(山东专用)2021高考物理一轮复习课时作业40光的折射全反射(含解析)

课时作业(四十) 光的折射 全反射

[双基巩固练]

1．(多选)下列说法正确的是( )

A ．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质

B ．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质

C ．同一束光，在光密介质中的传播速度较大

D ．同一束光，在光密介质中的传播速度较小

BD [因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质；由v ＝c

n

可知，光在光密介质中的传播速度较小．]

2．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( )

D [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，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D 正确．]

3．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，在界面处的入射角为45°.入射光中，一部分被反射，另一部分被折射．则反射光线和折射光线的夹角为( )

A ．75°

B ．90°

C ．105°

D ．120°

C [根据折射定律n ＝sin i

sin r 得

sin R ＝sin i n ＝sin 45°2＝0.5

则得折射角R ＝30°

由反射定律知，反射角i ′＝45°

由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角α＝180°－R －i ′＝105°.]

4．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射后分成两束单色光a 、b .已知a

光的频率大于b 光的频率．下列哪个光路图可能是正确的( )

A [光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律和光路可逆性原理可知出射光线与入射光线平行．a 光的频率大于b 光的频率，则玻璃砖对a 光的折射率大于b 光的折射率，当入射角相同时，由折射定律分析得知a 的折射角小于b 光的折射角．在玻璃砖内部，a 光在b 光右侧，光线通过玻璃砖后a 的侧向位移大，故A 正确．]

5．(多选)已知介质对某单色光的临界角为C ，则( ) A ．该介质对单色光的折射率等于1sin C

B ．此单色光在该介质中的传播速度等于c sin

C (c 是光在真空中的传播速度) C ．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍

D ．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1

sin C

倍

ABC [由临界角的计算式sin C ＝1n ，得n ＝1sin C ，选项A 正确；将n ＝c v 代入sin C ＝

1

n 得sin C ＝v

c

，故v ＝c sin C ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c ＝λ0f ，v ＝λf ，由sin C ＝v c ＝

λ

λ0

，λ＝λ0sin C ，选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误．]

6．如图所示，发出白光的细线光源ab ，长度为l 0，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如图．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

B ．l 1>l 2>l 0

C ．l 2>l 1>l 0

D ．l 2

D [由视深公式h ′＝h n ，可知，线光源ab 的像长l ＝l 0n

.因为介质的折射率n 大于1，所以像长l

可得l 1>l 2.]

7．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)

(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？

解析 (1)如图所示，

在O 点刚好要发生全反射时，光在光屏PQ 上的落点距O ′点最远，且此时sin C ＝1

n

解得C ＝45°

入射光与竖直方向的夹角为

θ＝C －30°＝15°.

(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧．若使光线绕圆心O 逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失．

答案 (1)15° (2)紫光 紫光

8．(2019·广东广州综测)如图，置于空气中的直角三棱镜ABC

，折射率为2、AB

长为2a .一束光线以45°的入射角射到AB 边的中点．设空气中的光速为c ，求：光线进入棱镜到从AC 边射出所经历的时间．

解析 由n ＝sin i

sin r

已知：i ＝45 °，n ＝2，得：r ＝30°

由于r ＝30°，所以光线在三棱镜中平行BC 传播且垂直AC 射出，如图，由几何关系可知，光线在三棱镜中传播的距离s ＝a

2

设光在三棱镜内的速度为v ，则n ＝c v

又s ＝vt

得：t ＝s v

＝

a

2

c

2

＝

2a 2c

. 答案

2a 2c

[能力提升练]

9．(多选)如图所示，截面为ABC 的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB ，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB 边的长光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，则( )