2020届高考物理一轮复习检测：第十五章_光学_第1讲_光的折射全反射和色散(含答案)

第1讲光的折射全反射和色散

基础巩固

1.(2017北京昌平二模,13)一束单色光由空气进入水中,该光先后在空气和水中传播时( )

A.速度相同,波长相同

B.速度不同,波长相同

C.速度相同,频率相同

D.速度不同,频率相同

2.(2017北京东城一模,14)如图所示,将一个半圆形玻璃砖置于空气中,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时,下列情况不可能发生的是( )

3.(2017北京朝阳二模,14)如图所示,ABC是一个用折射率n>的透明介质做成的棱镜,其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB 面上,则该光束( )

A.能从AC面射出

B.能从BC面射出

C.进入棱镜后速度不变

D.进入棱镜后波长变长

4.一束单色光在某种介质中的传播速度是其在真空中传播速度的一半,则( )

A.该介质对于这束单色光的折射率为0.5

B.这束单色光由该介质射向真空发生全反射的临界角为60°

C.这束单色光在该介质中的频率为其在真空中频率的一半

D.这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的一半

5.(2017北京丰台一模,14)已知一束可见光m是由a、b、c三种单色光组成的,光束m通过三棱镜的传播情况如图所示,则比较a、b、c三种单色光,下列说法正确的是( )

A.a色光的折射率最大

B.c色光的频率最小

C.b色光在玻璃中的传播速度最大

D.c色光发生全反射的临界角最小

6.一束光从折射率为1.5的玻璃射向空气,入射角为45°。下列四幅光路图中正确的是( )

7.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。a、b 光相比( )

A.玻璃对a光的折射率较大

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

8.人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称

地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为,且D=R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出)

综合提能

1.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r

依然满足=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )

2.光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种。阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层,内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,外表面附近的折射率最低。关于光在连续型光导纤维中的传播,下列四个图中能正确表示传播路径的是( )

3.(2017北京西城一模,20,6分)通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间,经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品,被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业展示等领域,能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。我们将其工作原理简化为如图所示的模型,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,玻璃呈乳白色,即不透明,像一块毛玻璃;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和你所学知识,关于通电雾化玻璃,你认为下列叙述中比较合理的是( )

A.不通电时,入射光在液晶层发生了全反射,导致光线无法通过

B.不通电时,入射光在液晶层发生了干涉,导致光线无法通过

C.通电时,入射光在通过液晶层后方向发生了改变

D.通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播

4.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。

(ⅰ)求池内的水深;

(ⅱ)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。

答案精解精析

基础巩固

1.D 光由一种介质进入另一种介质,频率不变,光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度,波长

λ=,因此光在水中的波长小于在空气中的波长。

2.B 光由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角,A正确,B错误;C、D选项中,光由空气进入玻璃入射角为零,折射角为零,再由玻璃斜射入空气,折射角大于入射角,也可能发生全反射,C、D正确。

3.B 因n>,故光从介质射入空气时发生全反射时的临界角θ<45°。由题知光从AC面射向空气时入射角为45°,将在AC面上发生全反射,垂直BC面射出,故A错B对。光从空气射入介质时,频率不变而速度变小,由v=fλ可知,波长变短,故C、D错误。

4.D 该介质对于这束单色光的折射率n==2,故A项错误;由sin C=,代入数据得 sin C=,则C=30°,故B项错误;光由一种介质进入另一种介质时,频率不变,C项错误;由c=λ0f 和v=λf知=,故

λ=λ0,D项正确。

5.D 由白光通过玻璃三棱镜后形成色散现象可知,a色光相当于红光,b色光相当于绿光,而c色光相当

于紫光,易知B项错误;由折射率的定义易知A项错误;由n=可知C项错误;由sin C=可知D项正确。

6.A 光从玻璃斜射入空气可能发生全反射,设临界角为C,则:sin C==,又因为sin 45°=,所以

C<45°,入射角大于临界角,所以发生了全反射。

7.C 从光路图可以看出,a、b两束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知n b>n a,A错误;由

sin C=可知,玻璃对a光的临界角较大,B错误;由n=可知,b光在玻璃中的传播速度较小,C正确;b光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的传播时间较长,D错误。

8.答案30°

解析由几何关系sin i=,解得i=45°,则由折射定律=n,解得γ=30°