1、13第十三章光1.光的反射和折射基础巩固1关于光的折射,下列说法错误的是()A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内B.入射光线和法线与折射光线不一定在一个平面内C.入射角总大于折射角D.光线从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角解析：根据折射定律,入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内,B项错误。入射角不一定总大于折射角,C项错误。答案：BC2光从某种玻璃中射向空气,入射角1从零开始增大到某一值的过程中,折射角2也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值12不变B.比值sin1sin2是一个大于1的常数C.比值sin1sin2不变D.比值sin 1sin 2是一个小于1的常数解析：光从
2、玻璃射向空气时,玻璃的折射率n=sin2sin11,且不变,因此选项C、D正确。答案：CD3关于折射率,下列说法正确的是()A.根据n=sin1sin2可知,介质的折射率与入射角的正弦成正比B.根据n=sin1sin2可知,介质的折射率可能为任何正数C.根据n=cv可知,介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比D.以上说法都不对解析：某种介质的折射率只与介质本身有关,与角度无关,选项A不正确。介质的折射率都大于1,选项B不正确。由n=cv可知,选项C正确。答案：C4一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
3、分别为na和nb,a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb,则()A.nanbB.navbD.vavb解析：根据折射定律n=sin1sin2和n=cv可判断出选项A、D正确。答案：AD5如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则()A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小解析：根据折射定律,sin1sin2=n12,当光以相等的入射角从真空向介质入射时,sin 1一定,n12越大,sin 2就越小,2越小,说
4、明光偏离原来的传播方向角度就越大。故选项C正确。答案：C6某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行,如图所示,则 ()A.AO与OB两条线平行B.AO与OB两条线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响解析：如题图所示,在光线由aa面进入玻璃砖发生的偏折现象中,由折射定律知n=sinsin。在光线由bb射出玻璃砖的现象中,同理n=sinrsini。若aa与bb平行,则i=,因此=r,此时入射光线AO与出射光线OB平行。若aa与bb不平行,则i,因此r,此时入射光线AO与出射光线OB不平行,B正确。在
5、具体测定折射率时,要求实验方法、光路均准确无误,折射率的测量值不受aa与bb是否平行的影响,D正确。故正确选项为B、D。答案：BD7地球与太阳间的距离比地球半径大得多,假设地球表面不存在大气层,则太阳照亮地球的范围与实际存在大气层的情况相比(不考虑大气层变化)()A.大些B.小些C.一样大D.早晚照到的范围小,中午照到的范围大解析：根据大气层内空气稠密的分布,越靠近地球表面折射率越大,对光线的折射作用越明显,使得地球被照亮的范围比不存在大气时要大些。答案：B8(2018全国卷)如图所示,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标
6、记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点作AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点作AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析：过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在D点的折射角为,如图所示。根据折射定律有nsin =sin 式中n为三棱镜的折射率。由几何关系可知=60EOF=30在OEF中有EF=OEsinEOF由式和题给条件得OE=2 cm根据题给条件可知,OED为等腰三角形,有=30由式得n=3。答案：
7、3能力提升1如图所示,一束光线穿过介质、时的光路,则()A.介质的折射率最大B.介质的折射率最大C.介质的折射率最大D.光在介质中传播速度最大解析：根据折射情况,与相比,中的折射角大,介质的折射率大于介质的折射率;与相比,中的折射角小,介质的折射率大于介质的折射率;因此,介质的折射率最大。折射率越大,光在其中的传播速度越小。因此,选项C、D正确。答案：CD2如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.anbB.ab,nanbC.ab,nab,nanb解析：由题图可知,光由空气进入三棱镜时,两束单色光的入射角相
8、同,单色光a的折射角大于单色光b的折射角,根据折射定律可得n=sinisinr,则nab,选项B正确。答案：B3高速公路上的标牌常用“回光返照膜”制成,夜间行车时,它能将车灯照射出去的光逆向返回,使得标志牌上的字特别醒目。这种“回光返照膜”是用球体反射原件制成的。如图所示,反照膜内均匀分布着直径10 m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的折射、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是()A.60B.45C.30D.15解析：设入射角为i,折射角为,作出光路图如图所示,因为出射光线恰好和入射光线平行,所以i=2,根据折射定律n=sinisin=sin2s
9、in=3,所以=30,i=2=60,选项A正确。答案：A4在测定玻璃砖的折射率的实验中,为了取得较好的实验结果()A.必须选用上、下表面平行的玻璃砖B.应选取较厚的玻璃砖C.入射角应小些D.所画界面要与玻璃砖表面相符合解析：实验所作的光路图如图所示。由入射光线AB、出射光线CD确定光射至玻璃砖的点B、从玻璃砖射出的点C,从而确定光在玻璃中的径迹BC。入射角、折射角均用量角器(或作直角三角形)量出。通过上述分析可知,想获得较好的实验结果,需要准确地测出入射角和折射角。选用较厚的玻璃砖增大H,可使BC线画得更准;让表面与玻璃砖表面相符合,也是做好实验的关键。折射角随入射角的变化而改变,减小入射角,
10、折射角也变小,这增加了测量的难度,增大了误差。但是,入射角太大了也不好,会出现色散,射入玻璃的光也减弱。一般将入射角选在3075。至于玻璃砖两面是否平行,对实验结果没有影响。答案：BD5如图所示,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.2B.1.5C.3D.2解析：根据题意画出光的传播光路图如图所示。作OD使其与入射光和出射光平行,由几何知识得AOB=60+60=120,所以ACB=60,得到折射角为30,所以n=sin60sin30=3。答案：C6如图甲所示,光学实验用的长方体玻璃砖,它的面不能用手直
11、接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔A、B、C的位置相同,且插在C位置的针正好挡住插在A、B位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为D、E两点,如图乙所示。计算折射率时,用(选填“D”或“E”)点得到的值较小,用(选填“D”或“E”)点得到的值误差较小。解析：光滑面若被手接触污染,会影响观察效果,增加实验误差;分别连接CD和CE并延长到界面,与界面分别交于F、G两点,由n=sin 1sin 2不难得出用D点得到的折射率值较小,过C点的出射光线应平行于AB,利用刻度尺比对并仔细观察,可知ECAB,故用E点得到的折射率值误差较小。答案：光滑DE7(201
12、8全国卷)如图所示,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点,不计多次反射。(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角;(2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?解析：(1)光线在BC面上折射,由折射定律有sin i1=nsin r1式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射,由反射定律有i2=r2式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射,由折射定律有nsin i3=sin r3式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得i2=r2=60,r1=i3=30F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为=(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3)由式得=60。(2)光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有nsin i2nsin Cnsin i3式中C是全反射临界角,满足nsin C=1由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为233n2。答案：(1)60(2)233n2
