高中物理选修3-4光的折射和全反射

第I卷（选择题）

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一、选择题（题型注释）

1.（单选）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知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. 1.5

C. 3

D. 2

2.

如图所示是一种折射率

3

n的棱镜。现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射

角的大小i＝60°，求：

（1）光在棱镜中传播的速率；

（2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。

3.（多选）一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面，则下列说法正确的是:（）

A．当入射角大于450时会发生全反射

B．无论入射角多大，折射角都不会超过450

C．入射角为450时，折射角为300

D．当入射角为arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直

第II卷（非选择题）

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二、填空题（题型注释）

4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB 面的夹角α= 60°．已知这种玻璃的折射率n =2，则：

①这条光线在AB面上的的入射角为；

②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去．

5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°，然后光线射到AC 面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________.

6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图．

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三、实验题（题型注释）

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四、计算题（题型注释）

7.如图所示，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，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）

8.知光线自空气射入甲介质中，入射角为60°，折射角为30°；光线从乙介质射入空气，入射角为45°，折射角为60°，求：

（1）甲、乙两种介质的折射率之比n甲∶n乙；

（2）光在甲、乙两种介质中的光速之比v甲∶v乙

9.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝2的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．

10.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝2的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．

11.一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o ，斜边AB=a 。棱镜材料的折射率为2=n 。在此截面所在的平面内，一条光线以45o 的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜(如图所示)。画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。

12.如图所示，是一透明的圆柱体的横截面，半径R=2 cm ，折射率n=3。真空中一束光线沿平行于直径AB 的方向从D 点射人圆柱体，折射光线恰好通过B 点。真空中光速c=3．0×108 m/s ，求：

①光在圆柱体中的传播速度v0。

②入射点D 与AB 间的距离d 。

13.如图所示，为某种透明介质的截面图，△AOC 为等腰直角三角形，BC 为半径R=12cm 的四分之一圆弧，AB 与水平屏幕MN 垂直并接触于A 点．由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O ，在AB 分界面上的入射角i=45°，结果在水平屏幕MN 上出现两个亮斑．已知该介质对红光和紫光的折射率分别为

3321=n ，22=n ．

①判断在AM 和AN 两处产生亮斑的颜色；

②求两个亮斑间的距离．

14.图示为半径3的半球形介质截面，O 为圆心，相互平行的单色光a 和b 从不同位

置进入介质．光线a在O点恰好发生全反射。光线b的入射角为α=15°．入射点为M，出射点为N．求：（光的速度c=3.0×108m/s）

①介质的折射率。

②光线b从M传播到N的时间。（结果保留两位有效数字）

15.有一顶角为直角的玻璃砖，放在空气中，一光束斜射入玻璃砖的一个侧面，如图所示，然后投射到它的另一个侧面．若该玻璃砖全反射临界角为42°，问：

①这束光线能否从另一侧面射出？并说明理由

②若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？

16.如图所示，直角三棱镜的折射率n＝3，∠A＝30°。一束与OB面成30°角的光线射向OB面，从AB面上的C点射出。若不考虑光在OB面上的反射，求能从C点射向空气的光的方向。

17.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 的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率为n＝2，求：

①求此玻璃的临界角；

②光从棱镜第一次射入空气时的折射角；

③光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)。

18.一半径为R 的1/4球体放置在水平面上，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，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为2/3R 。求出射角 。

19.如图所示，一个半径为R 的14透明圆柱体放置在水平面上，一束蓝光从A 点沿水平方向

射入圆柱体后经B 点射出，最后射到水平面上的C 点。已知OA ＝R 2，该圆柱体对蓝光的折

射率为3，则：

①它从圆柱面射出时的出射角β为多大？

②若换用一束红光同样从A 点射向该圆柱体，则它从圆柱体射出后在水平面上形成的光点在C 点的哪侧？

20.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用的最长时间。

21.一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o ，斜边AB ＝a 。棱镜材料的折射率为