介质射向真空的，选项A 错误；据折射率公式n ＝sin60°sin30°，所以n ≈1.73，选项B 正确；再由折射率n ＝c v，代入数据得v ≈1.73×108m/s ，选项C 正确；反射光线与折射光线成90°角，选项D 错误．答案：BC2.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解析：由题图可知，单色光1的折射角小，由n ＝sin θ1sin θ2可知，单色光1的折射率大．由n ＝c v 和sin C＝1n可知，单色光1在玻璃中传播速度较小，临界角较小，选项B 错误，选项D 正确．单色光1的折射率大，频率大，波长短，选项A 正确．设玻璃板的厚度为d ，则光在玻璃中传播的路径长度为l ＝d cos θ2，又n ＝sin θ1sin θ2，n ＝c v ，则v ＝c sin θ2sin θ1，所以光通过玻璃的时间t ＝l v ＝2d sin θ1c sin2θ2，所以单色光1通过玻璃板所需时间较长，选项C 错误．答案：AD3．(2013·四川卷)光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知( ) A ．折射现象的出现说明光是纵波 B ．光总会分为反射光和折射光C ．折射光与入射光的传播方向总是不同的D ．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同解析：光属于电磁波，是一种横波，另外光的折射现象的出现不能说明光是纵波，故A 选项错误；当光从光密介质射向光疏介质，且入射角足够大时，会在分界面处发生全反射现象，此时只有折射光线而反射光线消失，故B 选项错误；当光垂直射到两种不同介质的分界面时，折射光线与入射光线的传播方向是相同的，故C 选项错误；当光射到两种不同介质的分界面时会发生折射现象，这是因为不同介质对光的(绝对)折射率n ＝c v不同，即光在不同介质中的传播速度不同，故D 选项正确．答案：D4．(2013·石家庄模拟)如右图所示，a ，b 为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO ′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N 点，入射点A ，B 到N 点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P 点，则下列说法正确的是( )A ．在真空中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度B ．在玻璃中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度C ．同时增大入射角(入射角始终小于90°)，则a 光的下表面先发生全反射D ．对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比b 光的干涉条纹宽解析：各种光在真空中的光速相同，选项A 错误；根据题图，入射角相同，a 光的折射角较大，所以a 光的折射率较小，再根据关系式n ＝c /v 可得，光在介质中的光速v ＝c /n ，可见，a 光的折射率较小，其在介质中的光速较大，选项B 错误；根据临界角公式C ＝arcsin 1n可知，a 光的折射率较小，临界角较大，b 光在下表面先发生全反射，选项C 错误；a 光的折射率较小，波长较长，根据公式Δx ＝l dλ可知，对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比b 光的干涉条纹宽，选项D 正确．本题答案为D.答案：D5．(2013·安徽六校联考)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是( )A ．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B ．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C ．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D ．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大解析：光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，本题中，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为h ，光的临界角为C ，则光能够照亮的水面面积大小为S ＝π(h tan C )2，可见，临界角越大，照亮的面积越大，各色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红光照亮的水面面积较大．本题答案为D.答案：D6．如右图所示，从点光源S 发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab 间形成一条彩色光带，下面的说法中正确的是( )A ．a 侧是红色光，b 侧是紫色光B ．在真空中a 侧光的波长小于b 侧光的波长C ．三棱镜对a 侧光的折射率大于对b 侧光的折射率D ．在三棱镜中a 侧光的传播速率大于b 侧光的传播速率解析：a 侧光的偏折大，折射率大，肯定是紫色光，b 侧是红色光，选项A 错误，C 正确；在真空中，紫色光的波长小于红色光的波长，所以选项B 正确；在三棱镜中a 侧光的折射率n 最大，根据关系式v ＝c /n ，其在三棱镜中的传播速率小于b 侧光的传播速率，选项D 错误．本题答案为BC.答案：BC7.(2013·温州模拟)如右图所示，有两束颜色相同的、间距为d 的平行细光束以相同的入射角射到成θ角的平行玻璃砖上表面，则从玻璃砖下表面射出的光线( )A ．仍是平行光，但宽度大于dB ．仍是平行光，但宽度小于dC ．成为会聚光束D ．成为发散光束解析：本题考查光的折射定律，意在考查光线进入平行玻璃砖时的光的传播规律．入射光穿过平行玻璃砖的出射光线仍和入射光线平行，但相对于入射光线会靠近法线偏折，所以两条出射光线仍平行，光线的距离减小，B 正确．答案：B8．(2013·浙南、浙北部分学校联考)如右图所示，将一个折射率为n 的透明长方体放在空气中，矩形ABCD 是它的一个截面，一单色细光束入射到P 点，入射角为θ，AP ＝12AD ，则( )A ．若要使光束进入长方体后能射至AD 面上，角θ的最小值为arcsin 12nB ．若要使光束进入长方体后能射至AD 面上，角θ的最小值为arcsin 55n C ．若要此光束在AD 面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin55n <θ≤arcsin n 2－1 D ．若要此光束在AD 面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 255n <θ≤arcsin n 2－1解析：当折射光线刚好射到D 点时角θ最小，如图甲所示，根据几何关系有sin i ＝55，所以n ＝sin θsin i，sin θ＝n sin i ＝55n ，即θ＝arcsin 55n ，选项A 错误，B 正确；设入射角为θ1时，此光束在AD 面上刚好发生全反射，如图乙所示，sin C ＝1/n ，sin i 1＝sin(90°－C )＝cos C ＝n 2－1n，sin θ1＝n sin i 1＝n 2－1，所以θ1＝arcsin n 2－1，考虑到折射光还要射到AD 上，选项C 正确，D 错误．本题答案为BC.答案：BC9．如右图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r .现有一束单色光垂直于水平端面A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B 射出．设透明柱体的折射率为n ，光在透明柱体内传播的时间为t ，若真空中的光速为c ，则( )A ．n 可能为 3B ．n 可能为2C ．t 可能为22rcD ．t 可能为4.8rc解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如图所示．根据全反射可知临界角C ≤45°，再根据n ＝1sin C 可知n ≥2；光在透明柱体中运动路程为L ＝4r ，运动时间为t ＝L v ＝4nrc，则t ≥42rc，C 、D 错误，A 、B 正确．答案：AB10．(2013·天津卷)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( )A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D ．β<θ<π2时，光屏上只有1个光斑解析：当θ较小时，屏上NQ 区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射程度不同的结果，当θ＝α时NQ 区域A 光消失，说明A 光发生了全反射，A 光发生全反射的临界角为α，同理，B 光发生全反射的临界角为β.由于β>α，由n ＝1sin C 可知，B 光的折射率小，A 项正确；由v ＝cn 可知，Β光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B 项错误；α<θ<β时，NQ 区域只有一个光斑，而由于光的反射，在NP 区域还有一个光斑，β<θ<π2时，两种单色光全部发生全反射，在NQ 区域没有光斑，在NP 区域有一个由全反射形成的光斑，D 项正确．答案：AD11．(2013·海南卷)如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC ，∠A ＝30°，AC 平行于光屏MN ，与光屏的距离为L ，棱镜对红光的折射率为n 1，对紫光的折射率为n 2，一束很细的白光由棱镜的侧面AB 垂直射入，直接到达AC 面并射出，画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离．解析：光路如图所示，红光和紫光在AC 面上的入射角相同，设为i ，折射角分别为r 1和r 2，它们射到屏上的位置离O 点的距离分别为d 1和d 2.由折射定律得n 1sin i ＝sin r 1① n 2sin i ＝sin r 2②由几何关系得 i ＝∠A ③d 1＝L tan r 1④ d 2＝L tan r 2⑤联立①②③④⑤式并利用题给条件得，红光和紫光在光屏上的位置之间的距离为d 2－d 1＝L ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21⑥答案：L ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 2112．(2013·新课标全国卷Ⅰ)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需的最长时间．解析：(1)设光线在端面AB 上C 点(如图)的入射角为i ，折射角为r ，由折射定律有 sin i ＝n sin r ①设该光线射向玻璃丝内壁D 点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ②式中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足n sin θ＝1③由几何关系得α＋r ＝90°④由①②③④式得 sin i ≤ n 2－1⑤(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v ＝cn⑥ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为v z ＝v sin α⑦光线从玻璃丝端面AB 传播到其另一端面所需时间为T ＝L v z⑧ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到其另一端面所需的时间最长，由②③⑥⑦⑧式得T max ＝Ln 2c⑨答案：(1)sin i ≤ n 2－1 (2)Ln 2c。

高考物理大一轮复习第3讲光的折射和全反射课时作业(选修34)

选修3－4 第3讲光的折射和全反射一、选择题(在题后给出的选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～9题有多项符合题目要求)1．如图K12－3－1所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO 方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，平面镜的上下表面足够宽，则( )图K12－3－1A ．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的B ．改变α角，反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行C ．增大α角且保持α≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束ⅠD ．减小α角且保持α>0°，光束Ⅲ可能会从上表面消失【答案】B2．(2015年北京丰期末)如图K12－3－2所示，MN 是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中．当入射角是45°时，折射角为30°.以下说法正确的是( )图K12－3－2A ．反射光线与折射光线的夹角为120°B ．该液体对红光的折射率为22C ．该液体对红光的全反射临界角为45°D ．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30° 【答案】C3．一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的( ) A ．速度变慢，波长变短 B ．速度不变，波长变短C．频率增高，波长变长D．频率不变，波长变长【答案】A4．如图K12－3－3，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )图K12－3－3A．减弱、紫光 B.减弱、红光C．增强、紫光 D.增强、红光【答案】C5．(2011年重庆卷)在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”下列同学回答正确的是( )A．c光的频率最大 B.a光的传播速度最小C．b光的折射率最大 D.a光的波长比b光的短【答案】BD6．如图K12－3－4所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中．如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则( )图K12－3－4A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象【答案】CD7．△OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面．a 、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN ，在棱镜侧面OM 、ON 上反射和折射的情况如图K12－3－5所示．由此可知( )图K12－3－5A ．棱镜内a 光的传播速度比b 光的小B ．棱镜内a 光的传播速度比b 光的大C ．玻璃棱镜对a 光的折射率比对b 光的大D ．玻璃棱镜对a 光的折射率比对b 光的小【答案】BD8．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图K12－3－6所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是( )图K12－3－6A ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．波长越长的光在光纤中传播的速度越大D ．频率越大的光在光纤中传播的速度越大【答案】AC9．(2014年浙江卷)关于下列光学现象，说法正确的是( ) A ．水中蓝光的传播速度比红光快、 B 光从空气射入玻璃时可能发生全反射C ．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D ．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽【答案】CD 二、非选择题10．(2015年南通调研)如图K12－3－7所示，一根长直棒AB 竖直地插入水平池底，水深a ＝0.8 m ，棒露出水面部分的长度b ＝0.6m ，太阳光斜射到水面上，与水面夹角α＝37°，已知水的折射率n ＝43，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)太阳光射入水中的折射角β；(2)棒在池底的影长l .图K12－3－7【答案】(1)β＝37° (2)l ＝1.4 m【解析】(1)设折射角为β，则n ＝－αsin β代入数据解得β＝37°(2)影长l ＝b tan(90°－α)＋a tan β 代入数据解得l ＝1.4 m.11．半径为R 的固定半圆形玻璃砖的横截面如图K12－3－8所示，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠在玻璃砖的右侧且与MN 垂直．一束复色光沿半径方向与OO ′成θ＝30°角射向O 点，已知复色光包含有折射率从n 1＝2到n 2＝3的光束，因而光屏上出现了彩色光带．(1)求彩色光带的宽度；(2)当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求θ角至少为多少？图K12－3－8【答案】(1)(1－33)R (2)45° 【解析】(1)由折射定律n ＝sin β1sin α，n 2＝sin β2sin α代入数据，解得： β1＝45°，β2＝60°故彩色光带的宽度为：R tan 45°－R tan 30°＝(1－33)R . (2)当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在PN 上形成一个光点．即此时折射率为n 1的单色光在玻璃表面上恰好先发生全反射，故sin C ＝1n 1＝12即入射角θ＝C ＝45° .12．(2015年株洲二模)某次探矿时发现一天然透明矿石，经测量其折射率n ＝ 2.人工打磨成球形后置于空气中(如图K12－3－9所示)，已知球半径R ＝10 cm ，MN 是一条通过球心O 的直线，单色细光束AB 平行于MN 射向球体，B 为入射点，AB 与MN 间距为d ＝5 2 cm ，CD为出射光线．求：(1)光从B 点传到C 点的时间； (2)CD 与MN 所成的角α.图K12－3－9【答案】(1)63×10－9s(2)30° 【解析】光路图如图．(1)光线在B 点界面的入射角与折射角分别为θ1、θ2. 由数学知识得：sin θ1＝d R ＝5210＝22，θ1＝45°由折射率n ＝sin θ1sin θ2得sin θ2＝sin θ1n＝222＝12光在球体中传播的速度 v ＝c nBC 间的距离 s ＝2R cos θ2则光线在球中传播的时间t ＝s v ＝2nR cos θ2c ＝63×10－9s. (2)在C 点折射角为β，根据光路可逆性得：β＝θ1＝45° 由几何知识得：∠COP ＝π－θ1－∠BOC ＝180°－45°－120°＝15° 因α＋∠COP ＝β，得 α＝β－∠COP ＝45°－15°＝30°.。

高考物理一轮复习第3讲光的折射全反射教案新人教版选修3_4

第3讲光的折射全反射考点1 折射定律折射率1．对折射定律和折射率的理解及应用(1)折射率只由介质本身的光学性质和光的频率决定．由n ＝sin θ1sin θ2定义和计算，与入射角θ1、折射角θ2无关．(2)由n ＝cv可计算光的折射率，n 是光从真空射入某种介质的折射率．对两种介质来说，若n 1>n 2，则折射率为n 1的称为光密介质，折射率为n 2的称为光疏介质．(3)光从一种介质进入另一种介质时频率不变，波长改变，光速改变，可以根据v ＝λf 和n ＝c v判断．(4)从空气中看水中深度为h 处的物体的视深为h ′＝h n(n 为水的折射率)，同理可知从水中看空气中高度为H 的物体的视高为H ′＝nH .2．光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．(2018·全国卷Ⅲ)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O 点)，然后用横截面为等边三角形ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC 边上．D 位于AB 上，过D 点做AC 边的垂线交AC 于F .该同学在D 点正上方向下顺着直线DF 的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O 点做AB 边的垂线交直线DF 于E ；DE ＝2 cm ，EF ＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)[审题指导] (1)“恰好可以看到小标记的像”理解为“从O点发出的光经过D点折射后垂直AC边射出”．(2)画出光路图，找到入射角和折射角，求折射率．【解析】本题考查折射定律．过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有n sinα＝sinβ①式中n为三棱镜的折射率．由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③△OEF中有EF＝OE sin∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3⑦【答案】 31．(2019·唐山模拟)(多选)如图所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是( BCE )A ．光是从真空射向介质C ．光在介质中的传播速度为1.73×108m/s D ．反射光线与折射光线成60°角 E ．反射光线与折射光线成90°角解析：因为折射角大于入射角，所以光是从介质射向真空的，选项A 错误．据折射率公式n ＝sin60°sin30°，所以n ＝1.73，选项B 正确．再由折射率n ＝c v ，代入数据得v ＝1.73×108m/s ，选项C 正确．反射光线与折射光线成90°角，选项D 错误，E 正确．2．(2018·全国卷Ⅰ)如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束红光垂直AB 边射入，从AC 边上的D 点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为 3.若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D 点射出时的折射角大于(填“小于”“等于”或“大于”)60°.解析：本题考查折射定律在三棱镜中的应用等知识．由题意知，θ1＝60°，由几何关系知θ2＝30°，由n ＝sin θ1sin θ2，得n ＝ 3.由f 蓝>f 红得n 蓝>n 红，又因n ＝sin θ1sin θ2，θ2相同，故θ1蓝>θ1红，蓝光在D 点射出时的折射角大于60°.解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准． (3)利用折射定律、折射率公式求解．考点2 全反射现象的理解和应用1．对全反射的理解(1)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象． (2)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的．(3)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，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱；当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．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．2．求解全反射现象中光的传播时间的三个注意事项(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v ＝cn. (2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定． (3)利用t ＝l v求解光的传播时间．(2018·全国卷Ⅱ)如图，△ABC 是一直角三棱镜的横截面，∠A ＝90°，∠B ＝60°.一细光束从BC 边的D 点折射后，射到AC 边的E 点，发生全反射后经AB 边的F 点射出．EG 垂直于AC 交BC 于G ，D 恰好是CG 的中点．不计多次反射．(1)求出射光相对于D 点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？[审题指导] (1)根据光路图及几何特点，确定入射角和折射角，求出偏折角； (2)发生上述光路的条件为：在AC 边发生全反射及在AB 边不发生全反射．【解析】 (1)光线在BC 边上折射，由折射定律有 sin i 1＝n sin r 1①式中，n 为棱镜的折射率，i 1和r 1分别是该光线在BC 边上的入射角和折射角．光线在AC 边上发生全反射，由反射定律有r 2＝i 2② 式中i 2和r 2分别是该光线在AC 边上的入射角和反射角．光线在AB 边上发生折射，由折射定律有n sin i 3＝sin r 3③ 式中i 3和r 3分别是该光线在AB 边上的入射角和折射角．由几何关系得i 2＝r 2＝60°，r 1＝i 3＝30°④F 点的出射光相对于D 点的入射光的偏角为 δ＝(r 1－i 1)＋(180°－i 2－r 2)＋(r 3－i 3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(2)光线在AC 边上发生全反射，光线在AB 边上不发生全反射，有n sin i 2≥n sin C >n sin i 3⑦式中C 是全反射临界角，满足n sin C ＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n 的取值范围应为233≤n <2⑨【答案】 (1)60° (2)233≤n <23．(多选)如图是不平行玻璃砖的截面，a 、b 两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入，在下表面上反射和折射情况如图所示，则a 、b 两束光( ABE )A ．在同种均匀介质中传播时，b 光的传播速度大B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较大C ．在真空中，a 光的波长大于b 光波长D ．在玻璃中，n a <n bE ．让b 光以入射点为轴，逆时针转动，则b 光会在玻璃砖的下表面发生全反射解析：由图可知，a 光发生了全反射，b 光没有发生全反射，即a 光发生全反射的临界角C 小于b 光发生全反射的临界角C ，由sin C ＝1n，知b 光的折射率小，即n a >n b ，故D 错误；根据n ＝c v ，知v a <v b ，A 正确；根据n ＝sin θ1sin θ2，当θ1相等时，b 光的折射角较大，B 正确；由于n a >n b ，则f a >f b ，由c ＝fλ知λa <λb ，C 错误；当b 光逆时针转动时，b 光在玻璃砖下表面的入射角会增大，当该角大于b 光的临界角时，b 光就会发生全反射，E 正确．4．(2019·山西模拟)一块半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示．现让一细单色光束垂直AB 沿半径Oa 方向射到玻璃砖上，光沿Oa 方向从玻璃砖的左侧射出．若保持光的入射方向不变，将光沿Oa 方向向上平移．(真空中的光速为c ，不考虑光在玻璃砖内的多次反射)(1)当细光束平移到距O 点33R 的M 点时，玻璃砖左侧恰好不再有光线射出，求玻璃砖对该单色光的折射率；(2)当细光束平移到距O 点12R 的N 点时，出射光线与Oa 延长线的交点为f ，求光由N点传播到f 点的时间．解析：(1)如图所示，光束由M 处平行Oa 射入，在b 处发生全反射，∠ObM 为临界角由临界角公式：sin C ＝1n又sin C ＝OM Ob解得：n ＝ 3(2)如图所示，光束由N 点平行Oa 射入，在e 点发生折射，设入射角为α，折射角为γ.有n ＝sin γsin α又sin α＝ON Oe得：γ＝60°由几何关系得β＝30°，eN ＝32R ，ef ＝R 光在玻璃中传播速度：v ＝c n光在玻璃中N 、e 间传播的时间：t 1＝eN v 光在空气中e 、f 间传播的时间：t 2＝ef c光由N 点传播到f 点的时间t ＝t 1＋t 2＝5R2c答案：(1) 3 (2)5R2c解答全反射类问题的技巧(1)根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图．(2)作图时找出具有代表性的光线，如符合边界条件的临界光线等．(3)利用平面几何知识分析线、角关系，找出入射角、折射角或临界角．注意入射角、折射角均以法线为标准．(4)以刚好发生全反射的光线为比较对象，来判断光线是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图．考点3 光的色散1．光的颜色单色光的颜色是由其频率决定的，当它从一种介质进入另一种介质时，它的频率不变，因而其颜色也不变．2．波长、频率和波速的关系光速v 与波长λ、频率f 的关系为v ＝λf ，光从一种介质进入另一种介质时，波长改变，光速改变．3．光的色散及成因(1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散．(2)含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散．4．各种色光的比较1．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：n＝A＋Bλ2＋Cλ4，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( D )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处是红光解析：由科西经验公式可知，光的波长越长，折射率越小．太阳光经三棱镜发生色散，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．2．(多选)如图所示，一束光斜射向厚度为d 的矩形玻璃砖，经它折射后射出a 、b 两束光线，则下列说法正确的是( ACE )A ．玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率B ．在真空中，a 光的波长小于b 光的波长C ．在玻璃中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度D ．从玻璃砖底边射出的a 、b 光传播方向不平行E ．如果只将玻璃砖的厚度d 减半，那么从玻璃砖底边射出的a 、b 光线间的距离将减小解析：a 光的偏折程度小，折射率小，故A 正确；在真空中，折射率小的光波长长，故B 错误；在玻璃中v ＝cn，知a 光的传播速度较大，C 正确；根据平行玻璃砖对光的控制作用，知出射光与入射光平行，D 错误；当玻璃砖的厚度减半时，a 、b 两出射光的间距也会减小，E 正确．3．(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B光的光斑消失，则( AD )A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D ．β<θ<π2时，光屏上只有1个光斑解析：因A 光先消失，说明A 光先发生全反射，所以玻璃对A 光的折射率大于B 光，A 项正确．由v ＝c n可知折射率越大则速度v 越小，B 项错误．当α<θ<β时，A 光发生全反射，只有反射光斑与B 光的折射光斑，共2个，C 项错误．当β<θ<π2时，A 、B 光均发生全反射，光屏上只剩下1个反射光斑，D 项正确．光发生色散现象本质属于光的折射，只是由于介质对不同频率的光的折射率不同，从而使不同色光的偏折程度不同，从而出现彩色光带.学习至此，请完成课时作业46。

人教版高中物理一轮复习课件：选修3-4.2.1光的折射全反射

(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定 __出__射__光__线__O_′__B_及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.
(7)用__量__角__器___测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值
sinθ1和sinθ2.
(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的 sin1 ，并取
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
类别项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体（球）
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
考点2 全反射和光的色散现象
1.全反射 (1)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)现象：折射光完全消失，只剩下__反__射__光__.
2.实验注意事项
(1)在用n=
sin1 sin2
计算介质折射率时，θ1应为光线在空气中与法
线的夹角，θ2应为光线在介质中与法线的夹角.
(2)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的.
(3)大头针要插得竖直，且间隔要适当大些.
(4)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间.
(5)不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.
3.各种色光的比较
考点3 实验：测定玻璃的折射率
1.实验原理如图,用插针法确定出折射光线OO′,测出入射角∠AON和折射角
sin1
∠O′ON′,根据n=__s_i_n_2___即可测定折射率
2.实验步骤 (1)用图钉把__白__纸___固定在木板上. (2)在___白__纸___上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射
(1)球壳内部有光线射出的区域； (2)要使球壳内部没有光线射出，至少以下三点： (1)找出边界光线，作出法线. (2)由临界角公式求光在内球面上的临界角. (3)由折射定律和数学知识求对应角度.

高中物理一轮复习选修3-4 学案57 光的折射与全反射精选课时习题(含答案解析)

高中物理一轮复习选修3-4 学案57 光的折射与全反射精选课时习题（含答案解析）学案57 光的折射与全反射一、概念规律题组1．关于全反射，下列说法中正确的是( )A ．光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射B ．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射C ．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射D ．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射 2．一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，折射光路如图1所示，则下列说法正确的是( )图1A ．此介质折射率为33B ．此介质折射率为 3C ．相对于空气此介质是光密介质D ．光在介质中速度比在空气中大3．单色光在真空中的传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度是v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n.当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为θ1，折射角为θ2，下列说法中正确的是( )A ．v ＝c n ，λ＝λ0cvB ．λ0＝λn ，v ＝c sin θ2sin θ1C ．v ＝cn ，λ＝λ0vcD ．λ0＝λn ，v ＝c sin θ1sin θ2图24．如图2所示，两束不同的单色光P 和Q ，以适当的角度射向半圆形玻璃砖，其射出光线都是从圆心O 点沿OF 方向射出，则下面说法正确的是( )A ．P 光束在玻璃中折射率大B ．Q 光束的频率比P 光束的频率大C．P光束穿出玻璃砖后频率变大D．Q光束穿过玻璃砖所需时间长二、思想方法题组5．如图3所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)()图3A．图乙、丁B．图甲、丁C．图乙、丙D．图甲、丙图46．如图4所示，一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB以较大的入射角i入射，经过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中，若屏上的彩色光带先后全部消失，则() A．红光最先消失，紫光最后消失B．紫光最先消失，红光最后消失C．紫光最先消失，黄光最后消失D．红光最先消失，黄光最后消失一、折射定律的理解和应用1．折射现象中的光线偏折(1)光线从折射率小的介质射向折射率大的介质．折射光线向法线偏折，入射角大于折射角．反之亦然．(2)入射角θ1越大，折射角θ2越大，偏折越明显；θ1越小，θ2越小，偏折越轻，θ1＝0时，θ2＝0不偏折．2．光具对光线的控制作用(1)不同光具对光线的控制作用不同，但本质上是光的折射、反射规律的体现，不可盲记．要具体问题具体分析．(2)对不同光具的作用要分析透彻，灵活运用．①平行玻璃砖：出射光与入射光总平行，但有侧移．②三棱镜：使光线向底边偏折．③圆(球)形玻璃：法线总过圆(球)心．【例1】一半径为R的1/4球体放置在水平桌面上，图5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5所示．已知入射光线与桌面的距离为3R/2.求出射角θ.[规范思维][针对训练1] 在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小 ③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短根据老师的假定，以上回答正确的是( ) A ．①② B ．①③ C ．②④ D ．③④ 二、全反射的理解和应用 1．光疏介质与光密介质光疏介质与光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义．例如，有机玻璃(n ＝1.50)对水(n ＝1.33)是光密介质，而对金刚石(n ＝2.42)是光疏介质．对于某一种介质，不能说它是光疏介质还是光密介质，要看它与什么介质相比较．2．全反射现象的理解(1)全反射现象是光的折射的特殊现象．发生全反射的条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角．(2)全反射现象符合反射定律，光路可逆．(3)全反射发生之前，随着入射角的增大，折射角和反射角都增大，但折射角增大得快；在入射光强度一定的情况下，折射光越来越弱，反射光越来越强．发生全反射时，折射光消失，反射光的强度等于入射光的强度．【例2】图6如图6所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r.现有一束单色光垂直于水平端面A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B 射出．设透明柱体的折射率为n ，光在透明柱体内传播的时间为t ，若真空中的光速为c ，则( )A ．n 可能为 3B ．n 可能为2C ．t 可能为22rcD ．t 可能为4.8rc[规范思维][针对训练2]图7雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图7中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )A ．紫光、黄光、蓝光和红光B ．紫光、蓝光、黄光和红光C ．红光、蓝光、黄光和紫光D ．红光、黄光、蓝光和紫光三、折射和全反射的综合应用【例3】图8如图8所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方．一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O 点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A 向B 缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )A ．减弱，紫光B ．减弱，红光C ．增强，紫光D ．增强，红光 [规范思维]图9[针对训练3] 如图9所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R 的扇形OAB.一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA 上，OB 不透光．若只考虑首次入射到圆孤AB 上的光，则AB 上有光透出部分的孤长为( )A.16πRB.14πRC.13πRD.512πR【基础演练】 1．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时，若黄光恰好发生全反射，则( ) A ．绿光一定能发生全反射 B ．红光一定能发生全反射C ．三种单色光相比，红光在介质中的传播速率最小D ．红光在介质中的波长比它在空气中的波长长 2．频率图10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10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3．图11一玻璃砖横截面如图11所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，∠ABC＝45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB边垂直的光屏．若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则()A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大4.图12一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角θ1射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图12所示，在入射角θ1逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则() A．红光最先消失，紫光最后消失B．紫光最先消失，红光最后消失C．紫光最先消失，黄光最后消失D．红光最先消失，黄光最后消失5．如图13所示，图13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θ＝30°，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D6.)图14如图14所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．(1)求该玻璃棒的折射率．(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．7．)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，示意图如图15所示．一潜水员在浮标前方s2＝3.0 m 处下潜到深度为h2＝4.0 m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜Δh＝4.0 m，恰好能看见Q.求：图15(1)水的折射率n；(2)赛艇的长度l.(可用根式表示)【能力提升】8.图16)如图16所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.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．9．如图17所示，图17有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A＝30°.它对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2.在距AC边d处有一与AC平行的光屏．现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜．(1)红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？(2)为了使红光能从AC面射出棱镜，n1应满足什么条件？(3)若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离．图1810．如图18所示，一透明球体置于空气中，球半径R＝10 cm，折射率n＝2，MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为5 2 cm，CD为出射光线．(1)补全光路图并求出光从B点传到C点的时间；(2)求CD与MN所成的角α.11．半径为R的玻璃半圆柱体，图19横截面如图19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.(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将比上面求得的结果大还是小？学案57 光的折射与全反射【课前双基回扣】1．ACD 2.BC 3.B 4.BD 5.A 6.B 思维提升 1．光的折射(1)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之比，叫做这种介质的绝对折射率．简称折射率．(2)实验证明，介质的折射率等于光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，即n ＝c/v.任何介质的折射率都大于1.2．光的全反射(1)光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象． (2)发生全反射的条件①光线从光密介质射向光疏介质． 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．设光线从某种介质射向真空或空气时的临界角为C ，则sin C ＝1n. 3．不同色光在同一介质中速度不同，频率越高，折射率越大，速度越小，波长越短，临界角越小．【核心考点突破】例1 60° 解析设入射光线与1/4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 α＝32① 设光线在C 点的折射角为β，由折射定律得 sin αsin β＝3② 由①②式得β＝30°③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见右图)为30°.由折射定律得 sin γsin θ＝13，因此sin θ＝32解得θ＝60°[规范思维] 几何光学就是以光线为工具研究光的传播规律，正确规范地作出光路图是解决几何光学问题的关键和前提．根据光路图找出入射角和折射角，利用题目所给信息由几何关系确定入射角和折射角的正弦值．例2 AB [紧贴内圆入射的光线到达界面时入射角最小，由已知条件可知该入射角为45°，所以该材料折射率的最小值为2，A 、B 正确；光在该介质中通过的最小路程为4r ，所以光传播时间的最小值为42r c ，C 、D 错误．][规范思维] 在解决光的折射、全反射问题时，应根据题意分析光路，利用几何知识分析线、角关系，比较入射角和临界角的大小关系，看是否满足全反射条件．有时还要灵活运用光路的可逆性来进行分析．例3 C [因n 红<n 紫，再由临界角公式sin C ＝1n 可得，C 红>C 紫，因此当增大入射角时，紫光先发生全反射，紫光先消失，且当入射光的入射角逐渐增大时，折射光强度会逐渐减弱，反射光强度会逐渐增强，故应选C.][规范思维] 掌握折射的规律和全反射的条件、规律，知道不同色光在同一介质中的折射率不同，就能正确解答本题．[针对训练]1．C 2.B 3.B 思想方法总结1．画光路图应注意的问题(1)光线实际是从哪个物体发出的；(2)光线是从光密介质向光疏介质传播的还是从光疏介质向光密介质传播的；(3)必要的时候还需要借助光的可逆性原理；(4)注意作图时一定要规范，光线与法线、光线的反向延长线等应该用实线和虚线区分．2．各种色散现象的规律(1)光的颜色取决于频率，从红光到紫光，频率逐渐增大，波长逐渐减小，色光由真空进入介质，频率不变，波长减小．(2)色光从真空进入介质速度都要减小，在同一种介质中，从红光到紫光，速度逐渐减小． (3)在同一种介质中，从红光到紫光，折射率逐渐增大．3．折射类、全反射类问题的分析方法一般是先作光路图，借助图形找出几何关系．利用n ＝sin θ1sin θ2及n＝c v 和v ＝λf 进行计算．利用sin C ＝1n 判断临界角，找出临界光线，利用光路图解答问题，并注意光路的可逆性．【课时效果检测】1．A 2.AD 3.BD 4.B 5.AC6．(1)2 (2)能解析 (1)因为细束单色光由MN 端面中点垂直射入，所以到达弧面EF 界面时入射角为45°，又因为恰好发生全反射，所以45°为临界角C ，由sin C ＝1n 可知，该玻璃棒的折射率n ＝1sin C＝ 2.(2)若将入射光向N 端平移，第一次射到弧面EF 上的入射角将增大，即大于临界角45°，所以能发生全反射．7．(1)43(2)⎝⎛⎭⎫2477－3.8 m 解析根据题意画出如图所示的示意图．(1)根据几何知识，知sin i ＝s 1s 21＋h 21＝0.8sin r ＝s 2s 22＋h 22＝0.6根据折射定律得折射率n ＝sin i sin r ＝43(2)潜水员恰好能看见Q 时，有sin C ＝1n ＝34又sin C ＝s 1＋s 2＋l (s 1＋s 2＋l )2＋(h 2＋Δh )2代入数据得l ＝⎝⎛⎭⎫2477－3.8 m 8．(1)3 (2)不能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 n ＝sin isin r代入数据解得n ＝ 3(2)不能．9．(1)n 2n 1 (2)n 1<2 (3)d ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21 解析 (1)v 红＝c n 1v 紫＝c n 2故v 红v 紫＝n 2n 1(2)由几何关系知，为使红光射出，则临界角C>30°sin C ＝1n 1>12解得n 1<2(3)由光路的可逆性和折射定律得sin r 1sin 30°＝n 1 sin r 2sin 30°＝n 2Δx ＝d(tan r 2－tan r 1)＝d ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 24－n 22－n 14－n 21 10．见解析解析 (1)连接BC ，如下图所示，在B 点光线的入射角、折射角分别标为θ1、θ2，sin θ1＝52/10＝2/2.所以，θ1＝45°，由折射率定律：在B 点有：n ＝sin θ1sin θ2sin θ2＝1/2，故：θ2＝30°BC ＝2Rcos θ2，t ＝BCn/c ＝2Rncos θ2/c ＝(6/3)×10－9 s(2)由几何关系可知∠COP ＝15°，∠OCP ＝135°，α＝30°.11．(1)R 3(2)小解析 (1)光路如图所示，可知θ1＝60°由折射率n ＝sin θ1sin θ2，可得θ2＝30° 由几何关系及折射定律公式n ＝sin θ4sin θ3得：θ3＝30°，θ4＝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OC 偏折更明显，d 将减小．易错点评1．光路图作图不准确、不规范、不合比例造成分析计算失误．如第10、11题．2．有些同学对题目读题不够认真，思考不够彻底，有畏难心理，导致题目解不出来．如第3题，第9题等．3．对各种色光的频率关系记忆不准确，导致各色光的波长、临界角、传播速度等问题判断不准．。

2017年高考物理(人教版、全国II)一轮复习习题：选修3-4 基础课时3光的折射全反射含答案

基础课时3光的折射全反射错误!一、单项选择题1。

如图1所示为一横截面为直角三角形的三棱镜,∠B＝90°，∠C＝30°。

一束与AB边成θ＝30°角的光线射向AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC 边射出，出射光线的折射角为60°。

则这种材料的折射率为()图1A。

错误!B。

错误!C。

错误!D．2解析作出光路图如图所示，根据几何关系和折射定律有n＝sin 60°sin i＝错误!，可得：i＝30°，n＝错误!，故B正确。

答案 B2．(2015·四川成都三模）图2甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n 的装置示意图。

他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r）与入射角正弦（sin i）的关系图象.则下列说法正确的是()图2A．该玻璃的折射率n＝错误!B．该玻璃的折射率n＝1.5C．在由空气进入该玻璃中传播时，光波频率变为原来的错误!D．在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的1.5倍解析由折射定律n＝错误!可知折射角正弦（sin r)与入射角正弦（sin i)的关系图象的斜率的倒数表示折射率,所以n＝错误!＝1。

5，选项A错误,B正确；在由空气进入该玻璃中传播时，光波的频率不变，光波波长变为原来的错误!，选项C、D错误。

答案 B二、多项选择题3。

一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图3所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是(）图3A．a光的折射率小于b光的折射率B．在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度C．a、b两种单色光分别从B、C射出时折射角相等D．a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大解析由题图可看出，在A点的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，故选项A正确;由v ＝c可知，在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度，所以选项B错误；n由题图可看出，两光束在B、C两点的入射角分别等于在A点的折射角，根据光路可逆原理可知，两光束在B、C两点的折射角等于在A点的入射角，即相等，所以选项C正确；a光的折射率小于b光的折射率，故a光的波长大于b光的波长，而两种单色光通过同一双缝干涉装置时，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的干涉条纹间距较大，故选项D错误。

高三物理一轮总复习 (选修3-4)2.2 光的波动性课时作业新人教版-新人教版高三选修3-4物理试

光的波动性一、选择题1．对光现象的认识，如下说法中正确的答案是( )A．光的色散现象都是由光的干预引起的B．光导纤维导光主要应用了光的干预原理C．光的衍射现象明确光沿直线传播D．光的干预现象说明了光是一种波【解析】光的色散现象是由光的折射引起的，选项A错误；光导纤维主要应用了光的全反射原理，选项B错误；光的衍射现象明确了光不是沿直线传播，选项C错误；干预现象只有波才能发生，选项D正确．【答案】D2．关于光的性质，如下说法不正确的答案是( )A．光在介质中的速度小于光在真空中的速度B．双缝干预说明光具有粒子性C．光在同种均匀介质中沿直线传播D．光的衍射现象说明光是一种波【解析】由折射率公式n＝cv＞1可得选项A正确；干预、衍射是波所特有的现象，所以选项B错误，D正确；由常识得选项C正确．【答案】B3．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图中属于光的单缝衍射图样的是( )A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d【解析】a图中是等间距的光的干预图样，b图是单色光的单缝衍射图样，c图是水波的衍射图样，d图是白光的单缝衍射图样，可见D正确．【答案】D4．双缝干预实验装置如下列图，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为l，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干预条纹．关于干预条纹的情况，如下表示正确的答案是( )A ．假设将像屏向左平移一小段距离，屏上的干预条纹将变得不清晰B ．假设将像屏向右平移一小段距离，屏上的干预条纹将变得不清晰C ．假设将双缝间距离d 减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小D ．假设将双缝间距离d 减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大【解析】双缝到像屏的距离l 不影响干预条纹的清晰度，A 、B 错；当双缝间距d 变小时，由Δx ＝l dλ知，Δx 应变大，D 正确．【答案】D5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干预装置得到各自的干预图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ，假设Δx 甲＞Δx 乙，如此如下说法正确的答案是( )A ．通过同一单缝装置时，甲光能发生衍射现象，乙光如此不能发生B ．真空中甲光的波长一定小于乙光的波长C ．甲光的频率一定大于乙光的频率D ．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光【解析】由Δx ＝lλd得Δx 越大如此λ越大，B 错；甲光和乙光都可以发生衍射，A 错；由c ＝λf 知，λ越大，f 越小，C 错；由光的折射率随波长增大而减小和v ＝c/n 知，D 对．【答案】D6．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如下列图，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律一样，如此( )A ．这是利用光的干预现象B ．这是利用光的色散现象C ．如果屏上条纹变宽，明确抽制的丝粗了D ．如果屏上条纹变宽，明确抽制的丝细了【解析】由于是激光束越过细丝，通过障碍物，所以为光的衍射现象；当抽制的丝细了的时候，丝的直径较接近激光的波长，衍射现象明显．【答案】D7．(2016·六安联考)如下列图，a 、b 和c 都是厚度均匀的平行玻璃板，a 和b 、b 和c 之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O 点射入a 板，且射出c 板后两束单色光射在地面上P 、Q 两点，由此可知( )A ．射出c 板后的两束单色光与入射光不再平行B ．射到Q 点的光在玻璃中的折射率较大C ．射到P 点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长D ．假设射到P 、Q 两点的光分别通过同一双缝发生干预现象，如此射到P 点的光形成干预图样的条纹间距较小，且这束光为蓝光【解析】平行光束经平行玻璃板折射后，光线被分开，但出射光线平行，且与入射光线平行，选项A 错误；玻璃对蓝光的折射率较大，频率f 较大，偏折得较厉害，易知P 点为蓝光，Q 点为红光，由v ＝c n知蓝光在玻璃中传播速度较小，选项B 、C 错误；在玻璃中红光比蓝光的波长长，双缝干预时光的波长越长，条纹间距越大，选项D 正确．【答案】D8.(多项选择)如下列图为用a 、b 两种单色光分别通过同一双缝干预装置所获得的干预图样．现让由a 、b 两种单色光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的答案是( )【解析】由双缝干预图样知光的频率νa <νb ，如此光在同一介质中的折射率n a <n b ，由sin C ＝1n知光在同一介质中的临界角C a >C b ，故正确选项为A 、D .【答案】AD9．(多项选择)(2016·甘肃模拟)如下有关光现象的说法中正确的答案是( )A．无影灯是利用光的衍射原理B．刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象C．水的视深比实际深度浅是光的全反射现象D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度E．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大【解析】无影灯是利用光的直线传播原理，选项A错误；刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项B正确；水的视深比实际深度浅是光的折射现象，选项C错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度，选项D正确；光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项E正确．【答案】BDE10．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能．如下列图，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是( )A．光的直线传播B．光的粒子性C．光的干预D．光的衍射【解析】真空玻璃管上镀膜技术是利用薄膜干预原理来增强透射光的，这种镀膜技术的物理依据是使薄膜厚度等于光在薄膜介质中波长的14，入射光经薄膜的前后外表反射后发生光的干预，选项C正确．【答案】C11.用如下列图的实验装置观察光的薄膜干预现象．图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈．将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )A．当金属线圈旋转30°时，干预条纹同方向旋转30°B．当金属线圈旋转45°时，干预条纹同方向旋转90°C．当金属线圈旋转60°时，干预条纹同方向旋转30°D．干预条纹保持不变【解析】薄膜干预现象的条纹与薄膜厚度有关；金属线圈缓慢旋转薄膜厚度情况仍然是沿竖直方向自上而下逐渐变厚，所以条纹形状不变，故D正确．【答案】D二、非选择题12．在“用双缝干预测光的波长〞的实验中，请按照题目要求回答如下问题：(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干预图样是__________________．(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干预测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．元件代号 A B C D E透红光的元件名称光屏双缝白光光源单缝滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________．(填写元件代号)．(3)该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干预图样如如下图甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺读数如图乙所示，如此其读数为________ mm；在B位置时游标卡尺读数如图丙所示．由以上所测数据可以得出形成此干预图样的单色光的波长为________ m.【解析】 (1)图甲中的条纹间距和宽度一样，是干预图样，图乙是衍射图样．(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E 后通过的只有红光了，变成单色光，加上D 和B ，就得到两列频率一样、步调一致的相干光，最后放置光屏，干预条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA.(3)A 位置的读数为111.10 mm ，图甲中A 、B 之间的距离为(115.60－111.10) mm ＝4.50 mm ，如此相邻亮条纹的间距为Δx＝4.507mm ≈0.64 mm ，再根据条纹间距公式Δx＝l dλ，代入数据得波长为6.4×10－7m . 【答案】 (1)甲 (2)CEDBA (3)111.10 6.4×10－713.如下列图，在双缝干预实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点．P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6m ，今分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干预实验，问P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)A 光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7m .(2)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°.(3)假设用A 光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．【解析】 (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由v ＝c n和v ＝λf 得n ＝λ1λ2，如此 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m ＝6×10－7m根据路程差Δx＝2.1×10－6m1.235×10－7m.(3)干预和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，即干预条纹一定平行，白光的干预条纹为彩色条纹，单色光的干预条纹如此为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱如此会“增透〞．【答案】(1)两反射光叠加后加强(2)1.235×10－7m(3)AD。

高考物理一轮复习第二章光 1 光的折射全反射训练2(含解析)(选修3-4)-人教版高三选修3-

光的折射全反射1.如图,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2。

玻璃折射率为,入射角为45°(相应的折射角为24°)。

现保持入射光不变,将半圆柱绕通过O点垂直于圆面轴线顺时针转过15°,如图中虚线所示。

如此( )A.光束1转过15°B.光束1转过9°C.光束2转过15°D.光束2转过9°【解析】选D。

保持入射光不变,半圆柱顺时针转过15°时,法线转过15°,如此入射角变为60°,由几何关系可知,反射光线与竖直线成75°,故反射光线偏转了30°。

故A、B错误;由题知n==;偏转后,入射角为60°,设折射角为θ,如此由sinθ===0.5,如此θ=30°,故由几何关系可知,光束2转过的角度为α=15°+24°-θ=9°。

故C错误,D正确。

2.(2020·成都模拟)如下列图,在均匀透明介质构成的立方体的正中心有一单色点光源S。

光在真空中的速度为c。

(1)假设透明介质对此点光源发出的单色光的折射率为n,立方体边长为a,求光从点光源发出到射出立方体所需最短时间;(2)要使S发出的光都能透射出去(不考虑界面的反射),透明介质的折射率应满足什么条件?【解析】(1)光在介质中的速度v=所求最短时间为t min=,解得:t min=。

(2)射向立方体顶点的光的入射角最大,设其等于该介质的临界角,如此有sinC=又sinC=解得:n=故要使直接射到各界面上的光都能透射出去,透明介质的折射率应小于。

答案:(1)(2)小于。

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