光的折射、全反射

1、學(xué)案正標(biāo)題一、考綱要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)算二、知識(shí)梳理1.折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比(2)表達(dá)式：n.(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2.折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量(2)定義式：n.(3)計(jì)算公式：n，因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，入射角小于折射角3.全反射現(xiàn)象(1)條件：光從光密介質(zhì)

2、射入光疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光4.臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，用C表示，sin C.5.光的色散(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列(3)光的色散現(xiàn)象說(shuō)明：白光為復(fù)色光；同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢(4)棱鏡含義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一介質(zhì)中的折射率不同三棱鏡對(duì)光線的作用：改變光的傳播方向，使復(fù)色光發(fā)生色散三、要點(diǎn)精析1.

3、折射定律及折射率的應(yīng)用（1）折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān)（2）折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)（3）同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小（4）公式n中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，1總是真空中的光線與法線間的夾角，2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角2.對(duì)全反射現(xiàn)象的四點(diǎn)提醒（1）光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)（2）如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象（3）在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的（4）當(dāng)光射到

4、兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射3.全反射的有關(guān)現(xiàn)象及應(yīng)用（1）海水中浪花呈白色、玻璃(水)中氣泡看起來(lái)特別亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起來(lái)“水淋淋”的、海市蜃樓、鉆石的奪目光彩、水下燈照不到整個(gè)水面、全反射棱鏡等都與光的全反射有關(guān)（2）光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)稱光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)；原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)、外層的界面上時(shí)，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射4.解決全反射問(wèn)題的一般方法（1）確定光是從

5、光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)（2）應(yīng)用sin C確定臨界角（3）根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射（4）如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖（5）運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算，解決問(wèn)題5.測(cè)定玻璃的折射率（1）實(shí)驗(yàn)原理：用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線OB，確定出O點(diǎn)，畫出折射光線OO，然后測(cè)量出角1和2，代入公式計(jì)算玻璃的折射率（2）實(shí)驗(yàn)器材：白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長(zhǎng)方形玻璃磚（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：鋪白紙、畫線a.如圖所示，將白紙用圖釘按在平木板上，先在白紙上畫出一條直線aa作為界面，過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線MN，

6、并畫一條線段AO作為入射光線b.把玻璃磚平放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb.插針與測(cè)量a.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住，再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置b.移去玻璃磚，連接P3、P4并延長(zhǎng)交bb于O，連接OO即為折射光線，入射角1AOM，折射角2OON.c.用量角器測(cè)出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入表格中d.改變?nèi)肷浣?，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)（4）數(shù)據(jù)處理：計(jì)算每

7、次的折射率n，求出平均值.（5）注意事項(xiàng)玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的大頭針要插得豎直，且間隔要大些入射角不宜過(guò)大或過(guò)小，一般在15°75°之間玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變6.求折射率的四種方法（1）計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角1和折射角2，算出不同入射角時(shí)的，并取平均值（2）圖象法：改變不同的入射角1，測(cè)出不同的折射角2，作sin 1sin 2圖象，如圖所示，其斜率就是玻璃的折射率（3）輔助線段法：如圖所示，作輔助線，且垂直于，量出、，作輔助線，且垂直于，量出、，即可求出：n.（4）“單位圓法”：以入射點(diǎn)O為圓心

8、，以適當(dāng)長(zhǎng)度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO于E點(diǎn)，過(guò)E作NN的垂線EH，過(guò)E作NN的垂線EH，如圖所示，n.四、典型例題1.【2015重慶-11（1）】選修3-4（6分）虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來(lái)說(shuō)明.兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示.M 、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為A紫、紅、紅、紫B紅、紫、紅、紫C紅、紫、紫、紅D紫、紅、紫、紅【答案】A【解析】試題分析：白光中的可見光部分從紅到紫排列，對(duì)同一介質(zhì)的折射率，由折射定律知紫光的折射角較小，由光路可知，紫光將到達(dá)M點(diǎn)和

9、Q點(diǎn)，而紅光到達(dá)N點(diǎn)和P點(diǎn)，故選A?？键c(diǎn)：本題考查光的折射和全反射、光路、折射率。2.（2015四川-3）直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖a、b光相比A玻璃對(duì)a光的折射率較大B玻璃對(duì)a光的臨界角較小Cb光在玻璃中的傳播速度較小Db光在玻璃中的傳播時(shí)間較短【答案】C【解析】由于a、b光平行且關(guān)于過(guò)球心O的直線P1P2對(duì)稱，因此它們的入射角i相等，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知，b光在玻璃球中的光路偏離進(jìn)入球之前方向較多，即b光的折射角較小，根據(jù)折射定律有：n，所以玻璃對(duì)b光的折射率較大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)臨界角公式有：sinC，所以玻璃對(duì)a光的

10、臨界角較大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)折射率的定義式有：n，所以b光在玻璃中的傳播速度v較小，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知，a、b光進(jìn)入玻璃球后，b光的光程d較大，根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：t，所以b光在玻璃中的傳播時(shí)間較長(zhǎng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：對(duì)折射率、臨界角、光的折射定律的理解與應(yīng)用。3.【2015山東-38（2）】半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過(guò)其軸線OO的截面如圖所示。位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出。當(dāng)光線在O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、B兩點(diǎn)間的距離?！敬鸢浮俊窘馕觥抗饴啡鐖D；當(dāng)光線從A點(diǎn)射

11、出時(shí)，設(shè)折射角為r，由光的折射定律可知：，則A點(diǎn)到左端面的距離為；若在B點(diǎn)發(fā)生全反射時(shí)，則，故B點(diǎn)離左端面的距離，聯(lián)立解得AB間的距離為考點(diǎn)：光的折射定律；全反射.4.【2015福建-13】如圖，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長(zhǎng)分別為a、b,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb，。則（）Aa<b , na>nb，Ba>b , na<nb，Ca<b , na<nbDa>b , na>nb【答案】B【解析】由圖知，三棱鏡對(duì)b光的折射率較大，又因?yàn)楣獾念l率越大，介質(zhì)對(duì)光的折射率就越大，所以na<nb，故b光的頻率大于a光

12、的頻率，在根據(jù)，所以b光的波長(zhǎng)小于a光的波長(zhǎng)，即a>b，所以B正確，ACD錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：光的折射、折射率5.【2015北京-21（1）】（18分）“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，在白紙上放好玻璃磚，aa'和 bb'分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面，如圖所示，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針 P1和P2，用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察并依次插上 P3和 P4。在插 P3和 P4時(shí)，應(yīng)使A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時(shí)擋住P1、P2的像【答案】C【解析】在“測(cè)定玻璃磚的折射率”實(shí)驗(yàn)中，由折射的光路可知插針時(shí)應(yīng)使同時(shí)擋住、的像，同時(shí)擋住、的像，

13、故選項(xiàng)C正確?？键c(diǎn)定位：測(cè)定玻璃的折射率。6.【2015安徽-18】如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為，則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為ABCD【答案】A【解析】由幾何關(guān)系，得入射角等于，折射角等于，所以折射率為，故選A?？键c(diǎn)：考查折射率知識(shí)。7.【2015江蘇-12】人造樹脂時(shí)常用的眼鏡片材料，如圖所示，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

14、射率n【答案】1.5【解析】設(shè)折射角為，由折射定律由幾何關(guān)系知，且代入數(shù)據(jù)解得（或n=1.5）考點(diǎn)：光的折射8.【2015海南-16】一半徑為R的半圓形玻璃磚，橫截面如圖所示。已知玻璃的全反射臨界角r（r<）。與玻璃磚的底平面成（）角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上。經(jīng)柱面折射后，有部分光（包括與柱面相切的入射光）能直接從玻璃磚底面射出。若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光，求底面透光部分的寬度。【答案】【解析】光路圖如圖所示，沿半徑方向射入玻璃磚的光線，即光線射到MN上時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)入射角恰好等于臨界角，即恰好在圓心O處發(fā)生全反射，光線左側(cè)的光線，經(jīng)球面折射后，射

15、到MN上的角一定大于臨界角，即在MN上發(fā)生全反射，不能射出，光線右側(cè)的光線射到MN上的角小于臨界角，可以射出，如圖光線與球面相切，入射角，從MN上垂直射出，根據(jù)折射定律可得，根據(jù)全反射定律，兩式聯(lián)立解得根據(jù)幾何知識(shí)，底面透光部分的寬度9.【2014·福建卷】如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路圖的是（）【答案】A【解析】當(dāng)光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，必然可以發(fā)生折射，且入射角大于折射角，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界角就會(huì)發(fā)生全反射，如A選項(xiàng)所示，A項(xiàng)正確；如果入射角小于臨界角，也會(huì)發(fā)生折射，且入射角小于折

16、射角，C項(xiàng)錯(cuò)誤。【考點(diǎn)】光的折射、全反射10.【2014·四川卷】如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形玻璃缸底有一發(fā)光小球，則（）A小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大【答案】D【解析】光從水中進(jìn)入空氣，只要在沒(méi)有發(fā)生全反射的區(qū)域，就可以看到光線射出，所以A、B錯(cuò)誤；光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，所以C錯(cuò)誤；由v得，光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大，所以D正確11.【2014·重慶卷】（6分）打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角切磨

17、在的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射（僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ過(guò)后射向MN邊的情況），則下列判斷正確的是A若，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B若，光線會(huì)從OQ邊射出C若，光線會(huì)從OP邊射出D若，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射【答案】D【解析】由全反射的臨界角滿足，則入射角滿足發(fā)生全反射；作出光路可知當(dāng)時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系，可知光線在PO邊上的入射角較小，光線將從PO射出，AB項(xiàng)錯(cuò)誤；同理當(dāng)時(shí)，光線在PO邊上的入射角較大，大于臨界角，光線將在PO射邊上發(fā)生全反射，D項(xiàng)正確。12.【2014·北京卷】以往，已知材料的折射率都為正值（n>0

18、）?，F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值（n<0），稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足sini/sinr=n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時(shí)折射角取負(fù)值）。若該材料對(duì)于電磁波的折射率n=1，正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是【答案】B【解析】試題分析：根據(jù)題目所給負(fù)折射率的意義，折射角和入射角應(yīng)該在法線的一側(cè)，A、D錯(cuò)誤；該材料的折射率等于1，說(shuō)明折射角和入射角相等，B正確，C錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】考查了折射率的意義13.【2014·新課標(biāo)全國(guó)卷】一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)

19、光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上。已知圓紙片恰好能完全擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線（不考慮反射），求平板玻璃的折射率?！敬鸢浮俊窘馕觥咳鐖D，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A點(diǎn)折射，根據(jù)折射定律有：式中，n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角現(xiàn)假設(shè)A恰好在紙片邊緣，由題意，在A剛好發(fā)生全反射，故設(shè)線段在玻璃上表面的投影長(zhǎng)為L(zhǎng)，由幾何關(guān)系有：由題意紙片的半徑應(yīng)為R=Lr聯(lián)立以上各式可得：14.【2014·江蘇卷】Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了

20、干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖。一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射。設(shè)鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h。取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時(shí)間t?！敬鸢浮俊窘馕觥吭O(shè)光在鱗片中的折射角為,折射定律在鱗片中傳播的路程，傳播速度，傳播時(shí)間解得，同理在空氣中傳播的時(shí)間考點(diǎn)：本題主要考查了折射定律的應(yīng)用問(wèn)題，屬于中檔偏低題。15.【2014·山東卷】如圖所示，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角度i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知，BC邊長(zhǎng)為2L，該介質(zhì)的折射率為。求：（i）入射角i

21、（ii）從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間（設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：或）?！敬鸢浮浚╥）i=45°（ii）【解析】（i）根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律得代入數(shù)據(jù)得 C=450             設(shè)光線在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r=300         由折射定律得聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得i=450 

22、;                (ii)在中，根據(jù)正弦定律得設(shè)所用時(shí)間為t，光線在介質(zhì)中的速度為v，得聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得16.【2014·新課標(biāo)全國(guó)卷】一個(gè)半圓形玻璃磚，某橫截面半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑。O為圓心，如圖所示，玻璃的折射率為.（i）一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？（ii）一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距處垂直于AB從下方入射，求此光

23、線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置【答案】（i）（ii）右側(cè)與O相距【解析】（i）在O點(diǎn)處左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖，由全反射條件有       由幾何關(guān)系有   由對(duì)稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為       聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得       

24、;（ii）設(shè)光線在距O點(diǎn)的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為，由幾何關(guān)系及式和已知條件得     光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖。由反射定律和幾何關(guān)系得    射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。17.【2014·海南卷】如圖，矩形ABCD為一水平放置的玻璃磚的截面，在截面所在平面內(nèi)有一細(xì)束激光照射玻璃磚，入射點(diǎn)距底面的高度為h，反射光線和折射光線的底面所在平面的交點(diǎn)到AB的距離分別為l1和l2。在截面所在平面內(nèi)，改變激光束在AB面上入射點(diǎn)的高度和入射角的大小，

25、當(dāng)折射光線與底面的交點(diǎn)到AB的距離為l3時(shí)，光線恰好不能從底面射出。求此時(shí)入射點(diǎn)距底面的高度H?！敬鸢浮俊窘馕觥吭O(shè)玻璃磚的折射率為n，入射角和反射角為1，折射角為2，由光的折射定律根據(jù)幾何關(guān)系有因此求得根據(jù)題意，折射光線在某一點(diǎn)剛好無(wú)法從底面射出，此時(shí)發(fā)生全反射，設(shè)在底面發(fā)生全反射時(shí)的入射角為3，有由幾何關(guān)系得解得18.“B超”可用于探測(cè)人體內(nèi)臟的病變狀況如圖是超聲波從肝臟表面入射，經(jīng)折射與反射，最后從肝臟表面射出的示意圖超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時(shí)遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為 (式中1是入射角，2是折射角，v1、v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度)，超聲波在腫瘤表面發(fā)生

26、反射時(shí)遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同已知v20.9v1，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間的距離是d，入射角是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h為(  )ABCD【答案】D【解析】如圖所示，根據(jù)光的折射定律有由幾何關(guān)系知sin以上兩式聯(lián)立可解得h，故選項(xiàng)D正確19.如圖所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中，兩者的AC面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點(diǎn)射入，通過(guò)兩棱鏡后，變?yōu)閺腶、b兩點(diǎn)射出的單色光，對(duì)于這兩束單色光(  )A紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光大B從a點(diǎn)射出的為紅光，從b點(diǎn)射出的為藍(lán)光C從a、b兩點(diǎn)射出的單色光不平行D從a、b

27、兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于BC【答案】ABD【解析】由玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率較大，可知A選項(xiàng)正確由偏折程度可知B選項(xiàng)正確對(duì)于C、D兩選項(xiàng)，我們應(yīng)首先明白，除了題設(shè)給出的兩個(gè)三棱鏡外，二者之間又形成一個(gè)物理模型平行玻璃磚模型(不改變光的方向，只使光線發(fā)生側(cè)移)中間平行部分只是使光發(fā)生了側(cè)移略去側(cè)移因素，整體來(lái)看，仍是一塊平行玻璃磚，ABBA.所以出射光線仍平行作出光路圖如圖所示，可知光線Pc在P點(diǎn)的折射角與光線ea在a點(diǎn)的入射角相等，據(jù)光路可逆，則過(guò)a點(diǎn)的出射光線與過(guò)P點(diǎn)的入射光線平行因此，D選項(xiàng)正確20.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃磚后，其光路如圖所示，下列說(shuō)

28、法正確的是(  )A單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)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單色光1垂直通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間小于單色光2垂直通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)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【答案】AD【解析】由題圖知單色光1在界面折射時(shí)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的頻率，那么單色光1的波長(zhǎng)就小于單色光2的波長(zhǎng)，A項(xiàng)對(duì)；由n知，折射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小，當(dāng)單色光1、2垂直射入玻璃時(shí)，二者通過(guò)玻璃磚的路程相等，此時(shí)單色光1通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間大于單色光2的，B、C項(xiàng)都錯(cuò)；由sin

29、C及玻璃對(duì)單色光1的折射率大知，D項(xiàng)對(duì)21.(多選)若某一介質(zhì)的折射率較大，那么        (  )A光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較大B光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較小C光在該介質(zhì)中的速度較大D光在該介質(zhì)中的速度較小【答案】BD【解析】由n，且n1，可得sin 2sin 1，A錯(cuò)誤，B正確；又因?yàn)閚，得vc，C錯(cuò)誤、D正確22.(多選)已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為，則       (  )A該介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率為B此單色光在該介質(zhì)中傳播速度為

30、csin (c為真空中光速)C此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是真空中波長(zhǎng)的sin 倍D此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的【答案】ABC【解析】介質(zhì)對(duì)該單色光的臨界角為，它的折射率n，A正確；此單色光在介質(zhì)中的傳播速度vcsin ，B正確；波長(zhǎng)0 sin，C正確；光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤23.(2015·安徽宿州調(diào)研)一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光以入射角由空氣射到半圓形玻璃磚表面的A處，AB是半圓的直徑進(jìn)入玻璃后分為兩束，分別為AC、AD，它們從A到C和從A到D的時(shí)間分別為t1和t2，則(  )AAC是藍(lán)光，t1小于t2   

31、0;   BAC是紅光，t1小于t2CAC是藍(lán)光，t1等于t2       DAC是紅光，t1大于t2【答案】C【解析】因?yàn)樗{(lán)光折射率大于紅光，所以折射光線更靠近法線，故AC為藍(lán)光設(shè)折射角為，折射光線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，玻璃磚直徑為d，折射率為n，光在真空中的速度為c，光在玻璃中的速度為v，則時(shí)間t，又n，代入得t，所以時(shí)間相等，C正確24.如圖所示，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角ABC，A為直角此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射該棱鏡材料的折

32、射率為 (  )ABCD【答案】A【解析】如圖所示，n，同時(shí)sin C，由幾何關(guān)系知C90°，聯(lián)立解得n.25.高速公路上的標(biāo)志牌常用“回歸反光膜”制成，夜間行車時(shí)，它能將車燈照射出去的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的如右圖所示，反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10 m的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射時(shí)的入射角是    (  )A60°B45°C30°D15°【答案】A【解析】設(shè)入射

33、角為i，折射角為，作出光路圖如圖所示因?yàn)槌錾涔饩€恰好和入射光線平行，所以i2，根據(jù)折射定律有，所以30°，i260°.26.(多選)如圖所示，一束光從空氣中射向折射率為n的某種玻璃的表面，1表示入射角，則下列說(shuō)法中正確的是         (  )A當(dāng)145°時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B只有當(dāng)190°時(shí)才會(huì)發(fā)生全反射C無(wú)論入射角1是多大，折射角2都不會(huì)超過(guò)45°D欲使折射角230°，應(yīng)以145°的角度入射E當(dāng)入射角1arctan時(shí)，反射光線和折

34、射光線恰好互相垂直【答案】CDE【解析】發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件是：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角，所以，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；由折射率n可知，當(dāng)入射角最大為90°時(shí)，折射角245°，所以C正確；由折射率n可知，選項(xiàng)D、E均正確27.(多選)如圖所示，兩束平行的甲光和乙光，相距為d，斜射到置于空氣中的矩形玻璃磚上，若光線在玻璃磚內(nèi)不重疊，當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出時(shí)(  )A若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離一定大于dB若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離可能小于dC若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離可能大于dD若甲為紅光，乙為紫光，則

35、兩條出射光線間距離一定小于d【答案】AD【解析】根據(jù)“結(jié)論”知兩束出射光線仍平行；紅光和紫光對(duì)玻璃磚的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的側(cè)移量最大，紅光的側(cè)移量最小，用極限法，紅光的側(cè)移量最小，小到等于零，不偏轉(zhuǎn)，沿直線傳播若甲為紫光，乙為紅光，兩條出射光線間距離一定大于d，如圖甲所示，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離一定小于d，如圖乙所示，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確28.如圖所示，A、B、C為等腰三棱鏡，a、b兩束不同頻率的單色光垂直AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到OC的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的點(diǎn)P，以下判斷中正確的是(  )A在真空中，a

36、光光速大于b光光速B在真空中，a光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)Ca光通過(guò)棱鏡的時(shí)間大于b光通過(guò)棱鏡的時(shí)間Da、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空的過(guò)程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角【答案】C【解析】因?yàn)閮墒庹凵浜笙嘟挥陬}圖中的點(diǎn)P，根據(jù)折射定律可知a光的折射率nanb，a光的頻率fafb，光在真空中的傳播速度相等，A錯(cuò)誤；由得B錯(cuò)誤；由v和t得C正確；根據(jù)sinC得D錯(cuò)誤29.如圖所示，光導(dǎo)纖維由“內(nèi)芯”和“包層”兩個(gè)同心圓柱體組成，其中心部分是內(nèi)芯，內(nèi)芯以外的部分為包層，光從一端進(jìn)入，從另一端射出下列說(shuō)法正確的是(  )A內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B內(nèi)芯的折射率小于包層的折射

37、率C不同頻率的可見光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r(shí)間相同D若紫光以如圖所示角度入射時(shí)，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射時(shí)，也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射【答案】A【解析】光導(dǎo)纖維是依據(jù)全反射原理工作的，內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；不同頻率的可見光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r(shí)間不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若紫光以如題圖所示角度入射，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射，由于紅光臨界角大于紫光，所以不能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，選項(xiàng)D錯(cuò)誤30.如圖所示，AB、CD分別是置于空氣中厚玻璃磚的上、下兩個(gè)

38、表面，且ABCD，光線經(jīng)AB表面射向玻璃磚，當(dāng)折射光線射到CD表面上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(  )不可能發(fā)生全反射 只要適當(dāng)增大入射角1，就可能在CD面上發(fā)生全反射 只要玻璃磚的厚度足夠大，就可能在CD面上發(fā)生全反射 由于不知道玻璃的折射率，故無(wú)法判斷A只有正確B只有正確C正確D只有正確【答案】A【解析】如圖所示，折射光線O1O2能否在CD面上發(fā)生全反射，取決于是否滿足全反射的條件，由于玻璃的折射率大于空氣的折射率，故折射光線O1O2是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，設(shè)折射光線O1O2在CD面上的入射角為1，則12.據(jù)折射率的定義可得n.(其中1<90°)據(jù)臨界角定義可得n.

39、可得12<C.故折射光線O1O2在CD面上不能發(fā)生全反射31.如圖所示，MN是位于豎直平面內(nèi)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(guò)圓心O再射到屏上在水平面內(nèi)以O(shè)點(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針?lè)较蚓従忁D(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)，屏上彩色光帶中的某種顏色光帶的色光首先消失有關(guān)彩色的排列順序和最先消失的色光是(  )A左紫右紅，紫光B左紅右紫，紫光C左紫右紅，紅光D左紅右紫，紅光【答案】B【解析】如圖所示，由于紫光的折射率大，故在光屏MN上是左紅右紫，并且是紫光最先發(fā)生全反射，故選項(xiàng)B正確32

40、.彩虹是由陽(yáng)光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開水滴時(shí)再折射一次形成，彩虹形成的示意圖如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入水滴，a、b是白光射入水滴后經(jīng)過(guò)一次反射和兩次折射后的兩條出射光線(a、b是單色光)，下列關(guān)于a光與b光的說(shuō)法中正確的是(  )A水滴對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率Ba光在水滴中的傳播速度小于b光在水滴中的傳播速度C用同一臺(tái)雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光相鄰的亮條紋間距大于b光的相鄰亮條紋間距Da、b光在水滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要長(zhǎng)E若a、b光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生

41、全反射【答案】ABE【解析】進(jìn)入水滴時(shí)，由折射定律n知，a光在水滴中的折射角小，折射率大，選項(xiàng)A正確；由v，a光在水滴中的傳播速度小，選項(xiàng)B正確；由sinC，a光的臨界角小，容易發(fā)生全發(fā)射，選項(xiàng)E正確；a光在水滴中的折射率大，頻率大，波長(zhǎng)小，由x，a光的相鄰亮條紋間距小于b光的相鄰亮條紋間距，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在真空和在水滴中，分別有c0f和vf，則，故a、b光在水滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要短，選項(xiàng)D錯(cuò)誤33.用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚

42、大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示(1)在圖上畫出所需的光路(2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是_，在圖上標(biāo)出它們(3)計(jì)算折射率的公式是_【答案】(1)見解析(2)1和2(或線段EF、OE、GH、OG的長(zhǎng)度) (3)n (或n)【解析】(1)如圖所示，畫出通過(guò)P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過(guò)P3、P4的出射光線交AB面于O，則光線OO就是入射光線P1P2在三棱鏡中的折射光線(2)在所畫的圖上注明入射角1和折射角2，并畫出虛線部分，用量角器量出1和2(或用直尺測(cè)出線段EF、OE、G

43、H、OG的長(zhǎng)度)(3)根據(jù)折射率的定義可知n (或因?yàn)閟in 1，sin 2，則n)34.一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，底面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心一束光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)AB面反射后從N點(diǎn)射出已知光線在M點(diǎn)的入射角為30°，MOA60°，NOB30°.求：(1)光線在M點(diǎn)的折射角；(2)透明物體的折射率【答案】(1)15° (2)【解析】(1)如圖所示，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點(diǎn)相對(duì)于底面EF對(duì)稱，Q、P和N三點(diǎn)共線設(shè)在M點(diǎn)處，光的入射角為i，折射角為r，OMQ，PNF.根據(jù)題意有30°由幾何關(guān)系

44、得，PNOPQOr，于是r60°且r由式得r15°(2)根據(jù)折射率公式有sin insin r由式得n35.如圖所示，一貯液池高為H，某人手持手電筒向池中照射時(shí)，光斑落在左邊池壁上a處，已知a與池底相距h，現(xiàn)保持手電筒照射方向不變，當(dāng)池中注滿液體后光斑恰好落在出液口處，此時(shí)液面上的光斑與左邊池壁相距L.問(wèn)：(1)液體的折射率；(2)若光在空氣中的速度為c，則光在液體中的速度為多大？【答案】(1)(2)c【解析】(1)由題圖可知sin isin r由折射定律可知n (2)由n得v c36.如圖所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)，已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為d(d3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問(wèn)：(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑【答案】(1)紫色 (2)dnR【解析】(1)由于紫光頻率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外側(cè)為紫色(2)如圖所示，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)D到亮區(qū)中心E的距離r