高二物理选修3_4同步练习_13.1《光的反射和折射》

高二物理选修3-4同步练习：
13.1《光的反射和折射》
基础夯实
1．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。

造成这种现象的原因是()
A．光的反射B．光的折射
C．光的直线传播D．小孔成像
答案：B
解析：太线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。

2．在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体()
A．比物体所处的实际位置高
B．比物体所处的实际位置低
C．跟物体所处的实际位置一样高
D．以上三种情况都有可能
答案：A
解析：根据光的折射定律可知A项正确。

3．关于折射率，下列说法中正确的是()
A．根据sinθ1
sinθ2
＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据sinθ1
sinθ2
＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据n＝c
v
可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
答案：CD
解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介
质本身决定，与入射角、折射角无关。

由于真空中光速是个定值，故n 与v成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，
由v＝λｆ
，当f一定时，v正比于λ。

n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比。

4．一束光线从空气射向折射率为 1.5的玻璃，入射角为45°，下面光路图中正确的是()
答案：C
解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A错
误；由反射定律和反射角为45°，根据折射定律n＝sinθ1
sinθ2得θ1
>θ2，故B
错误；C正确，D错误。

5.
如图所示，S为点光源，MN为平面镜。

(1)用作图法画出通过P 点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察围。

解析：这是一道关于平面镜成像问题的题目，主要考查对平面镜
成像规律的认识，平面镜成像的特点是：等大正立的虚像。

方法是先
确定像点的位置，然后再画符合要求的光线以及与之对应的入射光线。

(1)先确定S对应的像S′，连接PS′与MN交于Q点，Q点即是过P点的反射点。

连接SQ即得对应的入射光线，如图甲所示。

(2)由对称性确定S′后，过S′连接MN两端点的边界光线S′M 和S′N，此区域即为像点S′的观察围，如图乙所示。

6．光在某种介质中的传播速度是 1.73×108m/s，要使光由这种介质射入空气时折射光线与反射光线成90°夹角，求入射角。

答案：30°
解析：依题意作光路图如图所示，则折射角θ2＝90°－θ1，其中，θ1
为入射角。

这种介质的折射率n＝c
v
＝
3×108
1.73×108
＝3，由折射定律知n
＝sinθ2
sinθ1，即nsinθ1
＝cosθ1，故入射角为30°。

7．为从军事工事部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔。

设工事壁厚d＝34.64cm，孔的宽度L＝20cm，孔嵌入折射率n＝3的玻璃砖如图所示，试问：
(1)嵌入玻璃砖后，工事部人员观察到外界的视野的最大角为多
少？
(2)要想使外界180°围景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？
答案：(1)120°(2)2
解析：当人眼处于底端呈对角线向外看时，视野最大，光路如图所示，又d＝34.64cm，L＝20cm，则
tanβ＝
20
34.64＝
1
3
，所以β＝30°
(1)折射定律sinα
sinβ＝3，所以α＝60°，
所以视野最大角为120°
(2)要使视野的角为180°，即α′＝90°，由折射定律得sin90°sinβ＝n，
所以n＝2
能力提升
1．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。

设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b，a、
b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b，则()
A．n a>n b B．n a<n b
C．v a>v b D．v a<v b
答案：AD
解析：根据折射定律n＝sini
sinr
和n＝
c
v
可判A、D正确。

2．把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径亦为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
答案：AD
解析：如图所示，放在b中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置。

而放在a中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高．
3.
现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。

这种“回归
反光膜”是用球体反射元件制成的，如图所示，反光膜均匀分布着直
径为10μｍ的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次
入射的入射角应是()
A．15°B．30°
C．45°D．60°
答案：D 解析：
作光路图如图所示，设入射角为θ，折射角为α，则θ＝2α，n＝sinθsinα
＝2sinαcosα
sinα，cosα＝
n
2＝
3
2，α＝30°
所以，θ＝60°。

故选项D正确。

4．河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面正上
方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？(设水的折射率为n。

)
答案：H n
解析：如图所示，设小鱼在S处，从鱼反射出的光线SO垂直水面射出，光线SO1与SO间的夹角很小。

因一般人的瞳孔的线度为2～3mm，θ1、θ2为一组对应的折射角和入射角，可知θ1、θ2均很小。

由数学知识知：
sinθ1≈tanθ1＝OO1
h，sinθ2≈tanθ2＝
OO1
H
由折射定律得：n＝sinθ1
sinθ2＝
OO1/h
OO1/H＝
H
h，得h＝
H
n
即他感觉到的小鱼的深度为实际深度的1
n
，即变浅。

5．一个圆柱形筒，直径为12cm，高16cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm。

当筒中盛满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点，求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度。

答案：(1)4
3
(2)2.25×108m/s
解析：先画出一圆柱形筒，筒高为H＝16cm，直径d＝12cm。

人眼在A处，筒侧底部“最低点”为B，筒无液体时，人眼能见深度h ＝9cm。

筒盛满液体时，人眼看到B点。

根据光的折射画出光路如图所示。

(1)sinθ1＝
d
d2＋h2
sinθ2＝
d
d2＋H2
此液体的折射率n＝sinθ1 sinθ2
＝d2＋H2
d2＋h2
＝
4
3
(2)光在此液体中的传播速度v＝c
n
＝2.25×108m/s
6．下图是奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一照片，
相机的镜头竖直向上。

照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r＝11cm的圆形围，水面上的运动员手到脚的长度l＝10cm。

若已知水的
折射率n＝4
3
，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h。

(结果
保留两位有效数字)
答案：2.1m
解析：设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员的实际长为L
，由折射定律nsin α＝sin90°
由几何关系sin α＝R R 2＋h 2，R r ＝L
l
得h ＝n 2－1·L
l r
取L ＝2.2m ，解得h ＝2.1m(1.6～2.6m 都算对)。