2022-2023學(xué)年粵教版選擇性 高中物理 光的全反射與光纖技術(shù)

光的全反射與光纖技術(shù)

A組一重基礎(chǔ)?體現(xiàn)綜合

1.如圖所示，一束光線從折射率為1.5的玻璃內(nèi)射向空氣，在界面上的入射角為45。。

12

解析：選A因?yàn)椴ＡУ恼凵渎蕿椤?1.5,所以全反射臨界角為C=arcsin-=arcsin

從題圖可知入射角a=45>C,故發(fā)生全反射，故A正確。

2.兩種單色光由水中射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角分別為仇、02,已知仇〉，2。用

“1、〃2分別表示水對(duì)兩單色光的折射率分別表示兩單色光在水中的傳播速度，則（）

A.Vl<V2B.V\>V2

C.ni>ii2,Vi<V2D.n\>ni,V\>Vi

解析：選B由臨界角定義sinC=］可知，臨界角小，折射率大，因?yàn)椋?1>02,所以ni</?2,

故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。由"=￡知，n\V\=niV2,V\>vz,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。

3.（2021?江蘇高考）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上,

將激光束垂直于4c面射入，可以看到光束從圓弧面A8C出射，沿AC

方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時(shí)，出射光束恰好消失，該材料的

折射率為（）

A.1.2B.1.4

C.1.6D.1.8

解析：選A畫出激光束從玻璃轉(zhuǎn)射出時(shí)恰好發(fā)生全反射的入射

角，如圖所示。由全反射的條件得sin，=1,由幾何關(guān)系知sin，=/，

聯(lián)立解得"=1.2,故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

4.光纖通信是一種現(xiàn)代化的通信手段，它可以為客戶提供大容量、高速度、高質(zhì)量的

通信服務(wù)，為了研究問題方便，我們將光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)化為一根長(zhǎng)直玻璃管，如圖所示。設(shè)此

玻璃管長(zhǎng)為L(zhǎng),折射率為〃。已知從玻璃管左端面射入玻璃內(nèi)的光線在玻璃管的側(cè)面上恰好

能發(fā)生全反射，最后從玻璃管的右端面射出。設(shè)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(shí)間為（）

解析：選A用。表示臨界角，則有sinC=1,光在玻璃管中的傳播速度為。=今光

在玻璃管中傳播所用時(shí)間為，=一M一\=^c=ZT＞故A正確。

T;C0S（2—CJ

5.（多選）如圖所示，ABC。是兩面平行的透明玻璃磚，A8面和C。面、[

平行，它們分別是玻璃和空氣的界面，設(shè)為界面I和界面n,光線從界面Y\f

I射入玻璃磚，再從界面U射出，回到空氣中，如果改變光到達(dá)界面I時(shí)J

的入射角，貝4（）

A.只要入射角足夠大，光線在界面I上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

B.只要入射角足夠大，光線在界面II上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

C.不管入射角多大，光線在界面I上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.不管入射角多大，光線在界面n上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

解析：選CD在界面1光由空氣進(jìn)入玻璃磚，是由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，不管入射

角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，則選項(xiàng)C正確；在界面II光由玻璃射入空氣，是由光密

介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，但是，由于界面I和界面II平行，光由界面I進(jìn)入玻璃后再達(dá)到界面

II,在界面II上的入射角等于在界面I上的折射角，因此入射角總是小于臨界角，也不會(huì)

發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確。

6.（多選）如圖所示，半徑為K的半圓形透明材料，折射率〃=2.0。一束ZZ2HA

平行光從空氣以垂直于其底面的方向射入，則下列說法正確的是（），吃

A.所有光線都能透過這種材料:J

R

B.只有距圓心0兩側(cè)個(gè)范圍內(nèi)的光才能通過

C.射出的光束會(huì)形成發(fā)散光束

D.射出的光束會(huì)形成會(huì)聚光束

解析：選BD平行光射到底面時(shí)，光線與界面垂直，方向不變，繼續(xù)射到球面時(shí)，距

圓心。兩側(cè)不范圍內(nèi)的光線入射角小于臨界角C=arcsin：=30。，發(fā)生折射形成會(huì)聚光束，

范國外的光線入射角大于或等于臨界角發(fā)生全反射，故A、C錯(cuò)誤，B,D正確。

7.三種透明介質(zhì)疊放在一起，且相互平行，一束光在I和II兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全

反射后，射向II和III兩介質(zhì)界面，發(fā)生折射，如圖所示，設(shè)定光在這三種介質(zhì)中的速率分

別是5、。2、03，則它們的大小關(guān)系是（）

A.V\>V2>V3B.V\>Vy>V2

C.仍VU2VU3D.V2>V\>Vi

解析：選B光在I和II兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射，說明I的折射率小于II的折

射率，即〃1<〃2；光射向II和川兩介質(zhì)界面時(shí)發(fā)生了折射，而且折射角大于入射角，說明II

的折射率大于川的折射率，即〃2>〃3；介質(zhì)I與川相比較，介質(zhì)I的折射率小于介質(zhì)川的折

射率，即有所以有根據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式得知，光速

與折射率成反比，則彩B正確。

8.如圖，半圓形玻璃磚置于光屏尸。的左下方。一束白光沿半徑方PP

向從A點(diǎn)射入玻璃磚，在0點(diǎn)發(fā)生反射和折射，折射光在光屏上呈現(xiàn)

七色光帶。若入射點(diǎn)由A向8緩慢移動(dòng)，并保持白光沿半徑方向入射

到0點(diǎn)，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前，/^^\c

反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是（）

A.減弱、紫光B.減弱、紅光

C.增強(qiáng)、紫光D.增強(qiáng)、紅光

解析：選C因再由臨界角公式sinC=：可得，C?>C*,因此當(dāng)增大入射角

時(shí)，紫光先發(fā)生全反射，紫光先消失，且當(dāng)入射光的入射角逐漸增大時(shí)，折射光強(qiáng)度會(huì)逐

漸減弱，反射光強(qiáng)度會(huì)逐漸增強(qiáng)，故應(yīng)選C。

9.如圖所示，某L形透明材料的折射率〃=2?，F(xiàn)沿45方向切去一角，AB與水平方

向的夾角為伍為使水平方向的光線射到48面時(shí)不會(huì)射入空氣，求，的最大值。

解析：光線不射入空氣中，則在48面發(fā)生全反射，有sinC=：,且C+0=9O。，得〃

=60°o

答案：60°

B組一重應(yīng)用?體現(xiàn)創(chuàng)新

10.（2021?遼寧高考）一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成a、6兩束單色光，光路如

圖所示，比較內(nèi)芯中的a、〃兩束光，。光的（）

A.頻率小，發(fā)生全反射的臨界角小

B.頻率大，發(fā)生全反射的臨界角小

C.頻率小，發(fā)生全反射的臨界角大

D.頻率大，發(fā)生全反射的臨界角大

解析：選C由光路圖可知“光的偏折程度沒有分光的大，因此a光的折射率小，頻

率小，由sinC=5可知折射率越小發(fā)生全反射的臨界角越大。故C正確。

11.(多選)如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r,

外圓半徑為R,R=g?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面4射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全

反射就垂直于水平端面8射出。設(shè)透明柱體的折射率為n,光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為

若真空中的光速為c,貝!]()

A.〃可能B.”可能為2

c.f可能為羋D.f可能為停

解析：選AB根據(jù)題意可畫出光路圖如圖所示，則兩次全反射

時(shí)的入射角均為45。,所以全反射的臨界角CW45。，折射率

.\-o=V2,A、B項(xiàng)均正確；光在介質(zhì)中的傳播速度令,

sin43n

所以傳播時(shí)間f=巳》乎，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。

12.半徑為R、介質(zhì)折射率為〃的透明圓柱體，過其軸線00'的截面如圖所示。位于

截面所在的平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角io由。點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出。當(dāng)

光線在0點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。求A、

3兩點(diǎn)間的距離。

解析：作出光路圖如圖所示，當(dāng)光線在。點(diǎn)的入射角為M時(shí)，設(shè)折射角為”,

由折射定律得

sinio

~=〃

smr（）

設(shè)A點(diǎn)與左端面的距離為點(diǎn)，由幾何關(guān)系得

D

sin若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在8點(diǎn)的入射角恰好為臨界角C,設(shè)

B點(diǎn)與左端面的距離為心，由折射定律得sinC=：

由幾何關(guān)系得

Sin。=瑞^

設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d,

可得d=dB-d\

聯(lián)立以上式子解得

13.如圖所示為一個(gè)均勻透明介質(zhì)球，球心位于。點(diǎn)，半徑為R,一束///

單色光從真空中沿ZJC方向平行于直徑AOB射到介