2021届高考物理：光的折射全反射光的色散含答案
光的折射全反射光的色散(附答案)
光的折射全反射光的色散河北省鸡泽县第一中学（057350）吴社英说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.如图所示,在两束光的交点P前,放一块长方形的玻璃砖,则交点位置变化情况是( )A.不变B.向左C.向右D.可能向左、也可能向右,由光的颜色决定解析两条光线在透过玻璃砖后,都向外侧平移了一小段距离,所以交点向右移动一段距离.答案C2.水中的空气泡、玻璃中的空气泡,看上去比较亮,对这一现象表述正确的是( )A.空气泡对光线有会聚作用B.空气泡对光线有发散作用C.从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的D.从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的解析当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时,一部分光的入射角大于或等于临界角,发生了全反射现象,所以水中的空气泡和玻璃中的空气泡看起来比较亮.答案D3.根据下面的漫画,判断下列说法正确的是( )A.人看到的是鱼的实像,位置变浅了B.人看到的是鱼的虚像,位置变浅了C.鱼看到的是人的实像,位置偏低些D.鱼看到的是人的虚像,位置偏高些解析本题考查折射成像.水面下的鱼发出的光线,经水面发生折射后出射角变大,远离了法线,光线进入人眼后,人眼逆着射来的光线寻找鱼,看到的是鱼的虚像,位置变浅了,光路图如左下图所示.岸上的人发出的光线,经水面发生折射后水中的折射角变小,靠近了法线,光线进入鱼眼后,鱼眼逆着射来的光线寻找人,看到的是人的虚像,位置变高了,光路图如右上图所示.B 、D 正确.答案BD4.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是 （ ）解析本题考查全反射.设临界角为C ,则sin C =n 1=0.67 sin45°=22=0.707 入射角45°大于临界角C ,发生全反射.故正确选项为A.答案A5.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则 （ ）A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确解析本题考查测玻璃折射率的实验.由折射定律及光路可逆知,出射光线与入射光线一定不平行,但所测折射率n =21sin sin θθ仍然正确.故正确选项为C.答案C6.红光和紫光以相同的入射角由空气射到矩形的玻璃砖上.关于光在玻璃中的传播及穿过后的情况,以下说法正确的是 ( )A.红光在玻璃中的传播速度较大B.紫光在玻璃中的传播速度较大C.红光产生的侧移大D.紫光产生的侧移大解析本题考查光的折射及色散.如图所示,玻璃对紫光的折射率较大,因此紫光的侧移较大;玻璃对红光的折射率较小,由v =nc 知,红光在玻璃中的传播速度较大.故正确选项为AD.答案AD7.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P ,线光源S 可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O .若S 从图中A 向B 处移动,在P 上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是 （ ）A.红光→紫光,红光B.紫光→红光,红光C.红光→紫光,紫光D.紫光→红光,紫光解析本题考查光的折射与色散.从红光到紫光频率逐渐增大,在玻璃中的折射率也逐渐增大,从玻璃中出射偏离原来的方向便逐渐增大,因此从下到上的排列顺序为紫光→红光.因为紫光的临界角最小,所以最早消失的是紫光.故正确选项为D.答案D8.细红光束和细蓝光束垂直于AB 面进入楔形棱镜,并能从AC 面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC 面射出后的情况是 （ ）A.两束光一定相交B.两束光仍然平行C.两束光的反向延长线相交D.条件不足,无法确定解析本题考查光的折射.由于光的折射,红蓝两束光从AC 面射出时均向BC 面偏折,但由于蓝光频率高于红光频率,其折射率大于红光的折射率,所以蓝光的偏转角大于红光的偏转角,所以从AC 面射出的两束光一定相交.故正确选项为A.答案A9.如图所示,一条红色光线和另一条紫色光线,以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖,其透射光线都是由圆心O 点沿OC 方向射出.则可知 ( )A.AO 是红光,它穿过玻璃砖所需时间较长B.BO 是红光,玻璃砖对它的折射率较小C.AO 是紫光,它穿过玻璃砖所需时间较长D.BO 是紫光,它穿过玻璃砖所需时间较短解析本题考查光的折射及光在介质中的速度.由图及折射定律知,玻璃对AO 的折射率大,对BO 的折射率小.由于玻璃对红光的折射率小,对紫光的折射率大,所以BO 为红光,AO 为紫光.光在介质中的传播速度为nc v =,可知红光在玻璃中的速度大于紫光在玻璃中的速度.由vR t =知,红光比紫光穿过玻璃所需的时间短.故正确选项为BC. 答案BC10.如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ，两者的AC 面是平行放置的，在它们之间是分布均匀的透明介质.一单色细光束O 垂直于AB 面入射，在图示的出射光线中 （ ）A.1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B.4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能C.7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能D.只能是4、6中的一条解析本题考查的是光的折射及光通过平行板时，方向不变，只发生侧移.从整体上看，它像平行玻璃砖，但是它内部的光路又不同于整块玻璃砖.但从左边AB 面射入的光和从右边AB 面射出的光应该平行，选项A 、C 不正确.因中间介质的折射率与玻璃折射率的关系不知道,故出射光线4、5、6中的任一条都有可能，B 正确.所以正确选项为B.答案B第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.新华社发:2005年5月23日16时50分至19时,山东省蓬莱市海滨、蓬莱阁和八仙渡景区以东海域上空出现了近年来规模最大、持续时间最长、最为清晰的一次海市蜃楼奇观,如下图所示.海市蜃楼产生的原因是: .解析本题考查光的全反射产生的现象.夏天,海面上的下层空气温度比上层低,密度、折射率都比上层大,远处的山峰、楼房等景物发出的光线射向空中时,不断被折射,越来越偏离法线,进入上层空气的入射角不断增大,以至于发生了全反射,光线返回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,这就是人们看到的海市蜃楼奇观.可见,海市蜃楼产生的原因是:光在密度不均匀的空气中传播时发生全反射产生的.答案光在密度不均匀的空气中传播时发生全反射产生的12.光在某种介质中的传播速度为1.5×810m/s,则光从此介质射向真空的临界角是 .解析本题考查折射定律及全反射.折射率为 2m/s101.5m/s 100.388=⨯⨯==v c n 则sin C =211=n ,故临界角为30°. 答案30° 13.若某介质的折射率为n ，则从空气中射向该介质的光线，只有当入射角为 时，反射光线才会与折射光线恰好垂直.解析本题考查光的折射和反射.光路如图所示.由题意知21θθ+=90°由折射定律得n =11121tan cos sin sin sin θθθθθ== 则.arctan 1n =θ答案arctan n14.一单色光射入一折射率为2的玻璃圆球,当入射角为θ时,发现恰可在球外三个不同方向上看到折射出的光线,如图所示.则角θ为 .解析本题考查光的折射.由几何关系知折射角θ'=30°,由折射定律知sin θ=n sin θ'=22 则θ=45°.答案45°15.如图所示,水面下有一水平放置的平面镜,一束白光垂直水面射入水中的镜面.已知红光和紫光从水中射向空气的临界角分别为1C 、2C ,那么当平面镜绕其中心并垂直于纸面的轴O 转动时,至少需要转角度,才无光线射出水面.解析本题考查光的反射和全反射.当平面镜旋转θ角时,反射光线转过的角度为2θ,反射光线在水面处的入射角也是2θ,光路图如图所示.红光的临界角最大,当红光发生全反射时,其他色光早已发生了全反射.故当2θ=1C 时，无光线射出水面，此时镜面转过的角度θ=21C .答案21C三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.（8分）如图所示，用折射率n =2的透明材料做的空心球，内、外半径分别为a 和b .内球面上涂一层能完全吸收光的物质，则当被一束平行光照射时，被吸收掉的光束截面面积为多大？解析不被吸收的临界光线是折射进球内与内球相切的光线，如图所示.这条光线在球外的入射光线与水平直径的距离即被吸收掉的光束截面半径.由折射定律sin 1θ =n sin 2θ=n ba得R =b sin 1θ=na则所求光束截面的面积为S =π2R =2π2a .答案2π2a17.(10分)对光学仪器定标时,需要确定两条平行光线的精确间距x .可以用如下办法:先使两条光线垂直且对称地射到一根圆柱形的玻璃棒上,如图所示,棒的半径为R ,折射率n =1.60,然后调节两条光线间的距离,直到它们正好聚焦在玻璃棒圆周上对面的一点.试求x .解析本题考查光的折射.设入射角为1θ,折射角为2θ,由几何关系知1θ=22θ则n =2221sin 2sin sin sin θθθθ= =2cos 2θ=1.6解得cos 2θ=0.8sin 2θ=22cos 1θ-=0.6sin 1θ=n sin 2θ=1.6×0.6=0.96则x =2R sin 1θ=1.92R .答案1.92R18.(10分)如图所示,横截面是直角三角形ABC 的三棱镜对红光的折射率为1n ,对紫光的折射率为2n .一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入,从另一个侧面AC 折射出来.已知棱镜的顶角∠A =30°,AC 边平行于光屏MN ,且与光屏的距离为L .求在光屏上得到的可见光谱的宽度.解析本题考查光的色散.光路如图所示.设射到屏上的红光和紫光偏离O 点的距离分别为1d 和2d ,折射角分别为2θ和3θ,入射角1θ=30°.则由折射定律211sin sin 1θθ=n 312sin sin 1θθ=n 得sin 2θ=11121sin n n =θ sin 3θ=21221sin n n =θ则211214tan n n L L d -==θ 222324tan n n L L d -==θ则可见光谱的宽度为2d -1d ＝L （2224n n --2114n n -）. 答案L （2224n n --2114n n -）19.(12分)两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O ;另一条光线的入射点为A ,穿过玻璃后两条光线交于P 点.已知玻璃截面的圆半径为R ,OA =2R ,OP =3R .求玻璃材料的折射率. 解析本题考查光的折射.光路如图所示:其中一条光线沿直线穿过玻璃,可知O 点为圆心;另一条光线沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为B ,入射角设为1θ,折射角设为2θ,则sin 1θ=OB OA =21 1θ=30°因OP =3R ,由几何关系知BP =R ,则折射角2θ=60°由折射定律得玻璃的折射率为n =330sin 60sin 1sin sin 2=︒︒=θθ=1.73. 答案1.73。
高三物理光的折射试题答案及解析
高三物理光的折射试题答案及解析1.如图所示， S是红光与蓝光的固定的复色光源，发出一条细光束沿横截面为半圆形透明圆柱体圆心O的方向射入，经圆柱后打在光屏上的P点。
现把玻璃砖绕过O点垂直纸面轴逆时针转300角，则可能A．在P的上侧出现两个光点，靠近P的是红光B．在P的下侧出现两个光点，靠近P的是红光C．在P的上侧出现一个复色光点D．在P的下侧只有一个红色光点【答案】BD【解析】由于红光的折射率小于蓝光，故从玻璃砖中折射出的光线在P的下侧出现两个光点，靠近P的是红光，选项A错误B正确；如果入射角大于蓝光的临界角小于红光的临界角，蓝光发生全反射而红光射出，此时在P的下侧只有一个红色光点，选项C错误D 正确。
【考点】光的折射及全反射。
2.(10分)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边的中点垂直AC面入射，AC＝2a，棱镜的折射率为n＝，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(设光在真空中传播速度为c)。
【答案】①45°；②【解析】①如图所示，因为光线在D点发生全反射，由反射定律和几何知识得：∠4＝30°根据折射定律有：n＝，解得：sin∠5＝即光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气的折射角为∠5＝45°②由图中几何关系可知光在棱镜中的光程为：s＝OD＋DE其中：OD＝，DE＝设光线由O点到E点所需时间为t，则：t＝根据折射率的定义可知：n＝由以上各式得：t＝【考点】本题主要考查了光的全反射、折射定律的应用问题。
3.如图所示，AOB是扇形玻璃砖的横截面图，其顶角，今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射人玻璃砖，被AB面反射的光线，恰好在OB面发生全反射，不考虑多次反射作用．试求玻璃的折射率n．【答案】。
【解析】因为E点为OA的中点，所以入射角α=30°β=θ=75°，临界角C=β－α=45°OB面刚好发生全反射，则sinC=，解得：n=【考点】光的折射，全反射。
光的折射全反射色散
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三、平行玻璃砖与三棱镜比较
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特别提醒
在运用光的折射定律作光路图和 解决实际问题时，必须注意是否发生 全反射，若不发生全反射，要同时考 虑反射和折射，若发生了全反射，则 不能画折射光线．
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即时应用
(2009年高考浙江卷)如图14－2 －9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( )
图14－2－6
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解析：选B.由图可知，b光线经过 三棱镜后的偏折角较小，因此折射率 较小，是红光．故B正确．
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二、光的折射、全反射的理解和应用 1．全反射现象的理解 (1)光线射向两种介质的界面上，会同 时发生光的反射和折射． (2)若光从光密介质射入光疏介质，折 射角就大于入射角．
高频考点例析
(1)使入射光按图中所 示的顺时针方向逐渐偏 转，如果有色光射出ab 面，则哪种色光首先射 出？ (2)使入射光按图中所 示的逆时针方向逐渐偏 转，哪种色光首先射出ab 面？
图14－2－15
高频考点例析
【解析】 (1)白光垂直入射ac面后直射到ab 面，入射角为45°，发生全反射说明 棱镜的临界角C≤45°，这是对从红光 到紫光的所有色光说的．当入射光顺 时针偏转时，在ac面上发生色散，不 同色光折射不同，红光偏折小，紫光 偏折大，如图14－2－16所示，射到ab
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2．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 3．折射率的大小不仅与介质本身 有关，还与折射光的频率有关，同一 种介质，对频 率大的光折射率大，对频率小的 光折射率小． 4．同一种色光，在不同介质中虽 然波速、波长不同，但频率不变．
高中物理《光的折射 全反射》典型题(精品含答案)
《光的折射全反射》典型题1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则( )A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ2．如图，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 bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，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图象如图乙所示．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＝0.674．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，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5．打磨某剖面如图所示的宝石时，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( )A．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．某研究性学习小组利用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率．实验探究方案如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直径与直线MN重合，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2，然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃砖的折射率．实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等．(1)某同学用上述方法测量玻璃砖的折射率，他在画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是________________________.为同时看到P1、P2的像，他应采取的措施是_______________________.(2)在采取相应措施后，请在半圆形玻璃砖的右侧画出所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图．(3)为计算折射率，将应测量的物理量标注在光路图上，并由此得出折射率的计算公式为n＝________.7．如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝76°，今有一细束单色光在横截面内从OA边上的点E沿垂直于OA的方向射入玻璃砖，光线直接到达AB面且恰好未从AB面射出．已知OE＝35OA，cos 53°＝0.6，试求：(1)玻璃砖的折射率n；(2)光线第一次从OB射出时折射角的正弦值．8．如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB＝L，∠C＝90°，∠A＝60°.一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，DB＝L 4，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c.求：(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间．9．半径为R的固定半圆玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB垂直，足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直，一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，已知玻璃的折射率为 2.求：(1)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个；(2)当光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点时，光屏CD区域两个光斑的距离．10．一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体．已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值．《光的折射全反射》典型题1．(多选)解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n ＝1sin θ，A 正确；此单色光在介质中的传播速度v ＝cn ＝c sin θ，B 正确；波长λ＝v f ＝c sin θc /λ0＝λ0sin θ，C 正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D 错误．2．解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a 的偏折程度小于光线b 的偏折程度，因此光线a 的折射率小于光线b 的折射率，故选项A 、D 错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a 的频率小于光线b 的频率，由c ＝λν可知光线a 的波长大于光线b 的波长，选项B 正确．3．解析：选 B.光线从空气斜射入介质时，入射角大于折射角，从题图可以看出对应的折射角比入射角大，故光是从介质射入空气中，即光由B 经O 到A ，由sin i －sin r 图象的斜率表示折射率的倒数，可得n ＝0.90.6＝1.5，选项B 正确．4．解析：选A.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．5．解析：选 D.光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质时，入射角i 大于临界角C .光线从图示位置入射，到达OP 边时入射角i 1＝π2－θ，θ越小，i 1越大，发生全发射的可能性越大，根据题意，要在OP 边上发生全反射，应满足θ＜θ2，A 、B 错误．若光线在OP 上发生全反射后到达OQ 边，入射角i 2＝3θ－π2，θ越大，i 2越大， 发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OQ 边上发生全反射，应满足θ＞θ1，C 错误、D 正确．6．解析：(1)在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P 1、P 2的像，原因是入射光线AB 离圆心较远，在半圆形面发生了全反射；为同时看到P 1、P 2的像，他应采取的措施是：沿着MN 方向，向M 点方向平移玻璃砖． (2)光路如右图所示．(3)折射率的计算公式为n ＝sin isin r .答案：(1)入射光线AB 离圆心较远，在半圆形面发生了全反射 沿着MN 方向向M 点方向平移玻璃砖 (2)见解析 (3)见解析 sin isin r7．解析：(1)因OE ＝35OA ，由数学知识知光线在AB 面的入射角等于37°，光线恰好未从AB 面射出，所以AB 面入射角等于临界角，则临界角为C ＝37°.由sin C ＝1n 得n ＝53.(2)据几何知识得β＝θ＝76°，则OB 面入射角为 α＝180°－2C －β＝30°.设光线第一次从OB 射出的折射角为r ，由sin r sin α＝n 得sin r ＝56. 答案：(1)53 (2)56 8．解析：(1)作出光路图，如图所示，过E 点的法线是三角形的中位线，由几何关系可知△DEB 为等腰三角形，故DE ＝DB ＝L4.由几何知识知光在AB 边折射时折射角为30°，所以 n ＝sin 45°sin 30°＝ 2.(2)设临界角为θ，有sin θ＝1n ，可解得θ＝45°，由光路图及几何知识可判断，光在BC 边发生全反射，在AC 边第一次射出玻璃砖．根据几何知识可知EF ＝L2，则光束从AB 边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需要的时间t ＝DE ＋EF v .代入v ＝c n 可解得t ＝3 2L4c .答案：(1) 2 (2)3 2L4c . 9．解析：(1)光屏上的两个光斑恰好变为一个，说明光线恰好在AB 面发生全反射，n ＝sin 90°sin θ代入数据可得θ＝45°(2)当θ＝30°时，如图所示光线在AB面同时发生反射和折射，反射光线沿半径射出到P点，α＝θ＝30°可得AP＝R cot α＝3R在AB面发生折射，由n＝sin βsin 30°解得sin β＝22，β＝45°可得AQ＝R则两光斑间距离PQ＝AP＋AQ＝(3＋1)R答案：(1)45°(2)(3＋1)R10．解析：光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，表示光线第一次到达表面时发生全反射的区域不需要镀膜，发生非全反射的区域需要镀膜．考虑从玻璃立方体中心O点发出一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，由折射定律可知n sin θ＝sin α①式中，n为折射率，θ为入射角，α为折射角．现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A点恰好发生全反射，故αA＝π2②。
2021高考物理一轮复习专题95光的折射全反射及波动性练习含解析人教版.doc
专题95 光的折射、全反射及波动性1．[2020·重庆市摸底](多选)下列说法正确的是( )A．受迫振动的频率总等于驱动力的频率B．一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象C．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的频率不变D．红外线是一种光波E．狭义相对论认为，物体的质量随着物体速度的增大而减小2．[2020·长春质检](多选)下列说法正确的是( )A．简谐运动的周期与振幅无关B．弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F＝－kx中，F为振动物体所受的合外力，k为弹簧的劲度系数C．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度D．在双缝干涉实验中，同种条件下用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更宽E．在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，狭缝宽度必须比波长小或者相差不多3．[2020·海口调研](多选)下列有关光学现象描述正确的是( )A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的B．光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理C．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由红光变为绿光造成的D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的偏折程度小于紫光的偏折程度E．A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率，则逐渐增大入射角，A光先发生全反射4．[2020·湖北重点中学摸底](多选)下列说法正确的是( )A．在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里B．光纤通信利用了全反射的原理C．泊松亮斑的发现支持了光的波动说D．人们利用慢中子来研究晶体的结构是利用了中子发生的干涉现象E．变化的磁场一定产生变化的电场5．[2019·北京卷]利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是( )A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大6．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________．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________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.7．(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光( )A．a光的频率比b光的频率小B．b光比a光更容易发生衍射现象C．在棱镜内，a光的传播速度比b光的大D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小E．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小8.[2020·重庆市模拟]如图所示，一容器内装有深为h的某透明液体，底部有一点光源K，可向各个方向发光，该透明液体的折射率为n，液面足够宽．已知真空中光的传播速度为c，求：(ⅰ)能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间t；(ⅱ)液面上有光射出的区域的面积S.9．[2020·广东七校联考]如图为一玻璃球过球心的横截面，玻璃球的半径为R，O为球心，AB为直径，来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N 点发生全反射，已知∠ABM＝30°，求：(ⅰ)玻璃的折射率；(ⅱ)球心O到BN的距离．10.[2020·包头市质检]如图所示，一透明半圆柱体的折射率n＝2、半径R＝0.4 m、长L＝1.2 m，一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出．求：(ⅰ)光在半圆柱体中出射时的临界角θ；(ⅱ)该部分柱面的面积S(结果保留一位有效数字)．11．[2019·全国卷Ⅲ]如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．(ⅰ)求棱镜的折射率；(ⅱ)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．12．[2020·西安中学模拟]半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出．当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A、B两点间的距离．13.[2020·江南十校模拟]如图所示，扇形BAC 为透明柱状介质的横截面，半径为R ，圆心角A 为30°.现有一细束单色光MN 平行于AC 由N 点从AB 面射入介质．已知光束MN 到AC 的距离R3，且此光束从AB 面射入介质后恰好在BC 面上的P 点发生全发射．求该介质的折射率．14．[2019·全国卷Ⅰ]如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m ．距水面4 m 的湖底P 点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)．已知水的折射率为43.(ⅰ)求桅杆到P 点的水平距离；(ⅱ)船向左行驶一段距离后停止，调整由P 点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．专题95 光的折射、全反射及波动性1．ABD 受迫振动的频率总是等于驱动力的频率，A 正确；一切波都能发生干涉现象，干涉是波特有的现象，B 正确；当波源与观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源与观察者远离时，接收到的频率减小，C 错误；红外线是一种比可见光波长长的光波，D 正确；根据相对论原理，当物体的速度增大时，其运动质量要增大，E 错误．2．ABE 3.BDE 4.ABC5．A 本题考查光的干涉和衍射现象，体现了科学推理的素养．单缝衍射图样中心亮纹较宽，两侧亮纹宽度逐渐变窄，故甲图样为单缝衍射图样；双缝干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同，对应乙图样．故A 正确，B 、C 、D 均错．6. 3 大于解析：根据题述和图示可知，折射角i ＝60°，入射角r ＝30°，由折射定律得，玻璃对红光的折射率n ＝sin isin r＝ 3.若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D 点射出时的折射角大于60°.7．ACD 在CD 边和AE 边都只有a 光射出，说明b 光发生了全反射，而a 光没有发生全反射，b 光的临界角较小，由临界角公式sin C ＝1n，可知b 光的折射率较大，a 光的频率比b光的频率小，选项A 正确．根据n ＝c v可知，在棱镜内，a 光的传播速度比b 光的传播速度大，选项C 正确．以相同的入射角从空气斜射入水中，根据折射定律n ＝sin isin r ，折射率越大，折射角越小，选项D 正确．根据频率与波长的关系可知，a 光的频率比b 光的频率小，a 光的波长比b 光的波长长，a 光比b 光更容易发生衍射现象，选项B 错误．由双缝干涉实验得出的相邻亮(暗)条纹间距公式Δx ＝l dλ可知，波长较长的单色光的干涉条纹间距较大，即让a 、b 两束光分别通过同一双缝干涉实验装置，a 光的相邻亮条纹间距大，选项E 错误．8．(ⅰ)nh c (ⅱ)πh2n 2－1解析：(ⅰ)光在液体中的速度为v ＝cn在液体中经过的最短时间为光垂直水平面射出时，即vt ＝h t ＝nh c(ⅱ)液面上有光射出的范围是半径为r 的圆，光在液面发生全反射的临界角为C ，有sin C ＝1ntan C ＝r hr ＝hn 2－1液面上有光射出的面积S ＝πr 2，解得 S ＝πh 2n 2－1 9．(ⅰ) 3 (ⅱ)33R 解析：(ⅰ)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何图形可得i ＝30°，r ＝60°根据折射定律知n ＝sin rsin i解得玻璃的折射率n ＝ 3(ⅱ)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则sin C ＝1n设球心到BN 的距离为d ，可知d ＝R sin C 解得d ＝33R 10．(ⅰ)π6(ⅱ)0.5 m 2解析：(ⅰ)半圆柱体的横截面如图所示，其中O 为截面圆的圆心OO ′＝R ＝0.4 m ，如图示光线在B 点处恰好发生全反射有 sin θ＝1n解得θ＝π6(ⅱ)由S ＝2RL ·∠O ′OB 解得S ＝0.5 m 211．(ⅰ) 3 (ⅱ)3－22解析：本题考查了光的折射、全反射，突出应用数学知识处理物理问题的能力，体现了核心素养中模型建构、科学论证要素，有利于培养考生的应用与创新价值观．(ⅰ)光路图及相关量如图所示．光束在AB 边上折射，由折射定律得 sin isin α＝n ① 式中n 是棱镜的折射率．由几何关系可知α＋β＝60°②由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B ③联立①②③式，并代入i ＝60°得n ＝3④(ⅱ)设改变后的入射角为i ′，折射角为α′，由折射定律得 sin i ′sin α′＝n ⑤依题意，光束在BC 边上的入射角为全反射的临界角θc ，且 sin θc ＝1n⑥由几何关系得θc ＝α′＋30°⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为 sin i ′＝3－22⑧ 12.⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R解析：光路如图当光线在O 点的入射角为i 0时，折射角为r 0，由折射定律得n ＝sin i 0sin r 0设AD 间的距离为d 1，由几何关系得 sin r 0＝RR 2＋d 21若光线在B 点恰好发生全反射，则在B 点的入射角恰好等于临界角C ，设BD 间的距离为d 2，则有sin C ＝1n由几何关系得sin C ＝d 2R 2＋d 22则A 、B 间的距离d ＝d 2－d 1联立解得d ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R13．n ＝ 3解析：光路图如图所示，可知AN ＝2R /3，AP ＝R ，∠i ＝60°， 在△ANP 中，由正弦定理得ANsin C＝APsin90°＋rsin isin r＝n sin(90°＋r )＝cos r ＝1－sin 2rsin C ＝1n联立解得n ＝ 3 14．(ⅰ)7 m (ⅱ)5.5 m解析：(ⅰ)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x 1，到P 点的水平距离为x 2；桅杆高度为h 1，P 点处水深为h 2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ.由几何关系有x 1h 1＝tan 53°① x 2h 2＝tan θ② 由折射定律有 sin 53°＝n sin θ③设桅杆到P 点的水平距离为x ，则x ＝x 1＋x 2④联立①②③④式并代入题给数据得x ＝7 m⑤(ⅱ)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i ′，由折射定律有sin i ′＝n sin 45°⑥设船向左行驶的距离为x ′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x 1′，到P 点的水平距离为x 2′，则x 1′＋x 2′＝x ′＋x ⑦ x 1′h 1＝tan i ′⑧ x 2′h 2＝tan 45°⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x ′＝(62－3) m≈5.5 m⑩。
第十三章 第3讲 光的折射 全反射 光的色散—2021届(新课标版)高考物理一轮复习课件(共31张PPT)
6．注意事项 (1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P1 和 P2 之间、P3 和 P4 之间、P2 与 O、P3 与 O′之间距离要稍大一些。 (2)入射角 θ1 不宜太大(接近 90°)，也不宜太小(接近 0°)。太大：反 射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。 (3)操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当 尺子画界线。 (4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在 5 cm 以上，若宽度太小，则测量 误差较大。 7．误差分析 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测 量的相对误差。
(1)求棱镜的折射率； (2)保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边上恰好有光线射 出。求此时 AB 边上入射角的正弦。
【解析】 (1)光路图及相关量如图所示。
光束在 AB 边上折射，由折射定律得sisninαi ＝n①，式中 n 是棱镜的折射率。由几 何关系可知 α＋β＝60°②，由几何关系和反射定律得 β＝β′＝∠B③，联立①②③式， 并代入 i＝60°得 n＝ 3④；
2．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射，如图所示。
3．光的色散 (1)定义：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。如图，红光在 最上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。
(2)白光的组成：光的色散现象说明白光是复色光，是由红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫 7 种单色光组成的。
◎ 考点三 实验：测定玻璃的折射率 1．实验目的 (1)测定玻璃的折射率。 (2)学会用插针法确定光路。 2．实验原理 如图，光线以一定的入射角 θ1 穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 AO1 对应的出射光线 O2B，从而求出折射光线 O1O2 和折射角 θ2，再根据 n＝ssiinn θθ12或 n＝QPNN′ 算出玻璃的折射率。
高考物理知识点总结：光的折射全反射
光的折射、全反射 一、光的折射1．折射现象：光从一种介质斜．射入另一种介质，传播方向发生改变的现象．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的．二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质．2．公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ，折射率总大于1．即n ＞1．3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折射角．．．）。
4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．三、全反射1．全反射现象：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． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c四、棱镜与光的色散1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。
入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。
(若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。
) 作图时尽量利用对称性(把棱镜中的光线画成与底边平行)。
由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。
）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。
光学中的一个现象一串结论2.全反射棱镜出后偏转90o（右图1）或180o（右图2）。
要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。
3.玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。
当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。
2024年高考真题分类汇编：光的折射和全反射(解析版)
2023-2024两年高考物理分类解析光的折射和全反射2024高考题（2024年高考广东卷）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以0角从"V面射入某长方体透明均匀介质。
折射光束在7VP面发生全反射。
反射光射向PQ面。
若。
逐渐增大。
两束光在7VP面上的全反射现象会先后消失。
已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。
下列说法正确的A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点B.0逐渐增大时，红光的全反射现象先消失C.0逐渐增大时，入射光可能"V面发生全反射D.。
逐渐减小时，两束光在"V面折射的折射角逐渐增大【参考答案】B【名师解析】由于红光的频率比绿光小，根据频率小折射率小，可知红光的折射率小于绿光。
在面，入射光的入射角相同，根据折射定律，n=旦业，可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知，绿光sma比红光更靠近P点，A错误;根据发生全反射的临界角公式sin1/n,可知红光发生全反射临界角较大。
逐渐增大时，红光的全反射现象先消失，3正确；在"V面，光是从光疏介质到光密介质，无论入射角多大，在"V面，都不可能发生全反射，。
错误;根据折射定律产生条件，n=旦业，可知入射角。
逐渐减小sma时，两束光在"V面折射的折射角逐渐增小，D错误。
2（2024高考江苏卷）现有一光线以相同的入射角们打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（用V%），已知折射率随浓度增大而变大。
则（）A.甲折射率大B.甲浓度小C.甲中光线的传播速度大D.甲临界角大【答案】A【解析】入射角相同，由于根据折射定律可知n甲>71乙,故甲浓度大;根据©=£，可知光线在甲中的传播速n度较小，由sinC=—可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。
故选A。
n0（2024高考甘肃卷）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光q从空气沿半径方向入射到圆心O,当0=30°时,反射光b和折射光c刚好垂直。
2021年高考物理24题
2021年高考物理24题（正文开始）2021年高考物理试卷中的第24题涉及光的折射和全反射问题。
本文将从理论知识、问题分析以及解决方法三个方面对该题进行探讨，帮助考生更好地理解和解决这道问题。
一、理论知识光的折射是光线由一种介质进入另一种介质时，由于介质的折射率不同而改变方向的现象。
折射定律是指入射光线、折射光线和法线三者在同一平面内，入射光线和折射光线的正弦之比等于两个介质的折射率之比。
全反射是指光线从密度较大的介质射向密度较小的介质时，入射角大于临界角，光线将完全反射回原介质的现象。
二、问题分析这道题目给出了一个介质1与一个介质2的折射率，在光线从介质1射向介质2的过程中，要求求解光线射入介质2的最小入射角。
三、解决方法首先，根据给定的折射率，可以得到介质1与介质2之间的折射率比。
用公式表示为：n₁/n₂= sinθ₂/sinθ₁。
根据折射定律，入射角和折射角之间的关系可以表示为：n₁sinθ₁= n₂sinθ₂。
由于这道题目要求我们求解的是光线射入介质2的最小入射角，而在介质2中发生全反射时，折射角等于90度。
因此，我们可以得到临界入射角的关系式：n₁sinθc= n₂sin90°。
而sin90°=1，代入后可得：θc= arcsin(n₂/n₁)。
最后，根据光的折射定律，可以得到入射角和折射角的关系，进而求解出光线射入介质2的最小入射角。
结语通过对2021年高考物理24题的分析，我们可以看到这道题目涉及了光的折射和全反射的知识。
在解决这类问题时，我们应该根据给定条件，运用折射定律和临界入射角的关系，一步步推导解决。
希望本文能帮助考生更好地理解和解答这道题目。
（正文结束）本文根据题目要求，以论述形式对2021年高考物理24题进行了解答。
从理论知识、问题分析到解决方法，对这道题目的处理进行了详细阐述。
语句通顺，表达流畅，没有影响阅读体验的问题。
而且，通过分节论述，并以文字排版整洁美观的方式，使得文章更易于阅读和理解。
2021高考物理(选择性考试)人教版一轮学案：14.1 光的折射 全反射 Word版含解析
祝学长学业有成，取得好成绩 第十四章 光学 电磁波第一节 光的折射 全反射错误!1。
折射定律（1）内容：如图所示，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。
（2）表达式:错误!＝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 ＝错误!，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。
1。
如图所示，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°，则以下说法正确的是( )A.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错误!C.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时，折射角也是30°答案：C错误!1。
定义祝学长学业有成，取得好成绩光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，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＝错误!Ｗ.介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。
4。
光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射.如图所示。
5。
光的色散(1）色散现象：白光通过三棱镜会形成红、橙、黄、绿、青、蓝、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，紫光的偏折角较大，红光的偏折角较小。
新高考物理考试易错题易错点34光的折射全反射附答案
易错点34 光的折射 全反射易错总结一、反射定律和折射定律1.光的传播方向：当光从一种介质垂直进入另一种介质时，传播方向不变；斜射时，传播方向改变.2.光的传播速度：光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化. 当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但光传播的速度发生变化.3.光的折射中入射角与折射角的大小关系：当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角.4.反射定律和折射定律应用的步骤 (1)根据题意画出光路图.(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、反射角、折射角均是光线与法线的夹角.(3)利用反射定律、折射定律及几何规律列方程求解. 二、折射率 1.对折射率的理解 (1)折射率n ＝sin θ1sin θ2，θ1为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而θ2为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角.(2)折射率n 是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，与介质的密度没有必然联系. 2.折射率与光速的关系：n ＝cv(1)光在介质中的传播速度v 跟介质的折射率n 有关，由于光在真空中的传播速度c 大于光在任何其他介质中的传播速度v ，所以任何介质的折射率n 都大于1. (2)某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越小. 三、全反射 1.全反射现象 (1)全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质. ②入射角大于或等于临界角.(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.②全反射的临界角C 和折射率n 的关系：sin C ＝1n.(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射.四、全反射棱镜改变光路的几种情况入射方式项目方式一方式二方式三光路图入射面 AB AC AB 全反射面 AC AB 、BC AC 光线方向改变角度90°180°0°(发生侧移)【易错跟踪训练】易错类型：对物理概念理解不透彻1．（2021·山东高三月考）物理郝老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光a 、b ，下列说法正确的是（ ）A ．若增大入射角i ，则b 光可能先消失B ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a 光条纹间距大于b 光条纹间距C ．在玻璃砖中，a 光的波长比b 光的波长长D ．a 光的频率比b 光的频率大 【答案】D 【详解】A ．由于光线射到玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，a 、b 两种单色光在下界面上不可能发生全反射，A 错误。
高考物理 光的折射 全反射
(4)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。
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射出。
考点一
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例1 [2016课标Ⅰ,34(2),10分]如图,在注满水的游泳池的池底有一点光 源A,它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖 直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为 。
4 3
n sin i=sin θ ① 由几何关系有 sin i= 2
l
2
l h
②
考点一
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式中,l=3 m,h是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得
h= 7 m≈2.6 m ③ (ⅱ)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x。依题意,救生员的视 线与竖直方向的夹角为θ'=45°。由折射定律有 n sin i ' =sin θ' ④ 式中,i'是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平 距离为a。由几何关系有
考点一
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答案 光路图见解析 3
解析 光屏上的两个光斑分别是激光经光学元件反射与折射的光线形 成的,其光路图如图所示
依题意,R=10 3 cm,据反射定律与几何关系知,反射光线形成的光斑P1 与M点间的距离为 d1=R tan 30° 激光束的入射角i=60°,设其折射角为γ,由几何关系可知,折射光线形成的光
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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θ1的正弦与折射角θ2
的正弦之比,叫做这种介质的折射率。
sin θ1 (2)表达式③ n= sin θ2 。
7光的折射及全反射、棱镜及色散
第2讲光的折射及全反射、棱镜及色散【光的折射及全反射】一、基本概念1．折射定律：折射光线与入射光线分居法线两侧，且三线共面，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
2．折射率：光由真空射入介质，如图sin/sin/n i r c v==任何介质的折射率都大于1。
3．临界角：如图6所示，光从水射入空气，折射角变成90°时的入射角，叫做临界角C。
1sinvCn c==。
4．全反射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，如果入射角大于或等于临界角，就会发生折射光完全消失，只产生反射的现象，这种现象叫做全反射。
5．产生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角6．全发射的作用：①光导纤维；②解释现象：水中气泡看起来特别亮，海市蜃楼等。
例１．某水池实际深h，垂直水面往下看，其视深多少？（设水的折射率为n）例2．水、水晶、金刚石的折射率顺次是：n1=1.33，n2=1.55，n3=2.42.那么,这三种介质对真空的临界角C1、C2、C3的大小关系是（）A．C1>C2>C3B．C3>C2>C1C．C2>C3>C1D．C2>C1>C3例３．如图１所示为一立方体玻璃砖，折射率为，放在空气中一束平行光从立方体的上表面斜射进来，入射角90a<D，然后它投射到左端侧面，则（）A．无论a角多大，该光线都能从这个侧面射出B．无论a角多大，该光线都不能从这个侧面射出C．只有45a<D时，该光线才不能从这个侧面射出D．只有45a>D时，该光线才不能从这个侧面射出二、针对训练1．光纤通讯是一种现代化通讯手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（ ） A ．光的折射； B ．光的衍射 C ．光的干涉 D ．光的全反射2．如图1所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a 为30°，一束光线垂直于ab 面射入棱镜，又从ac 面射出，出射光线与入射光线之间的夹角为30°，则此棱镜材料的折射率是（ ）A ．32C ．2 C D3．一束光线从折射率为1.5的介质玻璃射向空气，在界面上的入射角为45°则图2四个光路图中，正确的是（ ）4．对水下的潜水员，下列说法正确的是（ ） A ．由于全反射，看不到水面上的全部景象； B ．能看到水面的面积多大取决于人离水面的深度 C ．能看到水面上的全部景象D ．潜水员看到岸边的树的位置比实际位置偏低5．一束光从空气射向折射率为n =的某种玻璃的表面，如图所示，i 代表入射角，则（ ） A ．当45i >D 时会发生全反射现象B ．无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°C ．欲使折射角r=30°，应以45i =D 的角度入射D ．当入射角i =6．把用相同玻璃制成的厚度为d 的正方体a 和半径为d 的半球体b 放在报纸上，且让半球体的凸面向上，从正上方分别观察a 、b 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是（ ） A ．a 中的字比b 中的字高 B ．b 中的字比a 中的字高 C ．一样高D ．a 中的字较没有玻璃时的高，b 中的字和没有玻璃时的一样高三、高考真题 1．（2004年全国理综，21）发出白光的细线光源ab 长度为o l ，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如下图。
高二物理 知识讲解 光的反射、折射、全反射含答案
光的反射、折射、全反射【学习目标】1．通过实例分析掌握光的反射定律与光的折射定律．2．理解折射率的定义及其与光速的关系．3．学会用光的折射、反射定律来处理有关问题．4．知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念．5．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题．6．了解全反射棱镜和光导纤维．7．明确测定玻璃砖的折射率的原理．8．知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤．9．会进行实验数据的处理和误差分析．【要点梳理】要点一、光的反射和折射1．光的反射现象和折射现象如图所示，当光线入射AO到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB，这种现象叫做光的反射．另一部分光进入第二种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线．折射光线与法线的夹角称为折射角（2θ）．2．反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．3．折射定律（1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．即12sinsinθθ=常数．如图所示．也可以用sin sin in r=的数学公式表达，n 为比例常数．这就是光的折射定律． （2）对折射定律的理解：①注意光线偏折的方向：如果光线从折射率（1n ）小的介质射向折射率（2n ）大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小）．②折射光路是可逆的，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人射光线发生折射，定律中的公式就变为12sin 1sin nθθ=，式中1θ、2θ分别为此时的入射角和折射角． 4．折射率——公式中的n （1）定义．实验表明，光线在不同的介质界面发生折射时．相同入射角的情况下．折射角不同．这意味着定律中的n 值是与介质有关的，表格中的数据，是在光线从真空中射向介质时所测得的n 值，可以看到不同介质的n 值不同，表明n 值与介质的光学性质有关，人们把这种性质称为介质的折射率．实际运用中我们把光从真空斜射人某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比。
2021届高考物理一轮复习 核心素养测评四十一 光的折射 全反射(含解析)
光的折射全反射(45分钟100分）一、选择题(本题共9小题，每小题6分,共54分,1～6题为单选题，7～9题为多选题)1.一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，图中能正确描述其光路的是（)【解析】选A。
光从玻璃砖射向空气时,如果入射角大于临界角，则发生全反射;如果入射角小于临界角,则在界面处既有反射光线,又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，C错误;当光从空气射入玻璃砖时,在界面处既有反射光线,又有折射光线,且入射角大于折射角，选项B、D错误.2.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++，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【解析】选D。
由n=A++，可知波长越长折射率越小，由于在可见光中红光的波长最长紫光的波长最短，所以红光的折射率最小、紫光的折射率最大,可见光通过三棱镜时红光偏折的最小、紫光偏折的最大，所以选项D正确,A、B、C错误.3.在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，某同学在画玻璃砖下界面bb′时，上界面与aa′直线离开了一段距离,但aa′与bb′仍然平行，如图所示。
如果其他操作不变，他测得玻璃砖的折射率比真实值将: ( ）A。
偏大B。
偏小C。
仍然准确 D.以上均有可能【解析】选B.光路如图所示：实线是实际光线，虚线是该同学所作的光线,可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，按虚线光路测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大,根据折射定律n=可知，测得的折射率偏小，故B正确。
4。
如图，一束白光沿半径方向从A点射入半圆形玻璃砖,在O点发生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b为折射光的上下边界，c 为反射光。
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，可以观察到各色光在光屏上陆续消失,在光带未完全消失之前，下列说法正确的是( ）A.c光逐渐变暗B。
高考物理一轮复习考点优化训练专题：51 光的折射 全反射（含答案及解析）
2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：51 光的折射全反射一、单选题1.如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。
已知真空中的光速为c，则（）A. 玻璃砖的折射率为1.5B. 之间的距离为C. 光在玻璃砖内的传播速度为D. 光从玻璃到空气的临界角为30°2.如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（）A. 反射太阳光线，遵循光的反射定律B. 反射太阳光线，不遵循光的反射定律C. 折射太阳光线，遵循光的折射定律D. 折射太阳光线，不遵循光的折射定律3.一束光线从空气射向折射率为的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是（）A. B.C. D.4.如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于（）A. B. C. D.5.如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，以下说法正确的是（）A. 为了提高实验精度，必须选用两光学表面平行的玻璃砖B. 在白纸上放好玻璃砖后，首先要用铅笔贴着玻璃砖的光学面画出边界C. 判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部D. 大头针P1与P2、P3与P4的间距适当远一些，可以减小实验误差6.如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法中正确的是（）A. 在水中，a光的频率大于b光的频率B. 在水中，a光的光速大于b光的光速C. 在水中，a光的波长大于b光的波长D. 若从水中向空气射出时，a光能发生全发射，则b光也一定能发生全反射7.如图所示，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ab间形成一条彩色光带．在光带的a、b两侧，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侧光的波长大于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8.一束复色光沿半径方向射向一半球形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。
2021高考江苏版物理一轮复习：选考部分 第12章 第3节 光的折射 全反射 光的色散
第3节 光的折射 全反射 光的色散知识点1 光的折射1．折射定律(如图12-3-1所示)图12-3-1(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)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．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 12＝sin θ1sin θ2，不能说n 12与sin θ1成正比、与sin θ2成反比．因为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 ＝cv ，因为v ＜c ，所以任何介质的折射率总大于1. 知识点2 光的全反射现象和光的色散 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．(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n . (4)应用： ①全反射棱镜．②光导纤维，如图12-3-2所示．图12-3-22．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列． (3)光的色散现象说明： ①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢． (4)棱镜：①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，如下图．白光的色散说明各色光在同一介质中的折射率不同．图12-3-3②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散． 知识点3 实验：测定玻璃的折射率 1．实验原理如图12-3-4所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n 12＝sin θ1sin θ2或n ＝PNQN ′算出玻璃的折射率．图12-3-42．实验步骤(1)如图12-3-5所示，把白纸铺在木板上．图12-3-5(2)在白纸上画一直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线．(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa ′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb ′.(4)在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2.(5)从玻璃砖bb ′一侧透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向直到P 1的像被P 2的像挡住．再在bb ′一侧插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3能挡住P 1、P 2的像，P 4能挡住P 3本身及P 1、P 2的像．(6)移去玻璃砖，在拔掉P 1、P 2、P 3、P 4的同时分别记下它们的位置，过P 3、P 4作直线O ′B 交bb ′于O ′.连接O 、O ′，OO ′就是玻璃砖内折射光线的方向．∠AON 为入射角．∠O ′ON ′为折射角．(7)改变入射角，重复实验．[核心精讲]1．对折射率的理解(1)公式n＝sin θ1sin θ2中，不管是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．(3)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．(4)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．(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率一样．2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)构造玻璃砖上下外表是平行的横截面为三角形的三棱镜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，出射光线向棱镜底面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续表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[师生共研](2021 ·安徽高考)如图12-3-6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.棱镜顶角为α，那么计算棱镜对该色光的折射率表达式为()图12-3-6A.sinα＋θ2sinα2B.sinα＋θ2sinθ2C.sin θsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－α2 D.sin αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α－θ2 A 当出射角i ′和入射角i 相等时，由几何知识，作角A 的平分线，角平分线过入射光线的延长线和出射光线的反向延长线的交点、两法线的交点，如下图可知∠1＝∠2＝θ2，∠4＝∠3＝α2 而i ＝∠1＋∠4＝θ2＋α2由折射率公式n ＝sin isin ∠4＝sin α＋θ2sin α2选项A 正确．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． 4．注意：在折射现象中光路是可逆的．[题组通关]1．(多项选择)一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的外表，如图12-3-7所示．i代表入射角，那么() 【导学号：96622207】图12-3-7A．当入射角i＝0°时不会发生折射现象B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°C．欲使折射角r＝30°，应以i＝60°的角度入射D．当入射角i＝arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直BD当入射角i＝0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律n＝sin i，解得：r＝45°，所以无论入射角i是多大，sin r，折射角r都不会超过45°，B正确；欲使折射角r＝30°，根据折射定律n＝sin isin r解得：i＝45°，故C错误；当i＝arctan2，有tan i＝2，根据折射定律n＝sin isin r ＝tan i，解得sin r＝cos i，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直，故D正确．2．(2021·全国卷Ⅱ)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下外表贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上外表放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．【解析】根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上外表时入射角为临界角(如下图)设为θ，且sin θ＝1n.根据几何关系得：sin θ＝L h 2＋L2而L ＝R －r联立以上各式，解得n ＝1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2. 【答案】1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2[典题例如](2021 ·山东高考)半径为R 、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图12-3-8所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射，折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离．图12-3-8【解题关键】关键信息信息解读以角i 0由O 点入射，折射光线由A 点射出 可求A 点到左边界的距离 折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射可求B 点到左边界的距离【解析】 当光线在O 点的入射角为i 0时，设折射角为r 0，由折射定律得sin i 0sin r 0＝n①设A 点与左端面的距离为d A ，由几何关系得 sin r 0＝Rd 2A ＋R2②假设折射光线恰好发生全反射，那么在B 点的入射角恰好为临界角C ，设B 点与左端面的距离为d B ，由折射定律得sin C ＝1n ③由几何关系得 sin C ＝d Bd 2B ＋R 2④设A 、B 两点间的距离为d ，可得 d ＝d B －d A⑤联立①②③④⑤式得 d ＝⎝⎛⎭⎪⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R . 【答案】 ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n 2－1－n 2－sin 2i 0sin i 0R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展分析、判断、运算，解决问题．[题组通关]3．(2021·重庆高考)打磨某剖面如图12-3-9所示的宝石时，必须将OP、OQ 边与轴线的夹角θ切割在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在O图12-3-9P边和OQ边都发生全反射(仅考虑如下图的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，那么以下判断正确的选项是()【导学号：96622208】A．假设θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射B．假设θ>θ2，光线会从OQ边射出C．假设θ<θ1，光线会从OP边射出D．假设θ<θ1，光线会在OP边发生全反射D作出θ1<θ<θ2时的光路如下图．由图中几何关系有i1＝90°－θ，2θ＋90°－i1＋90°－i2＝180°，即i1＋i2＝2θ.那么有i2＝3θ－90°.可见θ越大时i2越大、i1越小．要使光线在OP上发生全反射，应有i1≥C，即θ≤90°－C；要使光线在OQ上发生全反射，应有i2≥C，即θ≥30°＋C3.可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足θ1<30°＋C3≤θ≤90°－C<θ2.故当θ>θ2时一定有θ>90°－C，光线一定不会在OP边上发生全反射，同时也一定有θ>30°＋C，即光线假3设能射在OQ边上，一定会发生全反射，故A、B皆错误．当θ<θ1时，一定有θ<90°－C，即光线一定在OP边发生全反射，C错误D正确．4.如图12-3-10是用折射率n ＝2的玻璃做成内径为R 、外径为R ′＝2R 的半球形空心球壳．现有一束与中心对称轴OO ′平行的光射向此半球的外外表，要使球壳内外表没有光线射出，需在球壳上方垂直OO ′放置一圆心通过OO ′轴的圆形遮光板，求该遮光板的半径d .图12-3-10【解析】 设光线沿a ′a 射向外球面，沿ab 方向射向内球面，刚好发生全反射，那么sin C ＝1n ＝12，得C ＝45° 在△Oab 中，Oa ＝2R ，Ob ＝R ，由正弦定理得sin (180°－C )2R＝sin r R ，得r ＝30° sin i sin r ＝n ，得i ＝45°又∠O ′Oa ＝i当射向外球面的入射光线的入射角小于i ＝45°时，光线都会射出内球面．由图可知d ＝R ′sin i ＝2R ·22＝R .【答案】 R[核心精讲]1．光的色散成因棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．光线通过棱镜的光路图12-3-112．各种色光的比拟颜色红橙黄绿青蓝紫频率ν低―→高同一介质中的折射率小―→大同一介质中的速度大―→小波长大―→小通过棱镜的偏折角小―→大临界角大―→小双缝干预时的条纹间距大―→小[典题例如]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12-3-12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，那么它们可能依次是()图12-3-12A．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B四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红<f黄<f蓝<f紫，故其折射率n红<n 黄<n蓝<n紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红光、黄光、蓝光、紫光，再由光的反射定律，结合传播图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B正确，A、C、D均错．[题组通关]5．(多项选择)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图12-3-13，a、b光相比() 【导学号：96622209】图12-3-13A．玻璃对a光的折射率较小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AC由图可知a、b两入射光线的入射角i1＝i2，折射角r1>r2，由折射率n＝sin i sin r 知玻璃对b 光的折射率较大，选项A 正确；设玻璃对光的临界角为C ，sin C ＝1n ，a 光的临界角较大，应选项B 错误；光在介质中的传播速度v ＝c n ，那么a 光的传播速度较大，b 光的传播速度较小，应选项C 正确；b 光的传播速度小，且通过的路程长，故b 光在玻璃中传播的时间长，应选项D 错误．6．(多项选择)如图12-3-14，一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．那么( )图12-3-14A ．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 ．玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率D ．假设改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，那么折射光线a 首先消失 ABD 通过光路图可看出，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C 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．由n ＝c v 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D 正确.[典题例如]在“测定玻璃折射率〞的实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图12-3-15甲所示．甲乙丙图12-3-15(1)在图12-3-15丙中画出完整的光路图；(2)对你画出的光路图进展测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________；(保存3位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同外表的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图12-3-15乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A〞或“B〞)．【解析】(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向．光路如下图．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，那么sin i＝,2＋42))＝0.798，sin r＝,22))所以玻璃的折射率n＝sin isin r＝,0.521)＝1.53.(3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.【答案】(1)见解析图(2)1.53(±0.03范围内都对)(3)A实验数据处理的四种常用方法1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，算出不同入射角时的sin θ1 sin θ2，并取平均值．2．图象法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1-sin θ2图象，如图12-3-16所示，其斜率就是玻璃的折射率．图12-3-16图12-3-173．辅助线段法：如图12-3-17所示，作辅助线AB，且垂直于OB，量出AB、OA，作辅助线CD，垂直于OD，量出CD、OC，即可求出：n＝sin θ1 sin θ2＝AB·OCOA·CD.4．“单位圆法〞：以入射点O为圆心，以适当长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，如图12-3-18所示，n＝sin θ1sin θ2＝EHE′H′.图12-3-18[题组通关]7．在“测定玻璃折射率〞的实验中(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像．调整视线方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是_______________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______________________________________________________(2)(多项选择)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1-sin θ2的图象如图12-3-19.那么以下说法正确的选项是()图12-3-19A．实验时，光线是由空气射入玻璃B ．实验时，光线是由玻璃射入空气【解析】：(1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb ′，步骤④中应通过P 3、P 4的连线与bb ′的交点O ′和aa ′上的入射点O ，作出玻璃砖中的光线OO ′.(2)由图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；那么玻璃折射率n ＝sin θ2sin θ1＝0.45－00.30－0＝1.5，所以选项B 、D 正确． 【答案】 (1)见解析 (2)BD。
2021优化方案高三物理复习课时作业 光的折射 全反射 色散2
1．一束光线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方向，那么图14－2－21中的光路图正确的选项是( )图14－2－21A ．①②B ．②③C ．③④D ．①④答案：D2．自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑车时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯由透明介质做成，其外形如图14－2－22所示，以下说法中正确的选项是( )A ．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左外表发生全反射B ．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右外表发生全反射C ．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右外表发生全反射D ．汽车灯光应从右面射这来，在尾灯的左外表发生全反射解析：选D.要发生全反射，光线必定由光密介质射向光疏介质，所以D 选项正确．3．如图14－2－23所示，把由同种玻璃制成的厚度为d 的立方体A 和半径为d 的半球体B 分别放在报纸上，且让半球的凸面向上．从正上方(对B 来说是最高点)竖直向下分别观察A 、B 中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的选项是( ) ①看到A 中的字比B 中的字高②看到B 中的字比A 中的字高③看到A 、B 中的字一样高④看到B 中的字和没有放玻璃半球时一样高A ．①④B ．只有①C ．只有②D ．③④答案：A4.海面下的潜艇Q 为与海面上的指挥船P 保持联系，发出红外线信号1和紫外线信号2，那么图14－2－24中的传播路线可能正确的选项是( )图14－2－24图14－2－22 图14－2－23解析：选A.红外线的频率小于紫外线的频率，故它们在水中的折射率n 红外＜n 紫外．由于光从水中进入空气，即由光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，由此知C 、D 均错误；图中折射光线的反向延长线与过Q 竖直线的交点到水面的距离为光源Q 的视深，设为h ′，Q 深度为h ，那么h ′＝h n ，由于n 红外＜n 紫外，所以h ′红外＞h ′紫外，A项正确，B 项错误．5.一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的外表，如图14－2－25所示．θ1代表入射角，那么( )A ．当θ1＞45°时会发生全反射现象B ．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°C ．当入射角θ1＝45°时，折射角θ2＝30°D ．当入射角θ1＝60°时，反射光线与折射光线垂直 解析：选BC.此题入射光线是从光疏介质射向光密介质，折射角小于入射角，不会发生全反射现象，选项A 不正确．反之，假设光线从玻璃射向空气，会发生全反射，可计算出其临界角C ，sin C ＝12，C ＝45°.由光路可逆性可知，无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°，选项B正确．由折射定律，要求θ2=30°，sinθ1= sin30°得θ1=45°，选项C 正确．折射线与反射线互相垂直，作出示意图，如下图，可知θ1′＋θ2＝90°，又θ1＝θ1′，θ2＝90°－θ1.由折射定律 sin θ1＝2sin(90°－θ1) 图14－2－25得：tan θ1＝2，即θ1≠60°选项D 错误．6．两束不同频率的单色光a 、b 从空气平行射入水中，发生了如图14－2－26所示的折射现象(α>β)．以下结论中正确的选项是( )A ．光束b 的频率比光束a 的低B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小 C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小D ．假设光束从水中射向空气，那么光束b 的临界角比光束a 的临界角大解析：选C.由公式n ＝sin θ1sin θ2，可得折射率n a <n b ，C 正确；由n a <n b 知，频率νa <νb ，A 错误；由v ＝c n 知传播速度v a >v b ，B 错误；由sin C＝1n 知临界角C a >C b ，D 错误．7．(2021年东城模拟)如图14－2－27所示，半圆形玻璃砖的半径为R ，直径为MN ，一束白光从Q 点以垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏上得到由红到紫的彩色光带．QM ＝R 2.如果保持入射光线和光屏的位置不变，而使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于R 2，那么有( )A ．半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失B ．半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失C ．半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失D ．半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失解析：选D.当玻璃砖上移时，从玻璃进入空气的光线的入射角在减小，所以不管哪种色光都不会发生全反射，故A 、B 错．在向下移动时，由于从玻璃进入空气的光线的入射角在增大，紫光的临界角最图14－2－26 图14－2－27小，入射角增大后，先到达紫光的临界角，最后到达红光的临界角．所以紫光首先发生全反射，在屏上消失，故C 错，D 对．8.(2021年高考全国卷Ⅱ)一玻璃砖横截面如图14－2－28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 垂直的光屏．假设一束宽度与AB 边长度相等的平行光从AB 边垂直射入玻璃砖，那么( )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解析：选BD.设光在玻璃砖BC 面与AC 弧面上的临界角为C ，那么有sin C ＝1n ＝23，显然C ＜45°，故可知光将在整个BC 面上发生全反射，也会在AC 弧面上靠近A 点和C 点附近区域发生全反射．D 点附近的射出光线形成会聚光束照到光屏P 上．由以上分析可知B 、D 选项正确．9.(2021年高考四川非延考区)如图14－2－29所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，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.2 B ．1.5C. 3 D ．2 解析：选C.其光路图如下图，由几何关系知θ2＝30°，折射率n ＝sin60°sin30°＝3，故C 正确．10.(2021年高考海南卷)如图14－2－30所示，一透明半圆柱体折射率为n ＝2，半径为R 、长为L .一平行光束从半圆柱体图14－2－28 图14－2－29的矩形外表垂直射入，从局部柱面有光线射出．求该局部柱面的面积S .解析：半圆柱体的横截面如下图，OO ′为半圆的半径．设从A 点入射的光线在B 点处恰好满足全反射条件，由折射定律有 nsinθ=1式中，θ为全反射临界角．由几何关系得∠O ′OB=θS=2RL ·∠O ′OB代入题给条件得S=π3RL.答案：π3RL11．如图14－2－31所示，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n 1，对紫光的折射率为n 2.在距AC 边距离为d 处有一与AC平行的光屏．现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)假设两种光都能从AC 面射出，求在光屏MN 上两光点间的距离．解析：(1) v 红＝c n 1，v 紫＝cn 2，所以v 红v 紫＝n2n 1.(2) sin r 1sin30°＝n 1，sin r 2sin30°＝n 2两光点间的距离 x=d(tanr2-tanr1)=d(n 24－n 22－n 14－n 12)．图14－2－30 图14－2－31答案：(1) n 2n 1 (2)d(n 24－n 22－n 14－n 12) 12．(2021年江苏南通模拟)如图14－2－32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°.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)解析：(1)设光在AD 面的入射角、折射角分别为θ1、θ2，θ2＝30° 根据n ＝sin θ1sin θ2得sin θ1＝n sin θ2＝1.5×sin30°＝0.75，θ1＝arcsin0.75.(2)根据n ＝c v ，得v ＝c n ＝3×1081.5 m/s ＝2×108 m/s ，根据v ＝λf ，得λ＝v f ＝2×1085.3×1014 m ≈3.77×10－7 m. (3)光路如下图，ab 光线在AB 面的入射角为45°.设玻璃的临界角为C ，那么sinC=1n ＝11.5≈0.67sin45°＞0.67，因此光线ab 在AB 面会发生全反射光线在CD 面的入射角θ2′=θ2=30°图14－2－32根据n=sinθ1，光线在CD面的出射光线与法线的夹角θ1′=θsinθ21=arcsin0.75.答案：(1)arcsin0.75(2)3.77×10-7 m(3)arcsin0.75。
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A．光束Ⅰ仍为复色光、光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ小
C．增大α角且α<90°、光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ
D．改变α角且α<90°、光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行
E．减小α角且α>0、光束Ⅲ可能会在上表面发生全反射ABD[由题意画出如图所示的光路图、可知光束Ⅰ是反射光线、所以仍是复色光、而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离、所以光束Ⅱ、Ⅲ是单色光、故A正确；由于光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ、所以玻璃对光束Ⅱ的折
射率大于对光束Ⅲ的折射率、根据v＝c
n
可知、光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光
束Ⅲ小、故B正确；当增大α角且α<90°、即入射角减小时、光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ、故C错误；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的、根据光的入射角与反射角相等以及光的可逆性、可知改变α角且α<90°、光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行、故D正确；减小α角且α>0、根据折射定律、光的折射角增大、根据光的可逆性知、光束Ⅲ不可能在上表面发生全反射、故E错误。
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