2018高考物理大一輪復(fù)習(xí)第14章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第3節(jié)光的折射全反射

1、i光的折射全反射課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組1.（多選）已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為則（）B.此單色光在該介質(zhì)中傳播速度為csin 0（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 0 倍1D.此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的sin 01解析：選 ABC.介質(zhì)對(duì)該單色光的臨界角為0 ,它的折射率n=, A 正確；此單色sin 0,c丄v csin 0丄光在介質(zhì)中的傳播速度v= -=csin 0 , B 正確；波長(zhǎng) 入=?=入osin 0 , C 正確;nfc/ 人o光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，D 錯(cuò)誤.2.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

2、 入a、入b,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb,貝U（）A.入aV 入b,nanbB.入a 入b,nanbC.入aV 入b,na 入b,nanba的偏折程度小于光線(xiàn)b的偏解析： 選 B. 由題圖可知，在入射角相同的情況下，光線(xiàn)折程度，因此光線(xiàn)a的折射率小于光線(xiàn)b的折射率，故選項(xiàng) A、D 錯(cuò)誤；由于折射率越大頻 率越高，A.該介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率為1sin 0i因此光線(xiàn)a的頻率小于光線(xiàn)b的頻率，由c=入 v 可知光線(xiàn)a的波長(zhǎng)大于光線(xiàn)b的波長(zhǎng)，選項(xiàng) B 正確.3某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，0是圓心，MN是法線(xiàn)，AO BO分別表示某次測(cè)量時(shí)光線(xiàn)在空氣和玻璃磚中

3、的傳播路徑該同學(xué)測(cè)得多組入射角 和折射角r，作出 sini- sinr圖象如圖乙所示.貝 U （）3A. 光由A經(jīng)O到B,n= 1.5B. 光由B經(jīng)O到A,n= 1.5C. 光由A經(jīng)O到B,n= 0.67D. 光由B經(jīng)O到A,n= 0.67解析：選 B.光線(xiàn)從空氣斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，從題圖可以看出對(duì)應(yīng)的折射角比入射角大，故光是從介質(zhì)射入空氣中，即光由B經(jīng)O到A由 sini sinr圖象的4光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材 料不同，光在內(nèi)芯中傳播.下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是（）A. 內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生

4、全反射B. 內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C. 波長(zhǎng)越短的光在光纖中傳播的速度越大D. 頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大解析：選 A.光纖內(nèi)芯比外套折射率大， 在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，A 對(duì)，B 錯(cuò)；頻率大的光，波長(zhǎng)短，折射率大，在光纖中傳播速度小，C、D 錯(cuò).5.打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OR OC邊與軸線(xiàn)的夾角 0 切磨在 0i0 02,光線(xiàn)一定在OR邊發(fā)生全反射B.若 0 02,光線(xiàn)會(huì)從 OC 邊射出C.若 0 0i,光線(xiàn)會(huì)從OP邊射出D.若 0 0i, C 錯(cuò)誤、D 正確.6 某研究性學(xué)習(xí)小組利用插針?lè)y(cè)量半圓形玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)探究方

5、案如下：在白紙上作一直線(xiàn)MN并作出它的一條垂線(xiàn)AB將半圓形玻璃磚(底面的圓心為C)放在白紙 上，它的直徑與直線(xiàn)MN重合，在垂線(xiàn)AB上插兩枚大頭針P和P2,然后在半圓形玻璃磚的 右側(cè)插上適量的大頭針，可以確定光線(xiàn)P1P2通過(guò)玻璃磚后的光路，從而求出玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)中提供的器材除了半圓形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等.(1) 某同學(xué)用上述方法測(cè)量玻璃磚的折射率，他在畫(huà)出的垂線(xiàn)AB上豎直插上了P、P兩枚大頭針，但在半圓形玻璃磚的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，不管眼睛在何處，都無(wú)法透過(guò)玻璃磚同時(shí)看至y P、R的像，原因是_ .為同時(shí)看到P、F2的像，他應(yīng)采取的措施是 _.(2) 在采取相應(yīng)措施后，請(qǐng)?jiān)诎雸A形玻璃

6、磚的右側(cè)畫(huà)出所插大頭針的可能位置，并用“X”表示，作出光路圖.(3) 為計(jì)算折射率，將應(yīng)測(cè)量的物理量標(biāo)注在光路圖上，并由此得出折射率的計(jì)算公式為 n=_ .解析：(1)在半圓形玻璃磚的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，不管眼睛在何處，都無(wú)法透過(guò)玻璃磚同時(shí)看到P、F2的像，原因是入射光線(xiàn)AB離圓心較遠(yuǎn)，在半圓形面發(fā)生了全反射；為同時(shí)看到Pi、F2的像，5他應(yīng)采取的措施是：沿著MN方向，向M點(diǎn)方向平移玻璃磚.光路如右圖所示.6（3）折射率的計(jì)算公式為n=SinSin-.sinr答案：（1）入射光線(xiàn)AB離圓心較遠(yuǎn)，在半圓形面發(fā)生了全反射沿著MN方向向M點(diǎn)方向平移玻璃磚（2）見(jiàn)解析（3）見(jiàn)解析SinSin sinr7.如圖

7、所示，AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖，其頂角 0 = 76,今有一細(xì)束單色光在橫截面內(nèi)從0A邊上的點(diǎn)E沿垂直于0A的方向射入玻璃磚，光線(xiàn)直接到達(dá)AB面且3恰好未從AB面射出.已知0&匚OAcos 53 = 0.6，試求：5（1）玻璃磚的折射率n；光線(xiàn)第一次從0B射出時(shí)折射角的正弦值.3解析： 因OE=：OA由數(shù)學(xué)知識(shí)知光線(xiàn)在AB面的入射角等于 37,光線(xiàn)恰好未從5AB面射出，所以AB面入射角等于臨界角，則臨界角為C= 37.據(jù)幾何知識(shí)得 B = 0 = 76，則OB面入射角為a = 180 2C 3 = 30 .設(shè)光線(xiàn)第一次從OB射出的折射角為r,由sinsinsinra-n 得

8、 sin5r= 655答案： (1)36綜合應(yīng)用題組&如圖所示，直角三角形ABC是一玻璃磚的橫截面，AB= L,ZC= 90,/A= 60由 sinC=*得n= 5.7一束單色光PD從AB邊上的D點(diǎn)射入玻璃磚，入射角為 45,DB=寸，折射光DE恰好射到8玻璃磚BC邊的中點(diǎn)E,已知光在真空中的傳播速度為c.求:(1) 玻璃磚的折射率；(2) 該光束從AB邊上的D點(diǎn)射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚所需的時(shí)間.解析：(1)作出光路圖，如圖所示，過(guò)E點(diǎn)的法線(xiàn)是三角形的中位線(xiàn)，由幾何關(guān)系可知DEB為等腰三角形，故DE= DB=；4由幾何知識(shí)知光在AB邊折射時(shí)折射角為 30,所以1(2)設(shè)臨界角為

9、B,有 sin 0 = 可解得 0 = 45，由光路圖及幾何知識(shí)可判斷，光 在BC邊發(fā)生全反射，在AC邊第一次射出玻璃磚.根據(jù)幾何知識(shí)可知EF=,則光束從AB邊射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚所需要的時(shí)9半徑為R的固定半圓玻璃磚的橫截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，OO與直徑AB垂直,足夠大的光屏CD緊靠在玻璃磚的左側(cè)且與AB垂直，一光束沿半徑方向與OO成 0 = 30射向O點(diǎn)，光屏CD區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，已知玻璃的折射率為.2.求：sin 45n= sin 30=2.竽代入v=半可解得t=4c答案：(1) ,232L4cc9(1)當(dāng) 0 變?yōu)槎啻髸r(shí)，兩光斑恰好變?yōu)橐粋€(gè)；當(dāng)光束沿半徑方向與OO成 0 = 3

10、0射向O點(diǎn)時(shí)，光屏CD區(qū)域兩個(gè)光斑的距離.10解析：(1)光屏上的兩個(gè)光斑恰好變?yōu)橐粋€(gè)，說(shuō)明光線(xiàn)恰好在sin 90 sin 0代入數(shù)據(jù)可得 0 = 45PA7甘1Q7(2)當(dāng) 0 = 30時(shí)，如圖所示光線(xiàn)在AB面同時(shí)發(fā)生反射和折射，反射光線(xiàn)沿半徑射出到P點(diǎn)，a= 0 = 30可得AP= Rcot a =3Rsin B在AB面發(fā)生折射，由n=sin 30解得 sin B =#, B = 45可得AQ=R則兩光斑間距離瓦=AP+AQ= ( 3+ 1)R答案：(1)45 (2)(3 + 1)R10. 玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源. 今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線(xiàn)只經(jīng)過(guò)一次折射不能透出立方體已知該玻璃的折射率為2，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值.解析：光源發(fā)出的光線(xiàn)只經(jīng)過(guò)一次折射不能透出立方體，表示光線(xiàn)第一次到達(dá)表面時(shí)發(fā)生全反射的區(qū)域不需要鍍膜，發(fā)生非全反射的區(qū)域需要鍍膜.考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出一條光線(xiàn)，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射， 由折射定律可知nsin 0 = sin a 式中，n為折射率，0 為入射角，a 為折射角.現(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn).n由題意，在A點(diǎn)恰好