物理光的折射、全反射、色散提高篇

1、14【鞏固練習(xí)】-、選擇題1、紅光與紫光相比（）A.在真空中傳播時(shí)，紫光的速度比較大。B.在玻璃中傳播時(shí)，紅光的速度比較大。C.玻璃對(duì)紅光的折射率較紫光的大。D.從玻璃到空氣的界面上，紅光的臨界角較紫光的大。2、一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角e射入，穿過玻璃磚自下表射出已知該玻璃對(duì)紅光的折射率為1.5.設(shè)紅光與藍(lán)光穿過玻璃磚所用的時(shí)間分別為ti和t2,則在e從00逐漸增大至90。的過程中A. ti始終大于t2B. ti始終小于t2C. ti先大于后小于t2D. ti先小于后大于t23、如圖所示為一直角棱鏡的橫截面/J2 ,若不考慮原入射光在bc面上的反向光,C.從

2、bc面射出,bac=90 °, / abc=60°, 一平行細(xì)光束從 。點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n則有光線（）A .從ab面射出B .從ac面射出且bc面斜交D .從bc面射出，且與bc面垂直4、如圖所示，截面為 ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中，寬度均為 d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡 的一個(gè)直角邊 AB,在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏，屏的距離遠(yuǎn)近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，可能是（）太陽(yáng)光經(jīng)過a、b是兩種不同頻率的單色光,A.紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬B.紫色光帶在下，紅色光帶在上，紫色光帶較寬 光帶在上，紫色

3、光帶在下，紅色光帶較寬 光帶在下，紫色光帶在上，紅色光帶較寬5、（20i5天津卷）中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí)，唐人張 子砒之靈中寫道：雨色映日而為虹從物理學(xué)的角度看，虹是雨滴的兩次折射和一次反射形成的。右圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中則兩光（）A.在同種玻璃中傳播，a的傳播速度一定大于 b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大C.分別照射同一光電管，若 b光能引起光電效應(yīng).a光也一定能D.以相同的入射角從水中射入空氣.在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是6、在一次討論中，老師問道： 假如水中相同深度處有 a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面 上方同等條件下觀測(cè)

4、發(fā)現(xiàn)， b在水下的彳t最深，c照亮水面的面積比 a的大。關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì), 同學(xué)們能做出什么判斷？ ”有同學(xué)回答如下： c光的頻率最大a光的傳播速度最小 b光的折射率最大 a光的波長(zhǎng)比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是（）A.B. C.D.7、一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出），AB為直角邊，ABC=45° , ADC為一圓弧，其圓心在 BC邊的中點(diǎn)。此玻壬的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的與 AB垂直的光屏。若一束寬度與 AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從 AB邊垂直射入玻璃，則（）A、從BC邊折射出一束寬度與B、屏上有一-鳧區(qū)，其寬度小于 C

5、、屏上有一亮區(qū)，其寬度等于BC邊長(zhǎng)度相等的平行光AB邊的長(zhǎng)度AC邊的長(zhǎng)度D、當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大8、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= J2r?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面 A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B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A.n可能為J3C.t可能為2叵 cB.n可能為2,4.8D.t可能為c9、如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向 E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為9=300, E、F分別為邊BC的中點(diǎn)

6、，則（）A .該棱鏡的折射率為 J3B.光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小D .從F點(diǎn)出射的光束與入射到 E點(diǎn)的光束平行10、一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出，出射光線相對(duì) 于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是A.紅光以30°的入射角入射B.紅光以45°的入射角入射C.紫光以30。的入射角入射D.紫光以45。的入射角入射60 °。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射11、如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行。此玻璃的折射率為A.石B. 1.5C.廄

7、D, 212、使用照相機(jī)拍攝清晰滿意的照片，必須選擇合適的曝光量。曝光量P可以表示為:f為照相機(jī)鏡頭的焦距，t為曝光時(shí)間,P= k（d）21,式中k為常數(shù)，d為照相機(jī)鏡頭 通光孔徑”的直徑,將d-的倒數(shù) f稱為照相機(jī)的光圈數(shù)。一攝影愛好者在某次拍攝時(shí)，選擇的光圈數(shù)是8,曝光時(shí)間是 sof d30若他想把曝光時(shí)間減少一半，但不改變曝光量，那么光圈數(shù)應(yīng)選擇（）。A. 4B. 5.6C. 8D. 11二、填空題1、一束光從空氣射向折射率為 J3的某種介質(zhì)，若反射光線與折射光線垂直，則入射角為 。真 空中的光速為c,則光在該介質(zhì)中的傳播速度為 。2、如圖所示，扇形 AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角

8、/AOB=60。一束平行于角平分線 OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于 OB。求介質(zhì)的折射率。折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線（填 能”或不能”）發(fā)生全反射。3、在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，（1）甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的界面ab前，不慎碰了玻璃磚使它向ab方向平移了一些，如圖 1甲所示，其后的操作都正確，但畫光路圖時(shí)，將折射點(diǎn)確定在ab和cd上，則測(cè)出的n值將。 （2）乙同學(xué)為了避免筆尖接觸光學(xué)面，畫出的 a'b'和c'd'都比實(shí)際側(cè) 面向外側(cè)平移了一些，如圖 1乙所示，以后的操作均正確，畫光路圖時(shí)將入射點(diǎn)和折線點(diǎn)都確定在a'b'

9、;和c'd'上，則測(cè)出的n值將。 （3）丙同學(xué)在操作和作圖時(shí)均無(wú)失誤，但所用玻璃磚的兩個(gè)界面三、解答題1、（2015江蘇卷）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射2、一棱鏡的截面為直角三角形 ABC, /A=30°,斜邊AB = a。棱鏡材料的折射率為 n J2。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以 45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原來路 返回的情況）。3、如圖

10、，一透明半圓柱體折射率為n 2,半徑為R、長(zhǎng)為L(zhǎng)。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，從部分柱面有光線射出。球該部分柱面的面積So4、（2015海南卷）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丫（一）。3與玻璃磚的底平面成（ 一 ）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 2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?！敬鸢概c解析】一、選擇題1、【答案】BD【解析】任何頻率的色光在真空中的傳播速度都是c,因此選項(xiàng)A不正確。在介質(zhì)中，頻率越高（顏色越靠近紫色）的單色

11、光，折射率越大，傳播速度越小，因此選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C不正確。從玻璃到空氣的界面上，單色光發(fā)生全反射的臨界角由該單色光的折射率決定。紅光的頻率小于紫光，紅光的折射率小于紫光，所以紅光的全反射臨界角大于紫光。選項(xiàng)D是正確的。2、【答案】B【解析】如圖所示，為紅、藍(lán)兩單色光經(jīng)過平板玻璃磚的光路圖。設(shè)玻璃磚的厚度為d,某單色光的折射率為n,折射角為r,穿過玻璃磚所用的時(shí)間為t,則nsin rsin,2 .n c, , t 。聯(lián)立以上三式可得 t 一 nv vcosrc. n2 sin2由于紅光的折射率 ni小于藍(lán)光的折射率n2,則紅光穿過玻璃磚所用藍(lán)光穿過玻璃磚所用的時(shí)間t2,故正確的選項(xiàng)為 Bo的時(shí)

12、間ti小于3、【答案】BD4、【答案】CD【解析】作出光路圖如圖，可知 BD正確。光在ab界面發(fā)生了全反射?！窘馕觥孔瞎獾念l率比紅光大，故三棱鏡對(duì)紫光的折射率比對(duì)紅光大，通過三棱鏡后紫光偏離入射方向的角度大，當(dāng)光屏離三棱鏡的距離適當(dāng)時(shí)，紫光既可以在紅光的上面，也可以在紅光的下面。兩光束寬度都為d,所以它們?cè)?AC上相交的長(zhǎng)度相等設(shè)為 L,以一束光為例，分別做它們的法線，做兩條光線的折射光線，由于紫光偏折程度強(qiáng)，形成的光帶較窄，紅光偏折程度弱，形成的光帶較寬，故選CD。5、【答案】Cc【解析】由圖可知，光線 a的折射率大于光線 b的折射率，根據(jù)n -,可以確定a光在同種玻璃中光速小于b光，故A錯(cuò)

13、誤；以相同的入射角射入平行玻璃磚折射率越大側(cè)移量越大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)E h1光的頻率越大光子能量越大，就越容易發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；根據(jù)sinC ,折射率越大，越容易發(fā)n生全反射，在水外越不容易看到，D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)】光的反射、折射、全反射及光電效應(yīng)。6、【答案】Ch 【解析】根據(jù)視深 h -,折射率越大視深越小，b在水下的像最深，對(duì)水的折射率最小，頻率最小，在水中的傳播速度最大，波長(zhǎng)最大，錯(cuò)對(duì)；分析全反射：設(shè)照亮水面的半徑為R,水的深度為 h,一 1，- R sinC ，tanC ,c照亮水面的面積比 a的大，說明c的臨界角大于a的，c的折射率小于a的,則a的折射率、頻率最大，在水中的傳播速度

14、最小，錯(cuò)對(duì)，故正確選項(xiàng)為Co7、【答案】BD12【解析】寬為 AB的平行光進(jìn)入到玻璃中直接射到BC面，sin C ,n 3o 2Csin 45 0.707 ,入射角為45o臨界角，所以在 BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長(zhǎng)度的2豎直向下的平行光射到 AC圓弧面上。根據(jù)幾何關(guān)系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于AB的長(zhǎng)度，B對(duì)，D對(duì)。故選BD。8、【答案】AB【解析】只經(jīng)過兩次全反射可知第一次入射角為45。,反射光路圖如圖所示。根據(jù)全反射可知臨界角CW45。，再根據(jù)n 可知n J2 ；光在透明柱體中運(yùn)動(dòng)sin CL 4nr路程為L(zhǎng) = 4r,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t L 型L,皿 4 2r則t , CD均錯(cuò)。

15、9、【答案】AC【解析】在E點(diǎn)作出法線可知入射角為 60o,折射角為30o,折射率為 J3;由光路的可逆性可知，在 BC邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)；由公式 介 二三，可知C對(duì)；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，故10、【答案】D【解析】畫出兩次折射光路圖如圖，由題意02A為d側(cè)移距離 x,根據(jù)幾何關(guān)系 x sin(i r)cosr又n號(hào)”，(1)若為同一單色光即 n相同時(shí)， sin rD錯(cuò)。dcosr0且增加，故AC錯(cuò)誤;(2)若入射角相同，則由可得xd sin i (1cosi22 .sin i則i比r增加得快，進(jìn)而知sin(i r) 0且增加

16、、可知n增加日x增加，故B錯(cuò)誤D正確。11、【答案】C【解析】由題意可知，單色光在玻璃內(nèi)發(fā)生了全反射，如圖所示，為光線在玻璃球內(nèi)的光路圖，A、C為折射點(diǎn)，B為反射點(diǎn)，由于出射光線與入射光線平行，由圖可知AB=BC,而OB為/ ABC的角平分線，所以 OB與入射光線和出射光線平行，則/ AOB=120°, / OAB=30°,因此玻璃的折射率為on sin 60c J3,故正確的選項(xiàng)為 Cosin 3012、【答案】Br121d21【解析l由題可得：P0k(-)2k(d)2,830f60del解得：（）2 一，所以光圈數(shù)為5.6。f 32、填空題1、【答案】i 60°

17、;, v co 3【解析】根據(jù)n 型二i r 90°,得tani V3, i 60°。 sin r根據(jù)n c ,得v - Cov32、【答案】n J3,不能?！窘馕觥恳李}意作出光路圖如圖，2甲可看出折射角不變，入射角相同,由幾何知識(shí)可知，入射角i 60 ,折射角r=30。根據(jù)折射定律得n W , sin r代入數(shù)據(jù)解得n 卮由幾何關(guān)系知，光線射到AB界面的入射角為3013sinC 0.58 n 3入射角小于臨界角，不能發(fā)生全反射。3、【答案】（1）不變；（2）變?。唬?）無(wú)影響?！窘馕觥浚?）不變，此時(shí)玻璃磚的平移對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響。由圖 故測(cè)得的折射率將不變。（2）變小。

18、由圖2乙可看出，使入射點(diǎn)。向左移，折射點(diǎn)向右移，所畫出的折射角r'比實(shí)際折射角r偏大,由n s"知，測(cè)得的折射率偏小。sin r（3）無(wú)影響。同樣可根據(jù)入射光線和出射光線確定玻璃內(nèi)折射光線，從而確定入射角和折射角，只要第二個(gè)界面不發(fā)生全反射就行了。不過，入射光線和出射光線不平行，如圖2丙。、計(jì)算題1、【答案】1.5【解析】設(shè)折射角為丫，由折射定律sin30 o=nsin 丫一PB OAoo由幾何關(guān)系知sin O-,且OP J(PB OA)2 AB2OP代入數(shù)據(jù)解得n,449 (或 n 1.5)14 2、【答案】如果入射光線在法線的右側(cè)，出射點(diǎn)在 AB邊上離A點(diǎn)3a的位置。8如果入射光線在法線的左側(cè)，出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn)la的位置。8【解析】設(shè)入射角為i,折射角為r,由折射定律得小