最新人教版高中物理12、第3讲光的折射全反射及答案
高三物理光的全反射试题答案及解析
高三物理光的全反射试题答案及解析1.如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体.容器底部靠近左侧器壁处有一竖直放置的6.0cm高的线光源。
靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。
开始时通过望远镜看不到线光源的任何一部分.将一光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可能看到线光源底端。
再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端.求此液体的折射率.【答案】【解析】解：若线光源底端在Ａ点时，望远镜内刚好可以看到此光源底端，设过Ｏ点液面的法线为，为临界角。
由折射定律得①（2分）同理，若线光源顶端平移到点时，通过望远镜刚好看到线光源顶端点，则②（1分）由图中几何关系可得③（1分）④（1分）联立②④⑤式得⑤（2分）由题给条件可知，代入⑥式得⑥（2分）【考点】考查了光的折射2.如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB丄BC。
光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。
若两次反射都为全反射，则该五棱镜的折射率A.最小值为B.最大值为C.最小值为D.最大值为【答案】C【解析】设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等．根据几何关系有：4θ=90°；解得θ=22.5°；根据sinθ＝；解得最小折射率n=．选项C 正确。
【考点】光的全反射。
3.在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，下列说法正确的是A．在真空中P光的传播速度更大B．P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度C．让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光的条纹间距小于Q光D．P光发生全反射的临界角大于Q光发生全反射的临界角【答案】 D【解析】试题分析:光在真空是的传播速度大小是相等的，所以A错；在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，知P光发生全反射的临界角大，根据sinC=，知P光的折射率小．根据v=知，P光的折射率小，则P光在水中的传播速度大．故B错误，D正确；因为P光的折射率小，所以P光的频率小，则P光波长一些，故让P光和Q光通过同一双缝干涉装置P光的条纹间距大于Q光，所以C错。
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。
一轮配书-物理-第12章-第3课时-光的折射 全反射
AB，BC面折射定律： n=sin i/sin r r=r′,再由几何关系：r＝30°
综上可知：n 3
n sin 45 / sin r 折射定律：
[变式题组]
AD全反射：sin C 1/ n
C r 90
tan C 2
[答案]
6 sin C 3
6 2
n
6 2
考点二 全反射现象的理解和应用
4．如图所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平 面成30°角． (1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后 射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直 方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O′点最远？(已 知玻璃砖对该光的折射率为n＝ 2 ) 全反射时最远 (2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到 光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使 光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？
如图，根据光的折射定律:sin i/ sin θ ＝v1/v2 由几何关系：sin
d / ( d / 2) 2 h 2 2
h d 100 81sin2 i /18sin i
考点三 光路控制问题分析
[拓展题组]
5． (2013· 新课标Ⅱ· 34(2))如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC， ∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入 三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入 射角和在M点的折射角相等． (i)求三棱镜的折射率； 判断是否发生全反射 (ii)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程．(不考虑多次 反射)
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。
第12章第3讲 光的折射 全反射
答案
考点一 光的折射定律
CD
1
2
3
【题组阶梯突破】
解析 n由介质本身和光的频率共同决定， 与入射角、 折射角无关， 故选项A、 B均错； 由于真空中的光速是一个定值，故n与v成反比是正确的，选项C正确； 由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确.
A.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于d
B.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于d C.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于d D.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d
解析答案
练出高分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
D
解析答案
练出高分
D.若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用
红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射
解析答案
练出高分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
CDE
解析答案
练出高分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
8.(多选)如图所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形 玻璃砖上，若光线在玻璃砖内不重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出时( )
解析答案
练出高分
1
2
3
4
5
高三物理一轮复习 第十二章 波与相对论 第3节 光的折射 全反射课时跟踪检测(选修34)
光的折射 全反射对点训练：折射定律1．如图1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( )图1A ．90°B ．60°C ．30°D ．45°解析：选D 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 rsin i得sin r ＝n sin i ＝2·sin 30°＝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2所示，玻璃球的半径为R ，折射率n ＝3，今有一束平行直径AB 方向的光照射在玻璃球上，经B 点最终能沿原方向相反方向射出的光线离AB 的距离为( )图2A ．3RB ．33R C ．32R D ．R2解析：选C 由题意分析：光线照射在玻璃球上，最终能沿原方向相反方向射出，说明入射光路与出射光路平行对称，作出光路图，由光路图知：θ1＝2θ2，又由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2，解以上两式得：cos θ2＝32，即θ2＝30°，θ1＝60°，则d ＝R sin θ1，所以d ＝32R ，C 正确。
3．(多选)一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，如图3所示。
i 代表入射角，则( )图3A ．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解析：选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 isin r ，解得：r ＝45°，所以无论入射角i 是多大，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 ＝arctan 2，有tan i ＝2，设入射角为i ，折射角为r ，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。
高二物理光的折射试题答案及解析
高二物理光的折射试题答案及解析1.如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°。
半径为R的扇形NBC。
该柱体厚度为h，即MN=DC=AB=h。
一束刚好覆盖ABNM面的单色光，以与该面成450角的方向照射到ABNM面上。
若只考虑首次入射到ABCD面上的光，则ABCD面上有光透出部分的面积为（）A． B. C. D.【答案】B【解析】根据折射定律有：，得，折射角 r=30°，即光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°．过N的光线垂直入射到BC界面上点D射出，D到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到NB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式：，可得临界角C=45°，设BC界面上的临界点为E，此光线在NB界面上点F入射，在三角形NEB中可求得NE与水平方向的夹角为：180°-（120°+45°）=15°，所以E到B之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为 90°-（30°+15°）=45°=，所以有光透出的部分的弧长为，则ABCD面上有光透出部分的面积为，故ACD错误，B正确。
【考点】光的折射定律；全反射。
2.（10分）如图所示，是用某种玻璃制成的横截面为圆形的圆柱体光学器件，它的折射率为，横截面半径为R，现用一束细光线与圆柱体的轴线成的入射角射入圆柱体，不考虑光线在圆柱体内的反射，真空中光速为c.（1）作出光线穿过圆柱体并射出的光路图；（2）求出该光线从圆柱体中射出时，出射光线偏离原方向的角度；（3）计算光线在圆柱体中的传播时间.【答案】（1）如图所示（2）（3）【解析】（1）由折射定律得，既光线射入圆柱体内的折射角为由几何关系可知光线从圆柱体射出时，在圆柱体内的入射角为30°，故在圆柱体外的折射角为60°，光路图如图所示（4分）（2）由几何关系可知，出射光线偏离原方向的角度为（3分）（3）光线通过圆柱体的路程光在圆柱体内的传播速度光在圆柱体内的传播的时间为【考点】折射定律和反射定律折射率光在介质中的传播速度3.实验室有一块长方体透明介质，截面如图ABCD所示．AB的长度为l1，AD的长度为l2，且AB和AD边透光，而BC和CD边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB面，经折射后AD面上有光线射出．为了测量该长方体介质的折射率．一同学的做法是：保持射到AB面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A点沿AB缓慢推进，遮光板前端推到P时，AD面上恰好无光线射出，测得AP的长度为l3，则长方体介质的折射率可表示为n＝__________；【答案】【解析】由折射定律可知，由几何关系可知，解得．【考点】折射定律．4.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2；然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图7所示(E为两圆弧圆心；图中已画出经P1、P2点的入射光线)．(1)在图上补画出所需的光路．(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中标出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式是n＝________.【答案】(1)见解析图(2)图中i为入射角，r为折射角(3) n＝【解析】(1)连接P3、P4点与边界CD的交点O′，即为出射光线与CD的交点，连接两点OO′即为入射光线的折射光线，为了使光线在弧面CD射出，应使入射角小些，折射角也较小，光线偏折较小．(2)图中i为入射角，r为折射角．(3)根据折射率的定义可知n＝.5.如下图所示的各光路图中，正确反映光在玻璃和空气中传播的是()．【答案】AD【解析】光由空气进入玻璃时，入射角大于折射角，由玻璃进入空气时入射角小于折射角，故A、D正确．6.如图 (甲)所示，将筷子竖直插入玻璃杯内，从俯视图中的P点沿水平方向看到的应该是图 (乙)中的哪个图形()．【答案】D【解析】筷子在水中部分反射的光到达P点后折射，如图所示．筷子的上半部分偏左，下半部分更偏左，且更粗．7.下列哪些属于光的干涉现象（）A．雨后美丽的彩虹B．对着日光灯，从两铅笔的缝中看到的彩色条纹C．阳光下肥皂泡上的彩色条纹D．光通过三棱镜产生的彩色条纹【答案】C【解析】雨后的彩虹、光通过三棱镜产生的彩色条纹都是是光的折射现象，两铅笔的缝中看到的彩色条纹是光的单缝衍射现象，阳光下肥皂泡上的彩色条纹是肥皂泡的前后表面反射光干涉造成的，C正确。
高考物理二轮必会题型：12.3《光的折射、全反射》(含答案)
第3讲光的折射全反射1.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9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1A．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．答案 A2．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是( )解析本题中由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，又因为有折射就有反射，故D正确．答案 D3．一个等腰直角三棱镜的截面如图2所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB(图中未画光在棱镜内的光路)．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线( )．图2A．仍从Q点射出，出射光线平行于ABB．仍从Q点射出，出射光线不平行于ABC．可能从Q′点射出，出射光线平行于ABD．可能从Q″点射出，出射光线平行于AB解析将蓝光换成绿光，其折射率变小，在AC面的折射角变大，光路如图所示，可能从Q″点射出且平行于AB，故D正确．答案 D4．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3所示，则( )．图3A．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 D5．安庆市市民广场灯光音乐喷泉的水池中，有处于同一深度的若干彩灯，晚上在彩灯上方附近观察不同颜色彩灯的深度会有所不同，假设所有彩灯均视为点光源，现就红光灯和绿光灯比较，下列说法正确的是( ) A．红灯看起来较浅，因为红光折射率较大B．绿灯看起来较浅，因为绿光折射率较小C．绿灯看起来较深，因为绿光折射率较大D．红灯看起来较深，因为红光折射率较小解析红绿两种色光中，折射率n红<n绿，设灯的实际深度为H，则它们在水中视深h＝Hn，红光看起来较深，则正确答案为D.答案 D6.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，做出的光路图及测出的相关角度如图4所示．①玻璃的折射率计算式为n＝________(用图4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，为了减少误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．图4解析 对于玻璃砖的测定要明确原理，明确图中哪个角是入射角，哪个角是折射角，因此n ＝cos θ1cos θ2；厚度不同的玻璃砖在入射角相同的情况下，厚度大的玻璃砖侧移量大，出射光线越容易找准，误差小． 答案cos θ1cos θ2大7. 一束光波以45°的入射角，从AB 面射入如图5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．图5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° 光路图如下8. 如图6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．图6(1)补全光路并求出光从B 点传到C 点的时间； (2)求CD 与MN 所成的角α.(需写出求解过程)解析 (1)连接BC ，如图所示，在B 点光线的入射角、折射角分别标为i 、rsin i ＝5210＝22，得i ＝45°在B 点有：n ＝sin i sin r 得：sin r ＝12，故r ＝30°又有BC ＝2Rcos r t ＝BC v ＝nBC c ＝2nRcos rc得：t ＝63×10－9s. (2)由几何关系可知∠COP ＝15°，又∠ECP ＝i ＝45°，由几何知识得α＝30°. 答案 (1)63×10－9s (2)30° 9. 如图7所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n ＝2，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角θ＝45°射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h ＝2.0 cm 的光点A 和B(图中未画出A 、B)．图7(1)请在图中画出光路示意图． (2)求玻璃砖的厚度d. 解析 (1)光路图如图所示．(2)设第一次折射时折射角为r.则有： n ＝－θsin r，解得：r ＝30°，设第二次折射时折射角为α，则有： sin r sin α＝1n ，解得：α＝45°，由几何关系得：h ＝2dtan r ， d ＝h 2tan r ＝22tan 30°＝ 3 cm.答案 (1)见解析 (2) 3 cm10．一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． 解析 如图，考虑从玻璃立方体中心O 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射．根据折射定律有nsin θ＝sin α①式中，n 是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角．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 点刚好发生全反射，故αA ＝π2② 设线段OA 在立方体上表面的投影长为R A ，由几何关系有 sin θA ＝R AR 2A ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22③式中a 为玻璃立方体的边长．由①②③式得R A ＝a2 n 2－1④ 由题给数据得R A ＝a2⑤由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为R A 的圆．所求的镀膜面积S′与玻璃立方体的表面积S 之比为S′S ＝6πR 2A6a 2⑥由⑤⑥得S′S ＝π4.⑦答案 π4。
第12章-第3讲 光的折射 全反射
考点三
光的色散
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． R 2cos γ
第3讲
光的折射
全反射
抓基础
研考向
满分练
上页
下页
抓基础 双基夯实
试题
解析
4．(2016· 东北四校联考)实验表明，可见光通过三棱镜时各色
知识梳理
光的折射率 n 随波长 λ 的变化符合科西经验公式： n＝A＋ C
B
λ2
＋
小题快练
λ4
，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 )
可逆 的． (3)在光的折射现象中，光路是_____
第3讲
光的折射
全反射
抓基础
研考向
满分练
上页
下页
抓基础 双基夯实
知识梳理
小题快练
3．折射率 入射角 的 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，_______ 折射角 的正弦的比值． 正弦与_______ sin θ1 sin θ1 成正比， (2)定义式：n＝_________ sin θ2 ．不能说 n 与_______ 光的 与 sin θ2 成反比． 折射率由介质本身的光学性质和______ 频率 决定． _____
第3讲
光的折射
全反射 考点二
抓基础
研考向
满分练
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研考向 考点探究
对光的全反射的理解及应用
考点一 折射率及 折射定律的应用
考点二 对光的全 反射的理解及应用
考点三
光的色散
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.（9分）如图所示，M是一块平面镜，位于透明液体中，镜面水平向上放置，镜面到液面的距离h＝0.8 m．一束细光线竖直向下射来，通过液体射到平面镜上．现将平面镜以入射点为水平轴顺时针转过18.5°角，转到图中虚线所示的位置，光线经平面镜反射后，在液面处分成两束，且这两束光恰好垂直．（已知sin 37°＝0.6，设平面镜较短，光线在平面镜上只发生一次反射）求：①光从开始进入液面到第一次离开液面的时间；②平面镜绕水平轴顺时针至少转过多少度，才能没有光线从液面射出．【答案】①8×10－9 s②acrsin.【解析】①依题意作出的光路图如图所示，当镜面转过18.5°角时，反射光线转过37°角，即∠AOO′＝∠OO′N′＝37°由几何知识可得∠CO′N＝53°则液体的折射率n＝光在液体中的路程为s＝h＋＝1.8 m光从开始进入液面到第一次离开液面的时间t＝＝8×10－9 s②光在液面发生全反射的临界角sinC＝则当∠AOO′＝∠OO′N′＝C时，光在液面刚好发生全反射，没有光线从液面射出，此时平面镜绕水平轴顺时针转过的最小角度为α＝＝acrsin.【考点】考查了光的折射与全反射2.(9分)如图，在真空中波长为600 nm的激光束从A点射入圆柱形玻璃介质。
若该激光束经折射后从B点射出，射出玻璃与射入玻璃的光线夹角为30°，AB孤所对的圆心角为120°，求该激光束在玻璃中的波长。
【答案】424nm【解析】圆心角∠AOB=120°由等腰知：r=30° 1分几何关系：2=30°=15° 1分则i=r+=30°+15°=45° 1分n= 3分=424nm【考点】本题考查光的折射。
3.一般认为激光器发出的是频率为n的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，n是它的中心频率，它所包含的频率范围是Dn (也称频率宽度)，其中n +Dn和n -Dn分别称“上限频率”和“下限频率”。
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。
原创3：12.3 光的折射 全反射
解析：由折射定律得 n＝sin
sin θ1 θ1－30°
＝
3，
解得光在 AB 面的入射角 θ1＝60°。
由几何关系可知，θ2＝30°，
由折射定律
n＝ssiinn
θ3 θ2
解得光在 AC 面的折射角 θ3＝60°。
答案：60° 60°
解析：发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介 质，且入射角大于临界角，所以，选项 A 中，当光从空气中 射向玻璃时不会发生全反射现象，选项 A 错误；由折射率 n ＝ssiinn θθ12＝ 2可知，当入射角最大为 90°时，折射角 θ2＝45°， 所以 B 正确；由折射率 n＝ssiinn θθ12可知，选项 C、D 均正确。 答案：A
[试一试] 1．如图13－3－3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 3 B．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
(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)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度 越小。
[例1] 一半圆柱形透明物体横截面如图13－3－7所示，底 面AOB镀银(图中粗线)，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：
(3)临界角：sin C＝n1，C为折射角等于90°时所对应的入射角。
(4)应用：
光的折射与全反射(有答案)
第3课时 光的折射 全反射折射定律与折射率的理解和应用1、如图所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n ＝2的玻璃表面．(1)当入射角θ1＝45°时，求反射光线与折射光线间的夹角θ. (2)当入射角θ1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角θ＝90°？答案 (1)105° (2)arctan 2解析 (1)设折射角为θ2，由折射定律sin θ1sin θ2＝n 得sin θ2＝sin θ1n＝sin 45°2＝12，所以，θ2＝30°. 因为θ1′＝θ1＝45°，所以θ＝180°－45°－30°＝105°.(2)因为θ1′＋θ2＝90°，所以，sin θ2＝sin (90°－θ1′)＝cos θ1′＝cos θ1 由折射定律得tan θ1＝2，θ1＝arctan 2. 2、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等于1sin θB ．此单色光在该介质中的传播速度等于c ·sin θ(c 为真空中的光速)C ．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin θ倍D ．此单色光在该介质中的频率是真空中的1sin θ答案 ABC解析 介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n ＝1sin θ，A 项正确；此单色光在介质中的传播速度和波长分别为v ＝c n ＝c sin θ，B 正确；λ＝v ν＝c ·sin θc /λ0＝λ0sin θ，所以λ∶λ0＝sin θ∶1，故C 项正确；而光的频率是由光源决定的，与介质无关，故D 项错误． 3、如图所示是一种折射率n ＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN 的方向射到棱镜的AB 界面上，入射角的正弦值为sin i ＝0.75.求： (1)光在棱镜中传播的速率；(2)通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到AB 面上的光线)． 答案 见解析解析 (1)由n ＝c v 得v ＝cn＝2×108 m/s(2)设光线进入棱镜后的折射角为r ，由sin i sin r ＝n ，得sin r ＝sin in ＝0.5，r ＝30°，光线射到BC 界面时的入射角i 1＝90°－45°＝45°由于sin 45°>1n ，所以光线在BC 边发生全反射，光线沿DE 方向射出棱镜后的方向与AC边垂直，光路图如图所示．4、 如图所示，ABCD 为一直角梯形棱镜的截面，∠C ＝60°，P 为垂直于直线BC 的光屏，现用一宽度等于AB 边的单色平行光束垂直射向AB 面，经棱镜折射后在屏P 上形成宽度等于23AB 的一条光带，求棱镜的折射率．解析 光路图如图所示，根据题意有 θ1＝θ2＝30°，FC ＝23AB则EF ＝13AB根据几何关系有DE ＝CE tan 30°＝AB tan 30°＝33AB 在△DEF 中，tan θ3＝EF DE＝33，解得θ3＝30° 由折射定律可得n ＝sin (θ2＋θ3)sin θ1，解得n ＝ 3答案35、如图所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ ，OP ＝OQ ＝R ，一束单色光垂直OP 面射入玻璃体，在OP 面上的入射点为A ，OA ＝R2，此单色光通过玻璃体后沿BD 方向射出，且与x 轴交于D 点，OD ＝3R ，求该玻璃的折射率．答案3解析 作光路图如图所示．在PQ 面上的入射角 sin θ1＝OA OB ＝12，θ1＝30° 由几何关系可得θ2＝60° 折射率n ＝sin θ2sin θ1＝ 36、如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD 为半径为R 的四分之一的圆周，圆心为O ，光线从AB 面上的某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC 面上的O 点． (1)画出光线由AB 面进入棱镜且从CD 弧面射出的光路图； (2)求该棱镜的折射率n ；(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v (已知光在空气中的传播速度c ＝3.0×108 m/s)． 解析 (1)光路图如图所示．(2)光线在BC 面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C sin C ＝1n ，cos C ＝n 2－1n.光线在AB 界面上发生折射，折射角θ2＝90°－C ，由几何关系得sin θ2＝cos C ， 由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2由以上几式联立解得n ＝62(3)光速v ＝cn ＝6×108 m/s答案 (1)见解析图 (2)62(3)6×108 m/s7、为测量一块等腰直角三棱镜ABD 的折射率，用一束激光沿平行于BD 边的方向射向直角边AB 边，如图8所示．激光束进入棱镜后射到另一直角边AD 边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？图8答案62解析 作出法线如图所示n ＝sin 45°sin r ，n ＝1sin C ，C ＋r ＝90°即sin 45°cos C ＝1sin C解得tan C ＝2，sin C ＝63，n ＝62. 8、如图所示，MNPQ 是一块截面为正方形的玻璃砖，正方形的边长为30 cm ，有一束很强的细光束AB 射到玻璃砖的MQ 面上，入射点为B ，该光束从B 点进入玻璃砖后再经QP 面反射沿DC 方向射出．其中B 为MQ 的中点，∠ABM ＝30°，PD ＝7.5 cm ，∠CDN ＝30°.试在原图上准确画出该光束在玻璃砖内的光路图，并求出该玻璃砖的折射率．解析 找出B 点关于界面QP 的对称点E ，连接ED 交QP 于F 点，即光束在F 点发生反射，所以其光路图如图所示． 由几何关系得DE ＝302＋(15＋7.5)2 cm ＝37.5 cm sin θ2＝DP ＋QEDE＝0.6 由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2＝1.44.答案 见解析图 1.44对全反射的考查9、 如图是透明圆柱介质的横截面，C 、D 为圆上两点．一束单色光沿BC 方向入射，从D点射出．已知∠COD ＝90°，∠BCO ＝120°.(1)求介质的折射率； (2)改变∠BCO 的大小，能否在介质的内表面发生全反射？答案 (1)62(2)不能解析 (1)作出光路图如图，由几何关系知α＝60°，β＝45°；折射率n ＝sin αsin β＝62.(2)由光路可逆可知，光不可能在介质内表面发生全反射．10、(2009·浙江理综·18)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D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行 答案 AC解析 由几何关系可得入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°，由n ＝sin θ1sin θ2＝3，A 对；由sinC ＝1n ，临界角C >30°，故在F 点不发生全反射，B 错；由n ＝c v ＝λ0λ知光进入棱镜波长变小，C 对；F 点出射的光束与BC 边的夹角为30°，与入射光线不平行，D 错；故选A 、 C.11、 如图所示，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 ，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M 点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( ) A.3，不能发生全反射B.3，能发生全反射C.233，不能发生全反射D.233，能发生全反射答案 A解析 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示．由图可知，介质的折射率n ＝sin 60°sin 30°＝3；因为sin 30°＝12<33＝1n＝sin C ，所以折射光线中恰好射到M 点的光线不能发生全反射，选项A 正确． 12、如图所示，直角三角形ABC 为一三棱镜的横截面，∠A ＝30°.一束单色光从空气射向BC 上的E 点，并偏折到AB 上的F 点，光线EF 平行于底边AC .已知入射光与BC 边的夹角为θ＝30°.试通过计算判断光在F 点能否发生全反射． 答案 能解析 由几何关系知，光线在BC 界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30° 根据折射定律得n ＝sin θ1sin θ2＝sin 60°sin 30°＝ 3由几何关系知，光线在AB 界面的入射角为θ3＝60°而棱镜对空气的临界角C 的正弦值sin C ＝1n ＝33<sin θ3，则光线在AB 界面的入射角θ3>C ，所以光线在F 点能发生全反射．。
高考物理：光的折射——全反射(解析版)
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。
12、第3讲 光的折射 全反射 (2)
[课下限时集训](时间：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 解析：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．(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3解析：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. (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 解析：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。
人教版高中物理选修3-4课后习题 第十三章 习题课 光的折射和全反射
第十三章光习题课:光的折射和全反射课后篇巩固提升1.劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释正确的是( )A.空气泡对光线有会聚作用,因而较亮B.空气泡对光线有发散作用,因而较亮C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮2.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,光1的折射率较大,与光2相比,其波长较小,在玻璃中传播速度较小,临界角较小,通过玻璃的时间较大。
3.在测定玻璃的折射率实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa'与bb'后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如图所示,若其他操作正确,则测得的折射率将( )A.变大B.变小C.不变D.变大、变小均有可能设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如图所示,实际的入射角没有改变。
实际的折射光线是O1O1',而现在误把O2O2'作为折射光线,由于O1O1'平行于O2O2',所以折射角没有改变,折射率不变。
4.图甲为光学实验用的长方体玻璃砖,它的面不能用手直接接触。
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图乙所示。
计算折射率时,用(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
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[随堂巩固提升]
1．观察者看见太阳从地平线升起时，关于太阳位置的下列叙述中正确的是( )
A．太阳位于地平线之上B．太阳位于地平线之下
．太阳恰位于地平线 D．大气密度不知，无法判断
解析：选B 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线自它的反向延长线。
这样使得实际太阳位置比观察者看见的太阳位置偏低。
2如图12－3－10所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△AB，∠A为直角。
此截面所在平面内的光线沿平行于B边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到A边上，并刚好能发生全反射。
该棱镜材料的折射率为( )
图12－3－10
A B
D
解析：选A 作出几何光路图，如图所示。
由折射定律可
得＝，若光线在A边上的D点发生全反射，则β＝，由几何
关系又有θ1＝45°，θ2＝90°－β，结合以上三式可得2＝，
即＝，正确答案为A。
3(2011·全国高考)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12－3－11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，、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )
图12－3－11
A．紫光、黄光、蓝光和红光
B．紫光、蓝光、黄光和红光
．红光、蓝光、黄光和紫光
D．红光、黄光、蓝光和紫光
解析：选B 由光路图可看出光的偏折程度最大，故光在水滴中的折射率最大，选项中应该以“红橙黄绿蓝靛紫”反过的顺序进行排列，B对。
4．(2012·广西模拟)一束红、紫两色的混合光，从某种液体射向空气，当研究在界面上发生折射和反射现象时，可能发生的情况是图12－3－12中的( )
图12－3－12
解析：选在同种液体中，紫光的折射率较大，所以当它们从某种液体射向空气并且入射角相同时，紫光的折射角较大，选项A错误；根据临界角公式＝rc 错误！未定义书签。
可知，紫光的折射率较大，临界角较小，紫光更容易发生全反射，而选项B中的红光首先发生了全反射，所以可排除；两种色光在界面处都要发生光的反射，所以选项D也可排除，故选项正确。
5．(2012·安徽六校联考)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，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．红灯看起较浅，红灯照亮的水面面积较小
B．红灯看起较深，红灯照亮的水面面积较小
．红灯看起较浅，红灯照亮的水面面积较大
D．红灯看起较深，红灯照亮的水面面积较大
解析：选D 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，从水面上看光越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起最深，故选项A、错误；设光的深度为d，光的临界角为，则光能够照亮的水面面积大小为S＝π(d)2，可见，临界角越大，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项B错误，D正确。
6 (2012·潍坊一模)如图12－3－13是透明圆柱介质的横截面，、D为圆上两点。
一束单色光沿B方向入射，从D点射出。
已知∠OD＝90°，∠BO＝120°。
图12－3－13
(1)求介质的折射率；
(2)改变∠BO的大小，能否在介质的内表面发生全反射？
解析：(1)作出光路图如图所示，折射率＝错误！未定义
书签。
，由几何关系知α＝60°，β＝45°，故＝错误！未定义书签。
(2)由光路可逆可知，光不可能在介质内表面发生全反射。
答案：(1)错误！未定义书签。
(2)不能。