新教科版課時63光的折射全反射作業(yè)

課時規(guī)范練63光的折射全反射基礎(chǔ)對點(diǎn)練1.(對折射率的理解)下表是在20℃時,波長為589.3nm的光在幾種介質(zhì)中的折射率,根據(jù)表中數(shù)據(jù)結(jié)合所學(xué)知識,下列判斷正確的是()表:幾種介質(zhì)的折射率(λ=589.3nm,t=20℃)介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率金剛石2.42玻璃1.5~1.8氯化鈉1.54水1.33二硫化碳1.63水晶1.55酒精1.36空氣1.00028A.這種波長的光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.水晶對不同顏色的光的折射率都是1.55C.這種波長的光從玻璃射入水中可能發(fā)生全反射D.這種波長的光從水射入空氣比從水晶射入空氣更容易發(fā)生全反射答案C解析從表中可得出在20℃時玻璃對光的折射率在1.5~1.8,水對光的折射率為1.33,根據(jù)v=cn可知這種光在玻璃中的速度小于在水中的速度,故A錯誤;水晶對波長為589.3nm的光的折射率為1.55,故B錯誤;玻璃對光的折射率大于水對光的折射率,則這種波長的光從玻璃射入水的過程,即從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),故可能發(fā)生全反射,故C正確;根據(jù)n=1sinC,折射率大者臨界角小,水晶折射率大于水,因此更容易發(fā)生全反射,2.(折射定律的應(yīng)用)如圖所示,一束激光照射在橫截面為正方形的透明玻璃柱上,光線與橫截面平行,則透過玻璃柱的光線可能是圖中的()A.① B.②C.③ D.④答案C解析根據(jù)折射定律有n=sini1sinr1,n>1,解得i1>r1,所以折射光線向右偏折;根據(jù)折射定律有n=sini2sinr2,r1=r2,解得3.(光的折射)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發(fā)現(xiàn),b在水下的像最深,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:①c光的頻率最大;②a光的傳播速度最小;③b光的折射率最大;④a光的波長比b光的短。根據(jù)老師的假定,以上回答正確的是()A.①② B.①③ C.②④ D.③④答案C解析頻率最小的光,水對它的折射率最小,在水下的像最深,所以b的折射率最小,頻率最小,波長最大,傳播速度最大,③錯誤,④正確;照亮水面的圓面積的半徑R與臨界角C滿足tanC=Rh,又sinC=1n,c照亮水面的面積比a的大,則c的臨界角大,水對c的折射率小,所以a的折射率最大,a的頻率最大,a的傳播速度最小,①錯誤,②正確4.(全反射)(2022山東卷)柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示,OP右側(cè)是以O(shè)為圓心,半徑為R的14圓,左側(cè)是直角梯形,AP長為R,AC與CO夾角為45°,AC中點(diǎn)為B。a、b兩種頻率的細(xì)激光束,垂直AB面入射,器件介質(zhì)對a、b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變,入射點(diǎn)從A向B移動過程中,能在PM面全反射后,從OM面出射的光是(不考慮三次反射以后的光)(A.僅有a光 B.僅有b光C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以答案A解析畫出臨界光路如圖所示,從A點(diǎn)垂直于AB面入射的光,沿直線傳播到O點(diǎn),經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。從B點(diǎn)垂直于AB面入射的光,經(jīng)CO反射恰好過P點(diǎn)。當(dāng)全反射臨界角為C=45°時,n=1sinC=2=1.414,因?yàn)閍光折射率大于1.414,根據(jù)sinCa=1na,可得Ca<45°,能在PM面發(fā)生全反射。同理可得b光的全反射臨界角Cb>45°,不能在PM面發(fā)生全反射,選項(xiàng)B、C錯誤。當(dāng)a光在PM面發(fā)生全反射時,設(shè)在PM面的入射角為α,在OM面的入射角為θ,根據(jù)幾何關(guān)系可得θ=2α-45°,可得當(dāng)α<45°時,θ<α,故當(dāng)a光在PM面發(fā)生全反射時,存在從OM面出射的光5.(光的折射和全反射)如圖所示是一個水平橫截面為圓形的平底玻璃缸,玻璃缸深度為2h,缸底面圓心處有一單色點(diǎn)光源S,缸中裝有某種液體,深度為h,O點(diǎn)為液面的圓心,OS垂直于水平面。用面積為πh2的黑紙片覆蓋在液面上,則液面上方恰好無光線射出。若在上述黑紙片上,以O(shè)為圓心剪出一個面積為13πh2的圓孔,把余下的黑紙環(huán)仍放置在液面上原來的位置,使所有出射光線都從缸口射出,答案4+233解析用面積為S1=πh2的黑紙片覆蓋在液面上,液面上方恰好無光線射出,則從點(diǎn)光源S發(fā)出的光線射到黑紙片的邊緣處恰發(fā)生全反射,臨界角為C,光路圖如圖甲所示。甲S1=πr12=由幾何關(guān)系得tanC=r由全反射知識有sinC=1解得n=2剪出一個面積為S2=13πh2圓孔后,設(shè)透光部分的半徑為r2,射出光線的最大入射角為i,對應(yīng)的折射角為θ乙S2=πr2由幾何關(guān)系得tani=r根據(jù)折射定律有n=sin缸口的最小半徑為r3=r2+htanθ缸口的最小面積為S3=π解得S3=4+233π素養(yǎng)綜合練6.如圖所示,兩塊折射率不同、厚度相同、上下表面平行的透明玻璃板水平放置在空氣中,一光束以α=45°射到第一塊玻璃板的上表面。則()A.在第一塊玻璃板的上表面可能沒有反射光B.光分別通過兩塊玻璃板的時間一定不同C.第二塊玻璃板的上表面的入射光方向與下表面的出射光方向不平行D.第二塊玻璃板的下表面的出射光在其上表面的入射光延長線的右側(cè)答案B解析光從空氣進(jìn)入第一塊玻璃板時,其上表面同時發(fā)生反射和折射,故A錯誤;因?yàn)楣庠诓ＡО宓纳媳砻娴恼凵浣呛拖卤砻娴娜肷浣窍嗟?所以第二塊玻璃板的上表面的入射光方向與下表面的出射光方向平行,故C錯誤;設(shè)光在進(jìn)入一塊玻璃板時發(fā)生折射的折射角為β,則有n=sinαsinβ,設(shè)玻璃板的厚度為d,因此光在玻璃板中傳播的路程為x=dcosβ,由n=cv可知光在玻璃板中的傳播時間為t=xv=dn2cn2-sin27.(多選)一個高為h的玻璃圓柱體中心S處裝有一個小彩燈。小彩燈可以發(fā)出紅、藍(lán)兩種顏色變換的光,已知圓柱體的玻璃對紅、藍(lán)兩種光的折射率分別為n1、n2,則()A.在玻璃圓柱體內(nèi),紅光的傳播速度大于藍(lán)光的傳播速度B.若圓柱體的半徑足夠大,紅光在上表面的圓形透光面比藍(lán)光小C.若要使兩種色光均可從玻璃圓柱體上表面的各個方向射出,則玻璃圓柱體上表面的半徑不能超過hD.從玻璃圓柱體上表面正上方觀看小彩燈,看到的燈比實(shí)際高,且藍(lán)光比紅光更高答案AD解析由題可知n1<n2,根據(jù)公式v=cn可知,在玻璃圓柱體內(nèi),紅光的傳播速度大于藍(lán)光的傳播速度,故A正確;由于紅光的折射率小于藍(lán)光的折射率,即發(fā)生全反射時紅光的臨界角大,若圓柱體的半徑足夠大,紅光在上表面的圓形透光面比藍(lán)光大,故B錯誤;設(shè)玻璃圓柱體上表面的半徑為R,若要使兩種色光均可從玻璃圓柱體上表面的各個方向射出,則入射角小于藍(lán)光的臨界角,如圖所示,則根據(jù)幾何關(guān)系,有sinC=1n2≥RR2+14h2,整理可以得R≤h2n22-8.(2022湖南卷)如圖所示,某種防窺屏由透明介質(zhì)和對光完全吸收的屏障構(gòu)成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可實(shí)現(xiàn)對像素單元可視角度θ的控制(可視角度θ定義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍)。透明介質(zhì)的折射率n=2,屏障間隙l=0.8mm。發(fā)光像素單元緊貼屏下,位于相鄰兩屏障的正中間。不考慮光的衍射。(1)若把發(fā)光像素單元視為點(diǎn)光源,要求可視角度θ控制為60°,求屏障的高度d。(2)若屏障高度d'=1.0mm,且發(fā)光像素單元的寬度不能忽略,求像素單元寬度x最小為多少時,其可視角度θ剛好被擴(kuò)為180°(只要看到像素單元的任意一點(diǎn),即視為能看到該像素單元)。答案(1)2155mm(2)解析(1)當(dāng)θ=60°時,根據(jù)sinθ2sini=2根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知tani=1由幾何知識可知tani=l解得d=2155(2)當(dāng)θ'=180°時,根據(jù)sinθ'2sini'根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知tani'=1由幾何知識可知tani'=x解得x'=33則x=2(x'-l2)=1039.如圖所示,一長方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱,玻璃磚長為L。一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚,且覆蓋玻璃磚整個上表面,已知該單色光在玻璃磚中的折射率為n=2,真空中光速c=3.0×10