#12、第3講光的折射全反射

1、課下限時集訓（時間：40分鐘滿分：100分）、選擇題（本題共10小題，每小題6分，共60分）1.（2013濟南模擬）光纖維通信是一種現(xiàn)代化的通信手段，它可以為客戶提供大容量、高速度、高質量的通信服務，為了研究問題方便，我們將光導纖維簡化為一根長直玻璃管，如圖1所示。設此玻璃管長為L,折射率為n。已知從玻璃管左端面射入玻璃內的光線在玻璃管的側面上恰好能發(fā)生全反射,最后從玻璃管的右端面射出。設光在真空中的傳播速度為c,則光通過此段玻璃管所需的時間為()nLccnLDrc1分析：選a用C表示臨界角，則有sinC=n，光在玻璃管中的傳播速度為v=n，光在沿玻璃管軸線的方向上做勻速傳播，所用時間為t=V

2、COSLnvsinC2-c2L門丄，故A正確。cAB面上，已知2. （2012石家莊質檢）如圖2所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的棱鏡材料的折射率為1.4,則這束光進入棱鏡后的光路圖應為圖3中的（分析：選D光線垂直AB面射入，在到達AC面上時入射角i=60°因光線的臨界角1C滿足sinC=-,c=45°i>C,所以光線在AC面發(fā)生全反射，選項A錯誤；光線到達BC面上的入射角i'=30°選項C錯誤；由于i'<C,所以有部分光線從BC面射出，還有部分光線經BC面反射到AC面上，此時入射角等于零度，光線垂直于AC面射出，選項B錯誤，D正確。

3、3. （2013杭州質檢）如圖4所示，勻質透明球體的球心為O,半徑為R,置于真空中。一條光線CD平行于直徑AOB射向球體，若CD與AOB的距離H=-R,光線從D射入球體經一次反射后由E（圖中未標出）再次折射回真空中，此時的出射光線剛好與入射光線平行，已知光在真空中的速度為C,則（）圖4A.球體的折射率為n=2B.球體的折射率為n=2.3C.光線從D點射入到從E點射出球體的總時間為6R/CD適當改變入射點的位置，光線進入球體后，可在球體內發(fā)生全反射現(xiàn)象分析：選C連接OD并延長，作出法線，連接DB作出折射光線，H血可知/OBD=ZODB=r，設入射角為0,則有0=2r,sin0=-=討-,稈得0=

4、60°r=30°由折射定律有n=沁=Q3，則選項A、B錯誤；丿sinr、而DB=2Rcosr=3R,在球體內光速v=C，因出射光線剛好與入射光線平行，由對稱性n可知光在球體內傳播的路程為s=2DB=2,3R,故光在球體內的總時間為t=s=6R,選項C正確；因光入射時的最大入射角為90°最大折射角為臨界角，故在球體內的最大入射角為臨界角，光在球體內不會發(fā)生全反射，則選項D錯誤。4. 頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后，其光路如圖5所示，下列說法正確的是（）A.單色光1的波長小于單色光2的波長B在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光B在玻璃

5、中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C.單色光1垂直通過玻璃板所需的時間小于單色光2垂直通過玻璃板所需的時間D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角分析：選AD由圖知單色光1在界面折射時的偏折程度大，則單色光1的折射率大，因此單色光1的頻率大于單色光2的，那么單色光1的波長小于單色光2的，A項對；由n=C知，折射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小，當單色光1、2垂直射入玻璃時，二者通v過玻璃板的路程相等，此時單色光1通過玻璃板所需的時間大于單色光2的，B、C項都錯；1由sinC=-及單色光1的折射率大知，D項對。n5如圖6所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡A

6、BC置于空氣中，兩者的AC面相互平行放置，由紅光和藍光組成的細光束平行于BC面從P點射入，通過兩棱鏡后變?yōu)閺腶、b兩點射出的單色光，對于這兩束單色光，下列說法正確的是（）A.從a、b兩點射出的單色光不平行B.從a、b兩點射出的單色光仍平行，且平行于BC面C.紅光在玻璃中的傳播速度比藍光小D.從a點射出的單色光為藍光，從b點射出的單色光為紅光分析：選B等腰三棱鏡如題圖放置可認為是平行玻璃磚，不改變光的傳播方向，選項A錯，B對；紅光頻率低于藍光，故紅光速度大于藍光，C錯；藍光的折射率大，故b點應該是藍光，D錯。6夏天海面上，下層空氣的溫度比上層低，我們設想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組

7、成的，遠處的景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向，以致發(fā)生全反射。人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，如圖7所示，則下列說法中正確的是（）A海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小B.海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要大C.A是蜃景，B是景物D.B是蜃景，A是景物分析：選AC由全反射原理和圖示光線的偏折方向可知，海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小，A是蜃景，B是景物，故選項A、C正確。7自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光線反射回去。某種自行車尾燈可簡化為由許多整齊排列的等腰直角棱鏡（折射率n>.2）組成，棱鏡的橫

8、截面如圖8所示。一平行于橫截面的光線從0點垂直AB邊射入棱鏡，先后經過AC邊和CB邊反射后，從AB邊的0'點射出，則出射光線是（）圖8A.平行于AC邊的光線B.平行于入射光線的光線C.平行于CB邊的光線D平行于AB邊的光線分析：選B光線經兩次全反射后平行于入射光線射出，選B。8.如圖9所示，MN是位于豎直平面內的光屏，放在水平面上的半圓柱形玻璃磚的平面部分ab與屏平行。由光源S發(fā)出的一束白光從半圓沿半徑射入玻璃磚，通過圓心0再射到屏上。在水平面內以0點為圓心沿逆時針方向緩緩轉動玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶。當玻璃磚轉動角度大于某一值時,屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失。有關彩色

9、的排列順序和最先消失的色光是（B.左紅右紫，紫光A.左紫右紅，紫光C.左紫右紅，紅光C.左紫右紅，紅光D.左紅右紫，紅光分析：選B在水平面內以0為圓心沿逆時針方向緩慢轉動玻璃磚，光線發(fā)生如圖所示的折射，折射程度最大的是紫光，折射程度最小的是紅光，因此左紅右紫，隨著轉動，紫光的折射角最先達到90°因此紫光最先發(fā)生全反射，最先消失，B項正確。9.DVD光盤由塑料保護層和信息記錄層組成。如圖10所示，激光束以入射角B從空氣入射到厚度為d、折射率為n的塑料保護層后，聚焦到信息記錄層的光斑寬度為a,才能有效獲取信息。在保證a不變的前提下,減小激光束照到塑料保護層的寬度1(1=a+2b),則A.

10、須滿足sinnb0="b2+d2B.須滿足sinB.須滿足sind0=n：b2+d2C.在C.在B和n不變時，須減小D.在B和d不變時，須減小分析:選AC設折射角為a,則sin0sin0n=sinab'_b2+d2則sinbn；d2,A正確，B錯誤；在9和n不變時，減小d，則b會相應減小，1會減小，C正確；B和d不變時，減小n,則折射角又會增大，I會增大，D錯誤。10.（2011浙江高考）“B超”可用于探測人體內臟的病變狀況。如圖11是超聲波從肝臟表面入射，經折射與反射，最后從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為議=V2（式中

11、0是入射角，0是折射角,v1>v2分別是超聲波在肝外和肝內的傳播速度），超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同。已知v2=0.9v1,入射點與出射點之間的距離是d,入射角為i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度A9dsini.2、10081sin2iCdV81100sin2i20sini圖11d、81100sin2iB.10sinid,10081sin2iD.18sini分析：選D畫出波的傳播示意圖，如圖所示，則有-Sini=勺=丄，得sina0.9sini。sinav20.9由幾何關系得tan心2h，即0.9sinid1-0.9sini22h，d10

12、0-81sini所以h=，選項D正確。18sini二、非選擇題（本題共2小題，共40分）11.（20分）（2012包頭一模）如圖12所示，一水池深為底，棍露出水面部分的長度為L,當太陽光與水平面夾角為h，一根長直木棍豎直地插入水60。斜射到水面時，求棍在水底的影子的長度。（已知水的折射率為n）LLL_.占r-圖12分析：依題意畫出如圖所示的示意圖，且AO長為L,因/AO'O=60°所以BC=O'O=Ltan30因為sin30sinrsin30sinrn12nCD=htanr=hsjn£=cosrhsinr1sin2r所以棍在水底的影子長為BD=BC+CD=h答案:D點垂直于AC面射入，恰好12.（20分）（2013石家莊質檢）如圖13所示，某透明介質的截面為直角三角形ABC，其中/A=30°AC邊長為L,一束單色光從AC面上距A(1) 該介質的折射率n;(2) 該光束從射入該介質到第一次穿出經歷的時間to分析：(1)由于光線垂