高中物理選修34光折射及全反射

高中物理選修34光折射及全反射高中物理選修34光折射及全反射高中物理選修34光折射及全反射第I卷（選擇題）請點擊更正第I卷的文字說明評卷人得分一、選擇題（題型說明）1.（單項選擇）如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°，已知光輝在玻璃球內經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光輝平行。此玻璃的折射率為（）A.2C.32.以下列圖是一種折射率n角的大小i＝60°，求：

3的棱鏡。現(xiàn)有一束光輝沿

MN方向射到棱鏡的

AB面上，入射1）光在棱鏡中流傳的速率；2）畫出此束光輝進入棱鏡后又射出棱鏡的光路圖，要求寫出簡要的解析過程。3.（多項選擇）一束光從空氣射向折射率n=2的某種玻璃的表面，則以下說法正確的選項是:（）A．當入射角大于450時會發(fā)生全反射B．無論入射角多大，折射角都不會高出450C．入射角為450時，折射角為300D．當入射角為arctan2時，反射光輝跟折射光輝恰好垂直第II卷（非選擇題）請點擊更正第II卷的文字說明評卷人得分二、填空題（題型說明）4.直角玻璃三棱鏡的截面以下列圖，一條光輝從AB面入射，ab為其折射光輝，ab與AB面的夾角α=60．°已知這種玻璃的折射率n=2，則：①這條光輝在AB面上的的入射角為；②圖中光輝ab（填“能”或“不能夠”）從AC面折射出去．5.以下列圖，一個用透明資料制成的截面為直角三角形的三棱鏡ABC．現(xiàn)在有一束單色光從空氣中以θ=45°的入射角自直角邊AB射入，折射時的偏轉角為15°，爾后光輝射到AC面而恰好發(fā)生了全反射，則這種透明資料的折射率為________，全反射的臨界角為_________，角∠A=________.6.以下列圖，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側透過棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調整視線方向，直到P1的像__________________，再在觀察的這一側先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3________，P4________.記下P3、P4的地址，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的地址作直線與AB面訂交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°.則該透光物質的折射率n＝________，并在圖中畫出正確完滿的光路圖．評卷人得分三、實驗題（題型說明）評卷人得分四、計算題（題型說明）7.以下列圖，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡資料的折射率為，畫出這束光進入棱鏡后的光路圖（要求必定有計算步驟）8.知光輝自空氣射入甲介質中，入射角為

60°，折射角為

30°；光輝從乙介質射入空氣，入射角為45°，折射角為60°，求：（1）甲、乙兩種介質的折射率之比n甲∶n乙；（2）光在甲、乙兩種介質中的光速之比v甲∶v乙9.以下列圖，真空中有一個半徑為R，折射率為n＝2的透明玻璃球．一束光沿與直徑成θ0＝45°角的方向從P點射入玻璃球，并從Q點射出，求光輝在玻璃球中的流傳時間．10.以下列圖，真空中有一個半徑為R，折射率為n＝2的透明玻璃球．一束光沿與直徑成θ0＝45°角的方向從P點射入玻璃球，并從Q點射出，求光輝在玻璃球中的流傳時間．11.一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30o，斜邊AB=a。棱鏡資料的折射率為n2。在此截面所在的平面內，一條光輝以45o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡(以下列圖)。畫出光路圖，并求光輝從棱鏡射出的點的地址（不考慮光輝沿原來路返回的情況）。12.以下列圖，是一透明的圓柱體的橫截面，半徑R=2cm，折射率n=3。真空中一束光輝沿平行于直徑AB的方向從D點射人圓柱體，折射光輝恰好經(jīng)過B點。真空中光速c=3．0×108m/s，求：①光在圓柱體中的流傳速度v0。②入射點D與AB間的距離d。13.以下列圖，為某種透明介質的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R=12cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點．由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i=45°，結果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個亮23n13，n22．斑．已知該介質對紅光和紫光的折射率分別為①判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；②求兩個亮斑間的距離．14.圖示為半徑R=3m的半球形介質截面，O為圓心，相互平行的單色光a和b從不同樣位置進入介質．光輝a在O點恰好發(fā)生全反射。光輝

b的入射角為α

=15°．入射點為

M，出射點為N．求：（光的速度×108m/s）①介質的折射率。②光輝b從M流傳到N的時間。（結果保留兩位有效數(shù)字）15.有一頂角為直角的玻璃磚，放在空氣中，一光束斜射入玻璃磚的一個側面，以下列圖，爾后投射到它的另一個側面．若該玻璃磚全反射臨界角為42°，問：①這束光輝能否從另一側面射出？并說明原因②若光輝能從側面射出，玻璃磚折射率應滿足何條件？16.以下列圖，直角三棱鏡的折射率n＝3，∠A＝30°。一束與OB面成OB面，從AB面上的C點射出。若不考慮光在OB面上的反射，求能從

30°角的光輝射向C點射向空氣的光的方向。17.以下列圖，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知∠

A＝60°，∠C＝90°，一束極細的光于

AC的中點

D垂直

AC面入射，

AD＝a，棱鏡的折射率為

n＝

2，求：①求此玻璃的臨界角；②光從棱鏡第一次射入空氣時的折射角；③光從進入棱鏡到它第一次射入空氣所經(jīng)歷的時間(設光在真空中的流傳速度為c)。18.一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為3的透明資料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內的光輝，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，以下列圖。已知入射光輝與桌面的距離為3R/2。求出射角。1A點沿水平方向19.以下列圖，一個半徑為R的4透明圓柱體放置在水平面上，一束藍光從射入圓柱體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的C點。已知OA＝R，該圓柱體對藍光的折2射率為3，則：①它從圓柱面射出時的出射角β為多大？②若換用一束紅光同樣從A點射向該圓柱體，則它從圓柱體射出后在水平面上形成的光點在C點的哪側？20.圖示為一光導纖維(可簡化為一長玻璃絲)的表示圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面。已知光在真空中的流傳速度為c.（1）為使光輝能從玻璃絲的AB端面流傳到另一端面，求光輝在端面AB上的入射角應滿足的條件；（2）求光輝從玻璃絲的AB端面流傳到另一端面所用的最長時間。21.一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30o，斜邊AB＝a。棱鏡資料的折射率為n2。在此截面所在的平面內，一條光輝以45o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡射出的點的地址（不考慮光輝沿原來路返回的情況）。（13分）22.（2）（10分）以下列圖，半圓玻璃磚的半徑R=10cm，折射率為n=3，直徑AB與屏幕垂直并接觸于B點．激光a以入射角i=30°射向半圓玻璃磚的圓心O，結果在水平屏幕MN上出現(xiàn)）畫出如圖光路圖23.如圖是一個透明圓柱介質的橫截面，B、C為圓上兩點。一束單色光沿AB方向入射，從c點射出，已知∠ABO＝∠BOC=1200，真空中光速c=3×108m/s。求：①光在介質中的折射率n②光在介質中流傳速度v24.以下列圖，玻璃棱鏡ABCD能夠看作是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成．一束頻率為5.3×1014Hz的單色細光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光輝如圖中ab所示，abAD面的夾角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝，求：

與(1)這束入射光輝的入射角多大？(2)光在棱鏡中的波長是多大？(3)該束光輝第一次從CD面出射時的折射角．

(結果可用三角函數(shù)表示

)25.半徑為R的玻璃半圓柱體,橫截面以下列圖,圓心為O,兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面,方向與底面垂直光輝①的入射點A為圓柱面的極點,光輝②的入射點為B,∠AOB=60°,已知該玻璃對紅光的折射率n=3求：(1)求兩條光輝經(jīng)柱面和底面折射后的交點與O點的距離d；(2)若入射的是單色藍光,則距離d比上面求得的結果是大是小?26.以下列圖,直角三棱鏡ABC的折射率為3,棱鏡的角B為300,今有一束平行于BC邊從斜邊D點入射的單色光，在BC上某點E發(fā)生全反射后,從AC邊上F點射出.已知BC邊的長度為23d,BD的長度為d,光在真空中的流傳速度為C.要求:作出光在三棱鏡中的光路圖;求發(fā)生全反射的點E與B點的距離;求光在三棱鏡中流傳的時間.27.以下列圖，等腰直角三角形ABC為一個三棱鏡的截面，折射率為n（），直角邊AB的長為a．一束很細的單色光從AB中點垂直入射，光在真空中的流傳速度為c．①在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路圖；②求該單色光經(jīng)過三棱鏡的時間為多少？評卷人得分五、簡答題（題型說明）評卷人得分六、作圖題（題型說明）28.以下列圖，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡資料的折射率為，畫出這束光進入棱鏡后的光路圖（要求必定有計算步驟）評卷人得分七、辨析題（題型說明）評卷人得分八、估計題（題型說明）評卷人得分九、判斷題（題型說明）評卷人得分十、證明題（題型說明）試卷答案據(jù)題意，由于岀射光輝和入射光輝平行，則光輝AB和光輝BC關于法線B0對稱，則法線與岀射光輝和入射光輝平行，因此∠ABO=30°，則折射角r=∠OAB=30°，據(jù)折射定律有：n=sin60°/sin30°=3，因此C選項正確。2.4.①45°(2分)②不能夠5.6.讓P2的像擋住(1分)擋住P1、P2的像(1分)擋住P3以及P1、P2的像(1分)2(2分)

見解析圖

(2分)7.8.9.設光輝在玻璃球中的折射角為θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝2解得：θ＝30°由幾何知識可知光輝在玻璃球中路徑的長度為L＝2Rcosθ＝3R光在玻璃的速度為v＝c/n＝2/2c光輝在玻璃球中的流傳時間t＝L/v＝6R/c.10.設光輝在玻璃球中的折射角為θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝2解得：θ＝30°由幾何知識可知光輝在玻璃球中路徑的長度為L＝2Rcosθ＝3R光在玻璃的速度為v＝c/n＝2/2c光輝在玻璃球中的流傳時間t＝L/v＝6R/c.11.光路圖以下列圖（2分）sinin設折射光輝與AB的交點為D設入射角為i，折射角為r，由折射定律得：sinr（1分）解得r300（1分）由幾何關系可知，在D點的入射角600（1分）sinc1n（1分）設全發(fā)射的臨界角為c，則解得c450（1分）因此，光在D點全反射。設光輝的出射點為E，由幾何關系得：BDa2AFBEBDsin300（1分）BE1a（1分）解得：81a即出射點在BC邊上離B點8的地址。12.13.①設紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2，13sinC12，C160n1（1分）同理C245,i45C2＜C1因此紫光在AB成生全反射，而光在AB面一部分折射，一部分反射，（1分）且由幾何關系可知，反射光與AC垂直，因此在AM生的亮斑P1色，在AN生的亮斑P2色與紫色的混雜色（2分）②畫出如光路，（1分）折射角r，兩個光斑分P1、P2，依照折射定律sinrnsini6sinr求得3????????（2分）tanr

R由幾何知可得：AP1解得AP162cm????????（1分）由幾何知可得OAP2等腰直角三角形，解得AP2=12cm因此P1P26(22)cm．????????（2分）14.15.sinC13n3，即C4516.解：設臨界角為C，則sini1nr1＝30由折射定律sinr1，因此分1i290r160C，因此光在AO面上發(fā)生全反射。1分?。廨x在AB面折射，i3301分1sini3nsinr31分解得r3601分ⅱ．光輝在AB面折射，垂直射向AO面，再次反射，此后光在AB面再次折射，有i4i31分由對稱性r4r3601分綜上所述：有兩束光從

AB面射出，分別為與

AB面成

30°角向右，與

AB面成

30°角斜向左上方，以下列圖。17.解析：(1)設玻璃對空氣的臨界角為1＝1，C＝45°.C，則sinC＝n2(2)以下列圖，i1＝60°，因i1>45，°發(fā)生全反射．i2＝i1－30°＝30sinr＝2，因此r＝45°.°<C，由折射定律有：sini2c＝c，所求時間：t＝3a＋a＝52a(3)棱鏡中光速v＝n2vvcos30°3c.18.19.以下列圖是民國時期特別流行的一款國產(chǎn)歐式女鞋廣告，據(jù)此解析，國產(chǎn)“歐式”女鞋流行的原因是：A．西方文明的沖擊B．辛亥革命后社會民俗的變化C．民族工業(yè)的發(fā)展D．“抵制洋貨、愛用國貨”運動的推動20.（1）sini≤n21(2)Tmax=Ln2/c21.sinrn22.設折射角為r，依照折射定律sini解得r60由幾何知識得，OPQ為直角三角形，因此兩個光斑PQ之間的距離LPAAQRtan302Rsin60L4033兩個光斑．求兩個光斑之間的距離L．解得nsin3vc3108m/s1.7310823.sinnm/s24.(1)設光在AD面的入射角、折射角分別為θ1、θ2，θ2＝30°sinθ1依照n＝得sinθ1＝nsinθ2＝×sin30°＝，sinθ2θ1＝arcsin0.75.（2分）c得(2)依照n＝vc3×108v＝n＝m/s＝2×108m/s，（1分）依照v＝λf得λ＝v＝2×108m≈×10－7m.（1分）f×1014(3)光路以下列圖，光輝ab在AB面的入射角為45°，設