基礎(chǔ)課3光的折射全反射

基礎(chǔ)課3 光的折射 全反射一、選擇題(以下每小題均為多項(xiàng)選擇題 )1．如圖1所示，MN是介質(zhì)1和介質(zhì)2的分界面，介質(zhì)1、2的絕對(duì)折射率分別為n1、n2，一束細(xì)光束從介質(zhì)1射向介質(zhì)2中，測得θ1＝60°，θ2＝30°，根據(jù)你所學(xué)的光學(xué)知識(shí)判斷下列說法正確的是()圖

1A．介質(zhì)

2相對(duì)介質(zhì)

1的相對(duì)折射率為

3B．光在介質(zhì)

2中傳播的速度小于光在介質(zhì)

1中傳播的速度C．介質(zhì)1相對(duì)介質(zhì)2來說是光密介質(zhì)D．光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2可能發(fā)生全反射現(xiàn)象E．光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2，光的波長變短解析光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時(shí)，入射角與折射角的正弦之比叫做介質(zhì)2相對(duì)介質(zhì)1的相對(duì)折射率，所以有n21＝sin60°sin30＝3，選項(xiàng)A正確；因介質(zhì)2°c相對(duì)介質(zhì)1的相對(duì)折射率為3，可以得出介質(zhì)2的絕對(duì)折射率大，因n＝v，所以光在介質(zhì)2中傳播的速度小于光在介質(zhì)1中傳播的速度，選項(xiàng)B正確；介質(zhì)2相對(duì)介質(zhì)1來說是光密介質(zhì)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；先從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2，光的頻率不變，速度變小，由v＝λf可知，光的波長變短，選項(xiàng)E正確。答案ABE2．(2017·湖北八校第一次聯(lián)考)頻率不同的的兩束單色光 1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖 2所示，下列說法正確的是 ( )圖2A．單色光1的頻率大于單色光 2的頻率B．在玻璃中單色光 1的傳播速度大于單色光 2的傳播速度C．可能單色光1是紅光，單色光 2是藍(lán)光D．無論怎樣增大入射角，單色光 1和2都不可能在此玻璃板下表面發(fā)生全反射E．若讓兩束光從同種玻璃射向空氣，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sinθ解析 由n＝sinr可知，單色光 1的折射率大一些，單色光 1的頻率大于單c色光2的頻率，A正確；由v＝n知，在玻璃中單色光 1的傳播速度小于單色光2的傳播速度，B錯(cuò)誤；因?yàn)榧t光的折射率小于藍(lán)光，所以 C錯(cuò)誤；從空1氣射向玻璃板的單色光一定能從玻璃中射出， D正確；臨界角sinC＝n，所以讓兩束光從同種玻璃射向空氣，單色光 1的臨界角小，E正確。答案 ADE3．如圖3所示為一正三角形玻璃磚，邊長為 l，AO為三角形的中線?，F(xiàn)有 a、b兩束不同頻率的可見細(xì)光束垂直于 BC邊從真空射入該三角形玻璃磚，入射時(shí)兩束光到O點(diǎn)的距離相等，兩束光經(jīng)玻璃磚折射后相交于中線 AO的右側(cè)P處，則以下判斷正確的是 ( )圖3A．在真空中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光波長小于b光波長C．a(chǎn)、b兩束光在玻璃磚中傳播時(shí)的頻率與在真空中傳播時(shí)的頻率相同D．a(chǎn)光通過玻璃磚的時(shí)間小于b光通過玻璃磚的時(shí)間E．若a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空中，則 a光發(fā)生全反射的臨界角小于光發(fā)生全反射的臨界角解析 光在真空中的傳播速度均為光速 c，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意可知，玻璃磚對(duì)a光的折射率na大于對(duì)b光的折射率nb，所以a光的頻率νa大于bc光的頻率 νb，a光在真空中傳播時(shí)的波長 λa＝νa小于b光在真空中傳播的波長cλb＝νb，選項(xiàng) B正確；當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，光的頻率保持不c變，選項(xiàng)C正確；a光在玻璃磚中的傳播速度大小 va＝小于b光在玻璃磚nac中的傳播速度大小 vb＝nb，又因?yàn)閍、b兩束光在該玻璃磚中傳播的距離相等，所以ta＞tb，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空中時(shí)，由 na1＞nb，sinC＝n可知，a光發(fā)生全反射的臨界角小于 b光發(fā)生全反射的臨界角，選項(xiàng)E正確。答案 BCE4．(2017·河北衡水中學(xué)調(diào)研)如圖4所示，一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L，玻璃磚的折射率n＝3，若光從上表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速為c，則()圖4A．折射角r＝30°23LB．光在玻璃中傳播的時(shí)間為3cC．光在玻璃中傳播的時(shí)間為2LcD．改變?nèi)肷浣莍，光在下表面CD可能發(fā)生全反射E．光一定能從CD面射出sinisinisin60°解析由n＝sinr得sinr＝n＝3＝0.5，得r＝30°，故A正確；光在c玻璃中傳播的速度為 v＝n，由幾何知識(shí)可知光在玻璃中傳播的路程為 s＝Lcosr

，則光在玻璃中傳播的時(shí)間為

t＝s＝ nL＝ 3L ＝2L，故v ccosr ccos30°c

B錯(cuò)誤，C正確；由于光在

CD面上的入射角等于光在

AB

面上的折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知光一定能從

CD

面射出，故

D錯(cuò)誤，E正確。答案

ACE二、非選擇題5．(2016·海淀區(qū)模擬)如圖5所示，在測量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡，并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再從棱鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像。圖5(1)此后正確的操作步驟是

圖6__________。(選填選項(xiàng)前的字母

)A．插上大頭針P3，使P3擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C．插上大頭針P4，使P4擋住P3的像插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)正確完成上述操作后，在紙上標(biāo)出大頭針 P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出)。為測量該種玻璃的折射率，兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線，如圖6甲、乙所示。在圖6中僅通過測量ED、FG的長度便可正確計(jì)算出折射率的是圖__________(選填“甲”或“乙”)，所測玻璃折射率的表達(dá)式n＝__________(用代表線段長度的字母DE、GF表示)。解析(1)在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，確定入射光線，然后插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像，從而確定出射光線。因此選項(xiàng)B、D正確。(2)設(shè)入射角為α，折射角為β，根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系有：對(duì)于甲圖，sinαDEGFDEGF＝R，sinβ＝OG，對(duì)于乙圖，sinα＝R，sinβ＝R，可知僅通過測量DE、GF的長度便可正確計(jì)算出折射率的是圖乙，折射率n＝sinαDE。sin＝GFβ答案(1)BD(2)乙DEGF6．人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料。如圖7所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的 P點(diǎn)。已知光線的入射角為 30°，OA＝5cm，AB＝20cm，BP＝12cm，求該人造樹脂材料的折射率 n。圖7解析設(shè)折射角為γ，由折射定律n＝sini，其中i＝30°sinγ由幾何關(guān)系知sinγ＝BP－OA（BP－OA）2＋AB2OP，且OP＝代入數(shù)據(jù)解得

n＝1.5答案

1.57．(2016·徐州一模)如圖

8所示，一束激光垂直于

AC面照射到等邊玻璃三棱鏡的AB面上。已知AB面的反射光線與折射光線的夾角為 90°。光在真空中的傳播速度為c。求圖8(1)玻璃的折射率；(2)激光在玻璃中傳播的速度。解析 (1)如圖所示，由幾何關(guān)系知：光在AB界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°sinθ1則n＝sinθ2＝3。c c 3c(2)由n＝v得v＝n＝3。3c答案 (1) 3 (2)38．(2017·河南八市重點(diǎn)高中質(zhì)檢)如圖9所示，AOB為扇形玻璃磚，一細(xì)光束照射到AO面上的C點(diǎn)，入射角為60°，折射光線平行于BO邊，圓弧的半徑為RR，C點(diǎn)到BO面的距離為2，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空氣中傳播速度為c，求：圖9(1)玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上出射時(shí)的折射角；(2)光在玻璃磚中傳播的時(shí)間。解析 (1)光路圖如圖所示，由于折射光線 CE平行于BO，那么R光線在圓弧面上的入射點(diǎn) E到BO的距離也為2光線在E點(diǎn)的入射角α滿足1sinα＝2，α＝30°由幾何關(guān)系可知，∠COE＝90°，因此光線在C點(diǎn)的折射角為30°玻璃磚的折射率n＝sin60°sin30＝3°由于光線在E點(diǎn)的入射角為30°，光線在E點(diǎn)的折射角為60°R 2 3(2)由幾何關(guān)系可知，CE＝ ＝ Rcos30°3c光在玻璃磚中的傳播速度為 v＝nCE2R因此光在玻璃磚中傳播的時(shí)間為t＝v＝c。2R答案(1)360°(2)c9．如圖10所示是一個(gè)半球形透明物體的側(cè)視圖，現(xiàn)在有一細(xì)束單色光沿半徑3OA方向入射，保持入射方向不變，將細(xì)光束平移到距O點(diǎn)3R處的B點(diǎn)，此時(shí)透明物體左側(cè)恰好不再有光線射出，不考慮光線在透明物體內(nèi)部的多次反射。圖10(1)求透明物體對(duì)該單色光的折射率；(2)若細(xì)光束平移到距 O點(diǎn)0.5R處，求出射光線與 OA軸線的交點(diǎn)到 O點(diǎn)的距離。解析 (1)如圖甲所示，光束從 B點(diǎn)處水平射入，在 M點(diǎn)處恰好發(fā)生全反射，由幾何關(guān)