1、高考资源网() 您身边的高考专家基础课时3光的折射全反射一、单项选择题1.如图1所示为一横截面为直角三角形的三棱镜,B90,C30。一束与AB边成30角的光线射向AB面,在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出,出射光线的折射角为60。则这种材料的折射率为()图1A. B. C. D2解析作出光路图如图所示,根据几何关系和折射定律有n,可得:i30,n,故B正确。答案B2(2015四川成都三模)图2甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图。他让光从空气射向玻璃砖,在正确操作后,他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象。则下列说法
2、正确的是()图2A该玻璃的折射率nB该玻璃的折射率n1.5C在由空气进入该玻璃中传播时,光波频率变为原来的D在由空气进入该玻璃中传播时,光波波长变为原来的1.5倍解析由折射定律n可知折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象的斜率的倒数表示折射率,所以n1.5,选项A错误,B正确;在由空气进入该玻璃中传播时,光波的频率不变,光波波长变为原来的,选项C、D错误。答案B二、多项选择题3.一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图3所示,一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入,分成两束分别从B、C射出,则下列说法正确的是()图3Aa光的折射率小于b光的折射率B在玻璃中,a光的传播速度小
3、于b光的传播速度Ca、b两种单色光分别从B、C射出时折射角相等Da、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置,b光的干涉条纹间距较大解析由题图可看出,在A点的入射角相等,a光的折射角大于b光的折射角,由折射定律可知,a光的折射率小于b光的折射率,故选项A正确;由v可知,在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度,所以选项B错误;由题图可看出,两光束在B、C两点的入射角分别等于在A点的折射角,根据光路可逆原理可知,两光束在B、C两点的折射角等于在A点的入射角,即相等,所以选项C正确;a光的折射率小于b光的折射率,故a光的波长大于b光的波长,而两种单色光通过同一双缝干涉装置时,双缝干涉条纹的间距与波
4、长成正比,a光的干涉条纹间距较大,故选项D错误。答案AC4.(2016贵州六校联考)如图4所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是()图4AO1点在O点的右侧B蓝光从空气中射入水中时,速度变小C若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点D若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点E若蓝光沿AO方向射向水中,则折射光线有可能通过B点正上方的D点解析据折射定律,知光由空气斜射入水中时
5、入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错误;光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B正确;紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的,则可能通过B点下方的C点,故C正确;若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的,则可能通过B点上方的D点,故D正确;若蓝光沿AO方向射入,据折射定律,知折射光线不能通过B点正上方的D点,故E错误。答案BCD三、非选择题5.某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个测液体折射率的仪器,如图5所示。在一个圆盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持
6、位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值。图5(1)若AOF30,OP3与OC之间的夹角为45,则在P3处刻的刻度值为_。(2)若在同一液体中沿AO方向射入一束白光,最靠近OC边的是_色的光,增大入射角度,_色的光在刻度盘上先消失。解析(1)由图可知,AOF是入射角,EOP3是折射角,但在定义折射率时光是从真空或空气射向介质的,所以用光路的可逆性转化可得n,代入数据可得n。(2)由于介质对紫
7、光的折射率最大,所以紫光偏折得最多,故最靠近OC边的是紫光。增大入射角,所有单色光的折射角都增大,而紫光的折射角依然最大,故紫光在刻度盘上先消失。答案(1)(2)紫紫6. 2015江苏单科,12B(3)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图6所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30,OA5 cm,AB20 cm,BP12 cm,求该人造树脂材料的折射率n。图6解析设折射角为,由折射定律n,其中i30由几何关系知sin ,且OP代入数据解得n(或n1.5)答案(或n1.5)7.2015海南单科,16(2)一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图7所示。已知玻
8、璃的全反射临界角()。与玻璃砖的底平面成()角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到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。图7解析光路图如图所示,沿半径方向射入玻璃砖的光线,即光线射到MN上时,根据几何知识,入射角恰好等于临界角,即恰好在圆心O处发生全反射,光线左侧的光线,经球面折射后,射到MN上的角一定大于临界角,即在MN上发生全反射,不能射出,光线右侧的光线射到MN上的角小于临界角,可以射出,如图光线与球面相切,入射角190,折射角即为,从MN上垂直射出。根据几何知识,底面透光部分
9、的宽度OERsin 答案Rsin 8.如图8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。图8(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)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点刚好发生全反射时,光在光屏PQ上的落点距O点最远sin C解得C45入射光与竖直方向
10、的夹角为C3015(2)由于介质中紫光的折射率最大,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9.(2016山西忻州第一中学等四校联考)如图9所示,直角玻璃三棱镜ABC置于空气中,棱镜的折射率为n,A60。一细光束从AC的中点D垂直于AC面入射,ADa,求:图9(1)画出光路图并计算出光从棱镜第一次射入空气时的折射角;(2)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间(光在真空中的传播速度为c)。解析(1)光路如图所示。i160,设玻璃对空气的临界角为C,则sin C,C45。i145,光在AB面发生全反
11、射,i2i13030C,由折射定律有,所以r45。(2)棱镜中的光速v,所求时间t,解得t。答案(1)光路如解析图所示45(2)10.如图10所示为一半球壳形玻璃砖,其折射率为n,球壳内圆的半径为R,外圆的半径为R。图10中的OO为半球壳形玻璃砖的中轴线,一束平行光以平行于OO的方向从球壳的左侧射入,如图10所示。若使光第一次到达内圆表面时能射出,求入射角i的范围。图10解析作出光路图如图所示。设光线AB入射到球壳的外表面,沿BM方向射向内圆,刚好发生全反射,则sin C,故C45在OBM中,OBR,OMR所以sin r,则r30由折射定律得n则sin insin r,故i45当射向半球壳外表面的入射光线的入射角i45时,这些光线都会从内圆表面射出。答案小于45高考资源网版权所有,侵权必究!