2022年粵教版高中物理選擇性必修第一冊第四章光及其應用 課時練習題及章末檢測含答案解析

第四章光及其應用

1、光的折射定律..............................................................1

2、測定介質(zhì)的折射率.........................................................7

3、光的全反射與光纖技術....................................................12

4、光的折射、全反射.........................................................19

5、光的干涉.................................................................26

6、用雙縫干涉實驗測定光的波長..............................................31

7、光的衍射和偏振激光.....................................................35

章末綜合檢測................................................................39

1、光的折射定律

1.一束光線從空氣射向折射率為1.5的玻璃內(nèi)，入射角為45°,則如圖所示的四個光路圖

中正確的是（）

ABCD

解析：選C光在兩介質(zhì)的界面上通常同時發(fā)生反射和折射，所以A錯誤；由反射定律知反

射角為45°,根據(jù)折射定律〃二衛(wèi)、1,得出＞g,故B錯誤；畫光線時必須帶箭頭，D不是光

sin"2

路圖，D錯誤。

2.光從某種玻璃中射向空氣，入射角/從零開始增大到某一值的過程中，折射角r也隨之

增大，則下列說法正確的是（）

A.比值人不變

r

B.比值4口是一個大于1的常數(shù)

sinr

C.比值2U逐漸增大

sinr

D.比值氾二是一個小于1的常數(shù)

sinr

sinr

解析：選D光從玻璃射向空氣時，玻璃的折射率~：＞1,且不變，因此D正確。

sin1

3.如果光以同一入射角從真空射入不同介質(zhì)，則折射率越大的介質(zhì)（）

A.折射角越大，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越大

B.折射角越大，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越小

C.折射角越小，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越大

D.折射角越小，表示這種介質(zhì)對光的偏折作用越小

解析：選C根據(jù)折射定律〃=起義，當光以同一入射角從真空向介質(zhì)入射時，sin%

sin”2

一定，〃越大，sin%就越小，/越小，說明光偏離原來傳播方向的角度就越大。

4.光在某種玻璃中的傳播速度是*X108m/s,要使光由玻璃射入空氣時折射光線與反射光

線間成90°夾角，則入射角應是（）

A.30°B,60°

C.45°1).90°

解析：選A依題意作出光路圖如圖所示。折射角：外=900-0'=90°-%,玻璃的折

射率：門=三=/^：-；小。由折射定律知：刀sin

0=%=sin%=sin(90°夕i)=cos81,即

tan/=]1=專'得%=300°故A正確。

5.光線由空氣射向某介質(zhì)，當入射角為J.時,折射光線與反射光線正好垂直，那么這種介

質(zhì)的折射率和光在該介質(zhì)中的速度分別為（）

A.n=sin7,v=c*siniB./?=tani,v=c,tani

c

C.〃=tani,【/=------:D.〃=cosi,v--'

taniCOS1

解析：選c由于折射光線與反射光線正好垂直，所以折射角r=9。。T,則片空=

einjcCC

-_再一—=tani,A、D項錯誤；又〃=一，故『=-=;-:,B項錯誤，C項正確。

sm90-Ivntani

6.如圖所示，有一玻璃三棱鏡力比；頂角4為30°,一束光線垂直于48射入棱鏡，從4C射

出進入空氣，測得出射光線與/C夾角為30°,則棱鏡的折射率為（）

/A

a、

次Ro。

1手

2-B.

2

C.小

解析：選C頂角4為30°,則光從/1C面射出時，在玻璃中的入射角氏=30°。由于出射

sin夕2

光線和4。的夾角為30°,所以折射角即=60°。由光路可逆和折射率的定義可知〃=一一/=

sin%

小，C項正確。

7.（多選）如圖所示，把由同種材料（玻璃）制成的厚度為d的立方體1和半徑為d的半球體B

分別放在報紙上，從斜上方（通過力的上表面觀察）向下分別觀察4、8中心處報紙上的字，下面

的說法正確的是（）

A.看到4中的字比6中的字高

B.看到6中的字比/中的字高

C.看到4、8中的字一樣高

D./中的字比沒有玻璃時的高，8中的字和沒有玻璃時的一樣

解析：選AD如圖所示，放在8中心的字反射的光線經(jīng)半球體向外傳播時，傳播方向不變,

故人看到字的位置是字的真實位置。而放在/中心的字經(jīng)折射，人看到的位置比真實位置要高。

8.為了觀察門外情況，有人在門上開一小圓孔，將一塊圓柱形玻璃嵌入其中，圓柱體軸線與

門面垂直，如圖所示。從圓柱底面中心看出去，可以看到門外入射光線與軸線間的最大夾角稱為

視場角。己知該玻璃的折射率為〃，圓柱長為底面半徑為r,則視場角的正弦是（）

nr

A,不存B-^p+7

c;，?

V7+7,

解析：選B光路圖如圖所示

3

nr

所以i=nsin

sinV7+7,,B正確。

9.水池深為力，一根長棍豎直地插入水底，棍露出水面部分長度為乙現(xiàn)有與水平面夾角為

60°的太陽光照射到水面上，已知水的折射率為"，求棍在水底的影子的長度。

解析：作出光路圖如圖所示，AO=L,由幾何關系知比'=0。'

由折射定律:

sin30°

"-Dy得sin

smr

G9=力tanr=-r===

所以影子的長度BD=BC+CD

答案：知^^

io.如圖所示，半徑為"的玻璃半圓柱體，圓心為以兩條相同的平行單色光射向圓柱面，方

向與底面垂直，光線1的入射點4為圓柱面的頂點，光線2的入射點為8,N40E=60°。已知該

玻璃對該單色光的折射率n=木,兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點與〃點的距離"為（）

C.~RD.中？

解析：選C如圖所示，光線1通過玻璃半圓柱體后不偏折。光線2入射角？.=60°。

4

sin7

由n—ZR

由幾何知識得：i'=60°-r=30°。

由〃=s：n:,得:sinr'=nsini'r'=60°，

sini2

由幾何關系得：%=乎7?,則d=%?tan30°=；幾故C正確。

OO

11.如圖所示，空氣中有一塊橫截面呈扇形的玻璃磚，折射率為也?，F(xiàn)有一細光束，垂直射

到面上，經(jīng)玻璃磚反射、折射后，經(jīng)切面平行返回，N4如為135。，圓的半徑為r,則入射

點。點距圓心。的距離為（）

1

A.-r

4

C.rsin7.5°D.Esin15°

解析：選C如圖過〃點作法線，光線在〃點折射時，由于仍=135°,可知折射角為45°,

sin45°

由光的折射定律'..=〃,了=30°,又由幾何關系知/1=15°,連接OG由光的反射定

sin1

律知/尸々?=7.5°,尸（9=rsin7.5°。

12.如圖所示，半圓玻璃磚的半徑”=10cm,折射率為〃=4，直徑團與屏幕垂直并接觸于

/點，激光a以入射角/=30°射向半圓玻璃磚的圓心0,結(jié)果在水平屏幕網(wǎng)，上出現(xiàn)了兩個光斑。

求兩個光斑之間的距離L.

5

MN

解析：畫出光路圖，設折射角為八

einr

根據(jù)折射定律嗔1r解得=60。，由幾何知識得兩個光斑囪之間的距離人力+四

=Titan30°+Titan60°

解得001^23.1cm。

答案：23.1cm

13.如圖所示，一透明球體置于空氣中，球半徑7?=10cm,折射率〃=/。松；是一條通過

球心的直線，單色細光束加平行于極V射向球體，8為入射點，相與助V間距為5小cm,切為出

射光線。

（D補全光路并求出光從8點傳到。點的時間;

⑵求G9與秘V,所成的角。。

解析：（1）連接6G如圖所示，在6點光線的入射角、折射角分別標為9\、”,sin3續(xù)

=坐，得出=45°,

由折射率定律得

sin。1

在6點有:

sin02

6

解得sin。2=1,故。2=30°

又有BC=2Rcos%,K=-

n

.BCnBC2〃7fcos夕2

則nt=—=一=----------

Vcc

得：f=^X10-9So

(2)由幾何關系可知NC0—15°

又/ECP=%=45°

由幾何關系可得。=30°。

答案：(1)見解析圖羋XlO-s(2)30°

O

2、測定介質(zhì)的折射率

1.（多選）在用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，其實驗光路如圖所示，對實驗

中的一些具體問題，下列說法正確的是（）

A.為了減少作圖誤差，。和〃的距離應適當取大一些

B.為了減少測量誤差，48連線與法線八獷的夾角應適當大一些

C.若/、8的距離較大時，通過玻璃磚會看不到/、6的像

D.若4、6連線與法線椒間夾角過大時，有可能在4/一側(cè)看不清4、8的像

解析：選ABD實驗時，要將大頭針豎直插在紙上，且1和8之間、B與。之間、。與〃之間、

。與之間距離要稍大一些，入射角氏應適當大一些，以減小測量角度的誤差，但不宜太大，

入射角太大時，反射光較強，折射光會相對較弱，有可能在〃/一側(cè)看不清4、6的像，故A、B、

D正確。

2.（多選）“測定介質(zhì)的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，aa'和4/分別是玻璃磚

與空氣的兩個界面，如圖所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針△和多用“X”表示大頭針的

7

位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針總和A。在插大頭針月和A時，應使()

A.R只擋住F的像

B.A只擋住月的像

C.R同時擋住V、2的像

D.々同時擋住A和4、R的像

解析：選CD實驗中，在插大頭針R時，應使月同時擋住注、月的像；在插大頭針a時，

應使A同時擋住月和8、2的像。故選項c、D正確。

3.在“測定介質(zhì)的折射率”實驗時，

(1)下列做法正確的是o

A.入射角越大，誤差越小

B.在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面

C.實驗時既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量

D.判斷像與針是否在同一直線上時，應該觀察大頭針的頭部

(2)小明同學經(jīng)正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置A、R、月和四和切是描出

的玻璃磚的兩個邊界，如圖所示，請畫出光路圖。

P*

A—^-----B

0-------------kD

八

解析：(D入射角盡量大些，折射角也會大些，折射現(xiàn)象較明顯，角度的相對誤差會較小，

但要注意并不是入射角越大越好，應適度，A錯誤。為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著玻璃

病的光學面畫出界面，B錯誤。實驗時既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量，C正

確。判斷像與針是否在同一直線上時，應該觀察大頭針的整體，不能只觀察其頭部，D錯誤。

⑵根據(jù)作出的點P\、R、A、月作出入射光線和出射光線，連接"和⑺與光線的交點0、0',

00'即為光在玻璃中的傳播路徑，如圖所示。

8

答案：(DC(2)見解析圖

4.如圖所示，某同學利用方格坐標紙測定半圓形玻璃磚的折射率，》是畫在紙上的直線，他

在直線處的適當位置先后豎直插上4、A兩枚大頭針，如圖所示放上玻璃磚(如粗黑線所示)，

然后插上8、月大頭針。

(1)其中他確定月大頭針位置的方法應是

(2)該同學用圓規(guī)做了一個以。為圓心，半徑與玻璃磚相同的半圓(如圖中虛線所示)，由圖

像可求得該玻璃磚的折射率為一。

解析：(D透過玻璃磚看，使A大頭針擋住H、月兩枚大頭針的像，就可以確定月在折射光

線上。

(2)如圖所示，過。點作出法線，過6點作出法線的垂線8G過￡點作出法線的垂線欲光

從玻璃射入空氣的入射角為氏=折射角為％=/4陽根據(jù)光線可逆性和折射定律可得

玻璃的折射率為〃=皂匚/，設半圓玻璃磚的半徑為必由幾何知識可得sin%="，sin也

sinu、K

)

=隼rF，從圖中可以看出H笠F=fi*聯(lián)立解得〃=1.5。

KDL4

伙Pi

答案：(1)透過玻璃磚看，使R大頭針擋住A、K兩枚大頭針的像(2)1.5

5.現(xiàn)要估測一矩形玻璃磚的折射率〃，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1

枚、直尺、直角三角板。實驗時，先將直尺的一端。和另一點"標上兩個明顯的標記，再將玻璃

磚平放在白紙上，沿其兩個長邊在白紙上畫出兩條直線四、CD,再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊

緣放置，使。點與直線3相交，并在白紙上記下點0、"的位置，如圖所示，然后在右上方通過

所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向，直到。點的像與."點的像重合，再在46直線上插上

大頭針，使大頭針擋住肌0的像，記下大頭針一點的位置。

9

（1）請在原圖上作出光路圖；

（2）計算玻璃磚的折射率的表達式為：n=（用字母?和圖中已知線段字母表示）。

解析：（D調(diào)整視線方向，當。點的像和"點的像重合時，從0點發(fā)出的光線經(jīng)玻璃磚折射

后與從材點發(fā)出的光線經(jīng)46面反射后重合。在觀察的一側(cè)插上大頭針，使大頭針擋住材、。的像,

則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點和從"點發(fā)出的光線在A?面上的反射點，如圖所示。

A'P

0P

0P

答案：（1）見解析圖（2）赤

6.由于實驗室中矩形玻璃磚的數(shù)量不夠，部分同學需改用直角三棱鏡做“測量玻璃的折射

率”實驗，實驗步驟如下：

a.如圖所示，先在一張白紙上作相互垂直的直線a氏a'6'作為三棱鏡的兩個界面，并在

直線上標出點0；

b.標出總、月的位置；

c.將三棱鏡放在白紙上，使短邊跟數(shù)對齊，長邊跟a'b'對齊；

d.在長邊a'b'的外側(cè)透過三棱鏡觀察大頭針A、R的像，調(diào)整視線方向，直到F的像完

全被2的像擋??；

10

e.在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針月、Pi,使月?lián)踝、8的像，A擋住R和A、K的像；

f.過。點作一垂直劭的線段力，在面上垂直紙面插兩枚大頭針4、%

g.移去三棱鏡和大頭針，連接交a'b'于。'點，過0'點作與a'b'垂直的直線助隊

h.作光路圖，計算折射率加

(1)正確的實驗步驟順序為一;

(2)請在圖中畫出準確完整的光路圖；

(3)請根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，求出該玻璃的折射率〃。

解析：(1)利用插針法確定光路，注意有時擋住的是物體本身，有時擋住的是物體的像，目

的是確定某一入射光線和對應的出射光線，以利用折射定律求解折射率。正確的實驗步驟順序為

a、f、c、d^e、b、g、h。

(2)光路圖如圖所示。

sin45°/—

(3)由幾何關系及圖中所給的數(shù)據(jù)，可得玻璃的折射率一=也

sin左30v

答案：(Da、f、c、d、e、b、g、h(2)光路見解析圖

(3)72

7.用圓弧狀玻璃病做測定介質(zhì)的折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃

磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針《、月，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使月的像被8的像

擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)豎直插兩枚大頭針R和使N擋住A和旦的像，K擋住￡以及

R和月的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(。為兩圓弧圓心，圖中已畫

出經(jīng)過《、R點的入射光線)。

(1)在圖甲上補畫出光路圖，并在分界面上畫出入射角氏和折射角

(2)多次改變?nèi)肷浣牵瑴y得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫

出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n=。

解析：(1)連接R、月與中交于一點，此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，又由于V、

11

8的連線與的交點即為光線進入玻璃磚的位置，連接兩點即可作出玻璃磚中的光線，如圖所

示。連接。點與光線在18上的入射點即為法線，作出入射角和折射角如圖中氏、氏所示。

⑵圖像的斜率由題圖乙可知斜率為1.5,即玻璃的折射率為1.5。

答案：（1）見解析圖（2）1.5

3、光的全反射與光纖技術

1.如圖所示，一束光線從折射率為L5的玻璃內(nèi)射向空氣，在界面上的入射角為45°。下

面四個光路圖中，正確的是（）

ABC

19

解析：選A因為玻璃的折射率為〃=1.5,所以全反射臨界角為<7=arcsin-=arcsin從

n3

題圖可知入射角。=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發(fā)生全反射的臨界角分別為外、02,已知出>出。用力、

他分別表示水對兩單色光的折射率，詠上分別表示兩單色光在水中的傳播速度，則（）

A.必〈吸B.g>性

C."1〉優(yōu),Ki<VzD.n>％Vi>V2

解析：選B由臨界角定義sina,可知，臨界角小，折射率大，因為%>4,所以辦〈功,

n

故選項C、D錯誤。由〃=9知，n\V\=nzv^■>吸，故選項A錯誤，B正確。

v

3.如圖所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角△力比；N4為直角，此截面所在平面內(nèi)的光線沿

平行于回邊的方向射到邊，進入棱鏡后直接射到力。邊上，并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材

料的折射率為（）

12

A

A當B.也

C.|D.小

解析：選A根據(jù)折射率定義有：sinNl=〃sin/2,〃sinN3=l,已知/1=45°,Z2+Z

3=90°,解得〃=乎。故選項A正確。

A

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，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，如圖所示。設此玻璃管長為Z,

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（）

位

C一

AC.

-成

C

Q

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

nn

管中傳播所用時間為—吏_7=—^=—,故A正確。

（nAein6c

5.（多選）如圖所示，/皮力是兩面平行的透明玻璃磚，48面和切面平行，它們分別是玻璃和

空氣的界面，設為界面I和界面II,光線從界面I射入玻璃磚，再從界面I【射出，回到空氣中，

如果改變光到達界面I時的入射角，則（）

13

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n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I光由空氣進入玻璃磚，是由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，不管入射角多大,

都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象，則選項C正確；在界面H光由玻璃射入空氣，是由光密介質(zhì)進入光疏介

質(zhì)，但是，由于界面I和界面n平行，光由界面I進入玻璃后再達到界面n,在界面n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，也不會發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項D正確。

6.（多選）如圖所示，半徑為7?的半圓形透明材料，折射率〃=2.0。一束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（）

A.所有光線都能透過這種材料

B.只有距圓心〃兩側(cè)匏圍內(nèi)的光才能通過

C.射出的光束會形成發(fā)散光束

D.射出的光束會形成會聚光束

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

兩側(cè)梟圍內(nèi)的光線入射角小于臨界角Uarcsin^=30°,發(fā)生折射形成會聚光束，范圍外的光

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H兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后，

射向n和ni兩介質(zhì)界面，發(fā)生折射，如圖所示，設定光在這三種介質(zhì)中的速率分別是小外、內(nèi)，

則它們的大小關系是（）

：I

C.為＜理D.物＞%＞g

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H的折射率，

即"〈他；光射向n和in兩介質(zhì)界面時發(fā)生了折射，而且折射角大于入射角，說明n的折射率大于

in的折射率，即介質(zhì)I與ni相比較，介質(zhì)I的折射率小于介質(zhì)m的折射率，即有水小

14

所以有M〉n\,根據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式「=柒導知，光速與折射率成反比，則匕＞外＞外

B正確。

8.如圖，半圓形玻璃磚置于光屏倒的左下方。一束白光沿半徑方向從/點射入玻璃磚，在。

點發(fā)生反射和折射，折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點由｛向8緩慢移動，并保持白光沿

半徑方向入射到。點，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，反射光的強度

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、紫光D.增強、紅光

解析：選C因〃紅縈，再由臨界角公式sin可得，盤＞瓢，因此當增大入射角時，紫

n

光先發(fā)生全反射，紫光先消失，且當入射光的入射角逐漸增大時，折射光強度會逐漸減弱，反射

光強度會逐漸增強，故應選C。

9.如圖所示，某L形透明材料的折射率〃=2?，F(xiàn)沿18方向切去一角，4?與水平方向的夾角

為以為使水平方向的光線射到^面時不會射入空氣，求。的最大值。

解析：光線不射入空氣中，則在面發(fā)生全反射，有sinC^~,且什。=90°,得夕=

n

60°,,

答案：60°

10.如圖所示，一束平行光從真空射向一塊半圓形的玻璃磚，下列說法不正確的是（）

只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃磚

只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線能通過玻璃磚

通過圓心的光線將沿直線穿過玻璃磚不發(fā)生偏折

15

D.圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在曲面產(chǎn)生全反射

解析：選A平行光線從玻璃磚射到右側(cè)圓弧面上，在有些區(qū)域會發(fā)生全反射，只有部分區(qū)

域有光射出，設光線射到〃點時恰好發(fā)生了全反射，此時入射角為工則在〃點的上方，

入射角大于臨界角，光線發(fā)生全反射，在范圍內(nèi)沒有光線射出，根據(jù)對稱性可知，玻璃磚下

方對稱部位，也沒有光線射出，所以只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線在曲面上不發(fā)生全反射，能

通過玻璃磚，其中通過圓心的光線將沿直線穿出不發(fā)生偏折，圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在曲

面產(chǎn)生全反射，故A錯誤，B、C、D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

半徑為此Rfr?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面/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。設透明柱體的折射率為〃，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為3若真空中的光

速為c,則（）

A.〃可能為小B.〃可能為2

c.t可能為阻4

D.2可能為二

C

解析：選AB根據(jù)題意可畫出光路圖如圖所示，則兩次全反射時的入射角均為45°,所以

全反射的臨界角底45°,折射率=*,A、B項均正確；光在介質(zhì)中的傳播速度P

sin45v

=^W卡，所以傳播時間力=：2”皆，C、D項均錯誤。

12.半徑為爪介質(zhì)折射率為"的透明圓柱體，過其軸線0。'的截面如圖所示。位于截面所

在的平面內(nèi)的一細束光線，以角/。由。點入射，折射光線由上邊界的4點射出。當光線在。點的

入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的6點恰好發(fā)生全反射。求小6兩點間的距離。

16

解析：做出光路圖如圖所示,當光線在。點的入射角為由時，設折射角為

由折射定律得岬￡=〃

R

設4點與左端面的距離為“,由幾何關系得sinn—

若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在8點的入射角恰好為臨界角C,設8點與左端面的距離為

金'由折射定律得sin￡

由幾何關系得

?「丁

sm6=-F==

.儲+>

設從8兩點間的距離為一,

可得d=du—di

聯(lián)立以上式子解得

13.如圖所示為一個均勻透明介質(zhì)球，球心位于。點，半徑為匕一束單色光從真空中沿小

方向平行于直徑4如射到介質(zhì)球上的C點，%與48的距離Q半兄若該光束射入球體經(jīng)一次反

射后由匕點（圖中未標出）再次折射向真空中，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。求:

17

D

(1)介質(zhì)球的折射率和光束從C點射入到從2點射出所經(jīng)歷的總時間;

(2)射入球體內(nèi)的光線會發(fā)生全反射嗎？

解析：(1)作出光路如圖所示，

光線經(jīng)反射后到達介質(zhì)與空氣的界面時，出射角/=1,由折射定律可得=「折射光線

尸0與入射光線〃C平行，則/?刃=/初=，，？=60°,折射角r=30°,折射率〃=出口=餡

smrY

光從C點射入到射出通過的路程是s=4股OS30°,

光在介質(zhì)中傳播速度v=-=~c

n3

則該光從。點射入到射出的總時間t=-=—

VC0

1A/B

(2)由4=二~~#U'知，sinC=^―

smC3

由圖知夕=/=30°<a所以射入玻璃的光線不會發(fā)生全反射。

答案：⑴鎘￥(2)不會

18

4、光的折射、全反射

1.如圖所示，在長方體玻璃磚的底面中心和實心玻璃半球的球心處，分別放有點光源，人

從上面觀察，看到的像點位置（）

A.均在點光源位置

B.均在點光源上方

C.玻璃磚的在光源上方，玻璃半球的在光源處

D.玻璃磚的在光源處，玻璃半球的在光源上方

解析：選C玻璃磚底面中心點光源發(fā)出的光，經(jīng)玻璃表面折射后，折射角大于入射角，人

逆著折射光看去，看到的虛像在光源上方，玻璃半球球心處的點光源發(fā)出的光射出時不發(fā)生偏折,

看到的像點仍在光源處，選項C正確，A、B、I）錯誤。

2.（多選）有一束單色光從介質(zhì)］穿過介質(zhì)6再折向介質(zhì)C,如圖所示，下面說法中正確的是

（）

A.介質(zhì)8的折射率最大

B.介質(zhì)C的折射率最大

C.光在介質(zhì)8中的速度最大

D.光在介質(zhì)C中的速度最大

解析：選BC由光路的可逆性，假設光分別由介質(zhì)8進入介質(zhì)力和介質(zhì)C,根據(jù)折射率的物

理意義知介質(zhì)。的折射率比介質(zhì)/的大，即次＞外＞為,故選項B正確；禾U用〃=￡可以判斷出，光

V

3.一個等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一細束藍光從力。面的尸點沿平行底面46方向射

入棱鏡后，經(jīng)力8面反射，再從比1面的。點射出，且有掰〃46（圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路）。如

果將一細束綠光仍從。點沿平行底面18方向射入三棱鏡，則從8C面射出的光線（）

19

A.仍從0點射出，出射光線平行于歷

B.仍從0點射出，出射光線不平行于

C.可能從。'點射出，出射光線平行于

D.可能從0"點射出，出射光線平行于48

解析：選D將藍光換成綠光，其折射率變小，在4c面的折射角變大，光路如圖所示，可能

從Q”點射出且平行于AB,故D正確。

4.（多選）某同學用插針法測量玻璃磚的折射率，他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但他

A./。與0'6兩條直線平行

B.40與0'6兩條直線不平行

C.他測出的折射率偏大

D.他測出的折射率不受影響

解析：選BD如圖所示，在光線由aa'面進入玻璃磚的折射現(xiàn)象中，由折射定律知：n=

Qin（7einK

--工。在光線由66,面射出玻璃磚的偏折現(xiàn)象中，同理得"=一~若aa'與bb'平行，則

sinPsin1

i=8,因此，=r,此時入射光線/。與出射光線06平行；若aa'與必'不平行，則存￡,

此時入射光線力。與出射光線。'8不平行，選項B正確。在具體測定折射率時，要求實

驗方法、光路均準確無誤，折射率的測量值不受aa'與是否平行的影響，選項D正確。

5.（多選）如圖所示，一束復色光從空氣中沿半圓形玻璃磚半徑方向射入，從玻璃磚射出后

分成a、6兩束單色光。則（）

20

：45

A.玻璃磚對a光的折射率為啦

B.玻璃磚對a光的折射率為1.5

C.8光在玻璃磚中的傳播速度比a光的小

D.8光在玻璃磚中的傳播速度比a光的大

解析：選AC由題圖可知a光的偏折程度比人光的小，則玻璃磚對a光的折射率較小，a光

在玻璃磚中的傳播速度較大，故C正確，D錯誤；根據(jù)折射定律可知玻璃磚對a光的折射率〃=

sm：：：=*,故A正確，B錯誤。

sin30v

6.如圖所示是一行圓柱體棱鏡的截面圖，圖中反尺G、〃將半徑〃力分成5等份，虛線期、

FR、GG、例平行于半徑創(chuàng)，，帆,邊可吸收到達其上的所有光線。已知該棱鏡的折射率〃=不，若

平行光束垂直入射并覆蓋〃區(qū)則光線（）

OEFGHM

A.不能從圓弧力傷射出只能從圓弧AG射出

C.能從圓弧G4射出能從圓弧4V射出

解析：選B由該棱鏡的折射率為5可知其臨界角C滿足sinC=1±3=],由題圖中的兒

3n5

何關系可求出GG右邊的入射光線全部發(fā)生全反射，/左邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，所以光

線只能從圓弧"G射出，選項B正確。

7.如圖所示，直角三角形/歐為一透明介質(zhì)制成的三棱鏡截面，且N胡片30°,有一束平

行光線垂直射向4c面，已知這種介質(zhì)的折射率〃>2,則（）

21

A.可能有光線垂直1少邊射出

B.光線只能從比1邊垂直射出

C.光線只能從邊垂直射出

D.一定既有光線垂直6c邊射出，又有光線垂直力C邊射出

解析：選D因為〃>2,而sinC=~,所以sinC<kC<30°,射至lj四邊的入射角2=30°,

n2

發(fā)生了全反射，此光線反射到力。邊的入射角2=60°,再次發(fā)生全反射而垂直射到a'邊上，從

比邊射出，同理，射到勿邊上的光線，經(jīng)兩次全反射后垂直4C邊射出，故選項D正確。

8.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直,

過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直射入到圓錐的底面

上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑

為（）

C.2rD.2.5r

o

解析：選c若折射率大于6月，則臨界角小于60°,光路如圖所示，由幾何關系可知外三

r,QA=2r,/4。1/=/。例=30°,即4QOI=2r,故光斑半徑為2八故C正確。

9.一厚度為人的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓