高考物理一輪復習考點精講精練第29講　光的折射 全反射（解析版）

第29講光的折射全反射1、理解和掌屋射定律及應用。2、理解和掌握全反射定律及應用?？键c一折射定律的理解與應用1．折射定律(1)內容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比．(2)表達式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n.(3)在光的折射現象中，光路是可逆的．2．折射率(1)折射率是一個反映介質的光學性質的物理量．(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)計算公式：n＝eq\f(c,v)，因為v<c，所以任何介質的折射率都大于1.(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質時，入射角大于折射角；當光由介質射入真空(或空氣)時，入射角小于折射角．3．折射率的理解(1)折射率由介質本身性質決定，與入射角的大小無關．(2)折射率與介質的密度沒有關系，光密介質不是指密度大的介質．(3)同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越?。?4)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不論是光從真空射入介質，還是從介質射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質中的光線與法線間的夾角．（2024?廣東模擬）圖甲為太陽光穿過轉動的六角形冰晶形成“幻日”的示意圖，圖乙為太陽光穿過六角形冰晶的過程，a、b是其中兩種單色光的光路，則在冰晶中（）A．a的折射率比b的大 B．a的頻率比b的大 C．a的傳播速度比b的小 D．a的波長比b的大【解答】解：ABD、由圖可知，太陽光射入冰晶時，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，則a的折射率比b的小，a的頻率比b的小，a的波長比b的大，故AB錯誤，D正確；C、a的折射率比b的小，根據v=c故選：D。（2024?柳州模擬）如圖所示為一圓柱形玻璃磚的截面，O為圓心，AB為一條直徑，光線a、b均從C點射入，光線a平行于AB，光線b與光線a的夾角α＝15°，兩條光線的折射光線均經過B點，θ＝60°，則光線a、b在玻璃磚中傳播的時間之比為（）A．63 B．62 C．22【解答】解：畫出光線的折射如圖結合幾何關系可知光線a在C點的入射角ia＝60°，折射角ra＝30°則折射率為na=解得na=光線b在C點的入射角ib＝45°，折射角rb＝30°則折射率為nb=解得nb=光在介質中的傳播速度為v=由于路程相同t=解得光線a、b在玻璃磚中傳播的時間之比為62故選：B。（2024?紹興二模）如圖所示一束寬度為a的平行單色光，從折射率為n的介質1進入到折射率為n2的介質2中，單色光寬度變?yōu)閎（b＞a），已知單色光入射點A、B兩點距離為c，下列說法正確的是（）A．n1B．n1C．單色光在介質1的頻率小于在介質2的頻率 D．單色光在介質1的波長小于在介質2的波長【解答】解：AB.設入射角為θ1，折射角為θ2，根據折射定律得sinθ根據幾何關系得n1故A錯誤，B正確；C.光的頻率由光源決定，與介質無關，則單色光在介質1的頻率等于在介質2的頻率，故C錯誤D.根據v=cn知，單色光在介質1中的速度大于在介質2中的速度，根據λ故選：B?？键c二全反射現象的理解與應用1．定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將消失，只剩下反射光線的現象．2．條件：(1)光從光密介質射入光疏介質．(2)入射角大于或等于臨界角．3．臨界角：折射角等于90°時的入射角，若光從光密介質(折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n).介質的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越?。?024?廣東二模）如圖所示，正方形ABCD為一個立方體冰塊的截面，一束從Q點射出的單色光經M點射入該冰面內，入射角為θ，但具體角度值無法測量，光線在AB邊上的N點射出，QM連線的延長線與AB邊交于P點，已知MP和MN的長度，根據以上信息（）A．不能求得冰塊折射率 B．光線進入冰塊中傳播時頻率變小 C．減少θ角，光線在AB邊可能會發(fā)生全反射 D．無論怎么改變θ角，光線在AB邊都不可能會發(fā)生全反射【解答】解：A．作出如圖所示的光路圖，可知其折射率可得n=sinθ故A錯誤；B．光的傳播頻率與傳播介質無關，即光線進入冰塊中傳播時頻率不變，故B錯誤；CD．減小θ角時，折射角隨之減小，但對應AB邊的入射角卻逐漸變大，當AB邊的入射角大于其對應的臨界角時，便可發(fā)生全反射，故C正確，D錯誤。故選：C。（2024?新泰市校級一模）如圖所示，半圓形玻璃磚OEFG的半徑為R，O為圓心，M為直徑上的一點，F為半圓的頂點，讓一細激光束從M點沿紙面射入，當θ＝0°時，光線恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面的頂點F射出，且射出的光線與從M點入射的光線平行。已知真空中的光速為c，則（）A．M點到O點的距離為22B．玻璃磚的折射率為2 C．當θ＝60°光在玻璃磚中的傳播時間為2RcD．光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為30°【解答】解：A、當θ＝0°時，光線恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C，設M點到O點的距離為x，如圖所示。則sinC=當θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面的頂點F射出n=sinθ由幾何關系知sinα=x聯立解得：x=故A錯誤；B、由臨界角公式知：sinC=1n=C、當θ＝60°光在玻璃磚中的傳播時間為t=x其中n=聯立解得：t=2RD、由臨界角公式知sinC=1故選：C。（2024?湖州模擬）單鏡頭反光相機簡稱單反相機，它用一塊放置在鏡頭與感光部件之間的透明平面鏡把來自鏡頭的圖像投射到對焦屏上。對焦屏上的圖像通過五棱鏡的反射進入人眼中。圖為單反照相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC。光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出。（）A．光線垂直AB射入五棱鏡后，光速增大 B．無論射向AB的入射角多大，光線一定會在CD和EA上發(fā)生全反射 C．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值為2 D．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值為1【解答】解：A、設介質的折射率為n，則光在介質內的速度v=cB、若射向AB的入射角滿足特定的條件，可以讓AB上的折射光線垂直射到CD上，光線一定不會在CD上發(fā)生全反射，故B錯誤；CD、由題意畫出光路圖如圖所示根據光路圖和反射定律可知：4θ＝90°，則θ＝22.5°光線在CD和AE界面上恰好發(fā)生全反射時，對應著五棱鏡折射率的最小值n0，則sinθ=解得n0=1故選：D。考點三光路控制問題分析平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制：類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結構玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側移通過三棱鏡的光線經兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經過兩次折射后向圓心偏折應用測定玻璃的折射率全反射棱鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向（2024?龍崗區(qū)校級三模）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環(huán)境下，往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則（）A．水的折射率n＝sinθ B．光在水球中的傳播速度v=cC．光從空氣進入水球，波長變短 D．光從空氣進入水球，頻率變大【解答】解：A、入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，根據反射定律可知入射角為θ，則臨界角為θ，水的折射率為n=1B、根據n=cv得光在水球中的傳播速度為v＝csinCD、光從空氣進入水球，波速變小，頻率不變，根據v＝λf可知波長變短，故C正確，D錯誤。故選：C。（2024?長沙模擬）如圖所示，一個折射率為n的柱狀玻璃磚橫截面由四分之一圓OPQ和直角三角形OQS組成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束單色光從SQ的中點A以入射角i＝60°入射，折射光線恰好射向圓心O點，已知光在真空中傳播的速度為c，則（）A．玻璃磚材料的折射率n=2B．光束在O點將發(fā)生全反射 C．光束在玻璃磚內的傳播時間為nacD．如果入射光束繞A點逆時針旋轉使入射角減小，折射光束一定會在O點發(fā)生全反射【解答】解：AB、A是SQ的中點，且∠QSO＝60°，由幾何關系可知ΔOSA是等邊三角形，可知光在A點的折射角為β＝90°﹣60°＝30°，由折射定律有：n=sinC=1n由幾何關系可知光線AO在SP界面上的入射角為30°＜C，所以光束在O點不會發(fā)生全反射，故AB錯誤；C、已知OS＝a，ΔOSA是等邊三角形，可知OA＝OS＝a，光束在O點不發(fā)生全反射，則光束在玻璃磚內的傳播距離s＝OA＝a光束在玻璃磚內的傳播速度：v=則光束在玻璃磚內的傳播時間為：t=sD、如果入射光束繞A點逆時針旋轉使入射角減小，則光在A點的折射角減小，折射光線不能射向圓心O點，則一定不能在O點發(fā)生全反射，故D錯誤。故選：C。（2024?二模擬）近日，工信部披露的最新數據顯示，2023年我國光纜線路建設取得顯著成果，新建光纜線路長度達473.8萬公里，使得全國光纜線路總長度一舉突破6432萬公里。光纜線路主要用于光信息傳輸，在鋪設的過程中，盡量不要彎曲。如圖所示，一段折射率為n、橫截面是圓面的光導纖維，截面半徑為r，在鋪設的過程中彎曲成了一段圓弧，圓弧的圓心到光導纖維的中心軸線的距離為R，光導纖維外部可認為是真空區(qū)域?，F有一束光垂直于光導纖維左端截面射入，為了保證這束光經反射后均能從右端面射出，則光導纖維的折射率n至少為（）A．RR?r B．R+rR?r C．R+【解答】解：如圖所示。最下端入射的光在界面的入射角最小，所以臨界狀態(tài)為最下端入射的光恰好不發(fā)生全反射，根據全反射臨界角公式有n=由幾何關系有sinC=R?r聯立解得：n=R+r故選：B。考點四平行玻璃磚模型的分析（2024?嘉興一模）如圖所示，水平地面上放置一截面為等腰梯形的玻璃磚ABCD，玻璃磚的折射率為2，∠BAD＝60°。在A點正下方地面上處有一光源S，一束光自S射向AB面上的P點，∠ASP＝15°，則（）A．此光線射至AB面恰好發(fā)生全反射 B．此光線經折射從AD面射出時偏折了45° C．此光線在玻璃內多次反射從AD面射出的光線都相互平行 D．若自S發(fā)出的光束入射至AP之間，此光束的折射光到AD面可能發(fā)生全反射【解答】解：A、發(fā)生全反射的條件是光密介質到光疏介質，所以光線射至AB面不會發(fā)生全反射，故A錯誤；B、根據幾何關系可知：∠SPB＝45°所以在P點入射角為45°，根據折射定律可知，折射角為r，則有：sinr=所以：r＝30°因為∠BAD＝60°，所以在AD面入射角為30°，這從AD面射出時折射角為45°，所以從AD面射出時偏折了45°﹣∠ASP＝30°，故B錯誤；C、因為光線在AD面入射角為30°，根據反射定律可知，反射角為30°，且BC∥AD，所以再次反射到AD面入射角仍為30°，則從AD面射出的光線都相互平行，故C正確；D、若自S發(fā)出的光束入射至AP之間，入射角變大，折射角變大，在AD面入射角變小，不會發(fā)生全反射，故D錯誤。故選：C。（2024?重慶模擬）如圖所示，兩束相同的平行單色光a、b照射到一塊矩形玻璃磚的上表面，發(fā)生折射后分別照射到PQ和NQ界面上，下列說法中正確的是（）A．兩束折射光都可以在界面上發(fā)生全反射 B．兩束折射光都不會在界面上發(fā)生全反射 C．折射光d可能發(fā)生全反射 D．折射光c可能發(fā)生全反射【解答】解：c光線射到PQ面上時入射角等于在玻璃磚上表面的折射角，根據光路的可逆性可知，光線c不能發(fā)生全反射，一定能從PQ射出，而且射出時折射角等于在上表面的入射，而光線d與臨界角的關系無法確定，可能入射角大于臨界角，在NQ面上發(fā)生全反射，故C正確，ABD錯誤。故選：C。（多選）（2024?濰坊一模）如圖為透明長方體的橫截面efgh，其折射率n=62，一細束單色光以角θ入射至ef面上的p點，A．當入射角為θ＝60°時，光在長方體中的傳播時間為3LB．當入射角為θ＝60°時，光在長方體中的傳播時間為23C．當入射角θ＜45°時，折射到eh面上的光一定發(fā)生全反射 D．當入射角θ＜45°時，折射到eh面上的光不一定發(fā)生全反射【解答】解：AB、當入射角為60°時，由折射定律n=解得r＝45°到達eh面時，入射角為i'＝（90°﹣45°）＝45°，sin45°=2時間t=故A正確，B錯誤；CD、當入射角小于45°時，由折射定律n=解得sinr＜到達eh面時，入射角的正弦值為sinα＝cosr＞由于sinα＞1故選：AC。題型1折射率的計算、折射定律的應用（2024?寧波二模）如圖所示為一等腰梯形的特殊玻璃，其上表面長2m，下表面長6m，高2m，現用兩束對稱光分別從A、B點射入，并于C點聚焦。若C到玻璃下表面的距離D點為2.5m，AB的距離為3m，則該玻璃的折射率取值范圍是（）A．（1，2855） B．（1，2355） C．（1，2）【解答】解：畫出光的傳播路徑如圖根據折射定律可知n=根據題意可知AD＝1.5m根據幾何關系可知AD＝htanr+h'tani其中h＝2m，h'＝0.5m解得n=故A正確，BCD錯誤；故選：A。（2024?廣州二模）如圖是O為圓心、AB為直徑的透明圓盤截面，一束激光從空氣中平行AB由C點射入圓盤，在B點反射后從D點平行AB射出。已知圓盤半徑和AC距離相等，則該圓盤對激光的折射率為（）A．1.5 B．2 C．2 D．3【解答】解：由圖可知，△ACO是等腰三角形，又知圓盤半徑和AC距離相等，所以△ACO是等邊三角形，可知∠ACO＝60°AOB是直徑，所以∠ACB＝90°，可知折射角∠OCB＝90°﹣∠ACO＝90°﹣60°＝30°入射光線平行AB，由幾何關系可知入射角i＝60°由折射定律有：n=代入數據可得：n=3故選：D。（2024?廈門模擬）如圖所示為某手機防窺膜的原理簡化圖，在透明介質中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度與防窺膜厚度相等、方向與屏幕垂直。從手機屏幕上相鄰兩吸光屏障中點O發(fā)出的光線經透明介質由吸光屏障邊緣射入空氣，在空氣中的出射角θ稱為可視角度，可視角度越小防窺效果越好，則下列做法中能提高防窺效果的是（）A．增大手機屏幕亮度 B．增大相鄰兩吸光屏障間距 C．減小防窺膜的厚度 D．減小透明介質的折射率【解答】解：設防窺膜厚度均為x，相鄰屏障的間距為L，入射角為r，根據折射定律得n=由幾何關系得：sinr=聯立解得sinθ=L為減小θ，可減小折射率，增大防窺膜的厚度或減小相鄰兩吸光屏障間距，手機屏幕亮度對出射角無影響。故ABC錯誤，D正確；故選：D。題型2全反射定律的應用、光導纖維（2024?聊城模擬）如圖甲所示為某同學收集的一個“足球”玻璃球，他學習了光的折射后想用激光對該球進行研究。某次實驗過程中他將激光水平向右照射且過球心所在的豎直截面，其正視圖如乙所示，AB是沿水平方向的直徑，當光束從C點射入時，能從右側B點射出，已知真空中的光速為c，點C到AB豎直距離?=A．B點的出射光相對C點入射光方向偏折了30° B．該“足球”的直徑最大是33C．繼續(xù)增加h（h＜R）則光將會在右側發(fā)生全反射 D．該激光在玻璃球中的傳播時間為3R【解答】解：A．光束從C點射入玻璃球的光路圖如下圖所示，設入射角為i，折射角為r，法線與直徑AB的夾角為θ，由幾何關系可知θ＝iθ＝2r則有sinθ=?聯立解得入射角和折射角為i＝60°r＝30°可知光束進入玻璃時，光沿順時針偏折了30°，由光的折射定律可知，從B點射出時，光束沿順時針又偏折了30°，因此B點的出射光相對C點入射光方向偏折了60°，故A錯誤；B．由幾何關系可知，“足球”的直徑最大滿足：d＝2Rsinr＝R故B錯誤；C．由于光束從C點射入玻璃球中的折射角等于從B點射出時的入射角，離開玻璃球的折射角等于射入玻璃球時的入射角，因此繼續(xù)增加h（h＜R）則光不會在右側發(fā)生全反射，故C錯誤；D．由折射定律可得玻璃球的折射率為n=sini光束從C點射入玻璃球中，從B點射出，在玻璃球中傳播的距離為x=2Rcosr=2R?3光束在玻璃球中傳播的速度為v=c該激光在玻璃球中的傳播時間為t=x故D正確。故選：D。（2024?來賓模擬）如圖所示為半圓形玻璃磚的橫截面，直徑MN與水平面平行。由兩種單色光組成的細光束沿aM從MN邊射入玻璃磚，細光束進入玻璃磚后分成兩束光分別打到玻璃磚截面的b、c兩點處（入射到b、c兩點的兩束單色光分別稱為單色光b和單色光c），b、c兩點分別位于玻璃磚截面最低點的左右兩側。下列說法正確的是（）A．單色光b可能在b點發(fā)生全反射 B．在玻璃磚中，單色光b的速度比單色光c的大 C．單色光b的波長比單色光c的長 D．單色光b的頻率比單色光c的小【解答】解：A．設光處M點入射的入射角為θ，到達b的折射角為α，到達b時的入射角為β，如圖設單色光b的從玻璃射出時的折射角為γ，根據折射定律，有n=sinθsinα從圖中可知，單色光b的從玻璃射出時的入射角β大于從空氣射入玻璃時的折射角α，則∠γ＞∠θ若γ≥90o，則單色光b能發(fā)生全反射，故A正確；B．根據折射定律，結合題目的圖可知單色光b的折射率比單色光c的大，根據v=cCD．單色光b的折射率比單色光c的大，根據折射率與頻率的關系，所以單色光b的頻率比單色光c的大，根據λ=c故選：A。（2024?新疆模擬）我國的光纖通信技術處于世界領先水平。光纖通信采用的光導纖維由內芯和外套組成，其側截面如圖所示，紅光和藍光以相同的入射角i（i≠0）從軸心射入光導纖維后分為a、b兩束單色光，下列說法正確的是（）A．a是藍光，b是紅光 B．內芯的折射率比外套大，入射角i由0°逐漸增大時，b單色光全反射現象先消失 C．從空氣射入光導纖維，a、b單色光的波長都變長 D．在內芯介質中a單色光的傳播速度比b單色光大【解答】解：A.根據折射定律可知b光束的折射率大，藍光的折射率比紅光大，故a是紅光，b是藍光，故A錯誤；B.光從光密介質射入光疏介質才會發(fā)生全反射，因此內芯的折射率比外套大，當入射角i由0°逐漸增大時，折射角也逐漸增大，光束在內芯與外套的分界面的入射角逐漸減小，a光束的入射角更小，又由全反射的臨界角公式sinC=1C.光從空氣射入光導纖維，光速變小，頻率不變，根據公式v＝λf，a、b單色光的波長都變小，故C錯誤；D.由n=c故選：D。題型3常見三類光路的控制特點（2024?吉林一模）如圖所示，橫截面為半圓的柱形玻璃磚放在水平桌面上，圖中的3條光線分別為某種單色光的入射光線、折射光線和反射光線，且入射光正對圓心。下列說法正確的是（）A．光線1為入射光線 B．玻璃磚對該單色光的折射率為sinisinrC．該單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值為sinisinrD．光線2、3不可能相互垂直【解答】解：A．由圖分析可知3光線為入射光線，故A錯誤；B．玻璃磚對該單色光的折射率為n，折射定律可知n=sinrC．根據全反射臨界角公式得：sinC=1解得：sinC=siniD．根據反射定律可知，若入射角為45°，則反射角為45°，光線2、3可以相互垂直，故D錯誤；故選：C。（2024?南京模擬）如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，是底角為45°的等腰梯形。一單色光平行于底面AB入射，入射點為E，折射后射向F點，F為AB中點，棱鏡的折射率為2，不考慮光的二次反射，則（）A．光可能從F點射出AB面 B．光可能在BD面發(fā)生全反射 C．入射點E上移，光的出射點下移 D．入射點E上移，光在棱鏡中傳播的路程變長【解答】解：AB.根據數學知識，光在AC界面的入射角i＝∠A＝45°根據折射定律n=得sinr=因此光在AC邊的折射角r＝30°根據數學知識，光在AB邊的入射角θ＝75°根據臨界角公式sinC=解得臨界角C＝45°因此光在AB面發(fā)生全反射，光路圖如圖所示：根據數學知識光在BD面的入射角i′＝i＝30°＜C，因此光在BD面不會發(fā)生全反射，故AB錯誤；C.入射點E上移，根據折射定律可知，光在AC面的折射角不變，光在AB的入射點右移；根據全反射原理，光在BD面的入射點下移，即光的出射點下移，故C正確；D.光從E點入射時，在△AEF中，根據正弦定理EF解得EF=同理在△BFQ中FQ=光在棱鏡中通過的路程s=EF+FQ=光從G點入射時，在△AGP中，根據正弦定理GP解得GP=同理在△BPH中PH=光在棱鏡中通過的路程s'=GP+PH=因此有s＝s′，入射點E上移，光在棱鏡中傳播的路程不變，故D錯誤。故選：C。（多選）（2024?岳麓區(qū)校級模擬）如圖所示，楔形玻璃的橫截面AOB的頂角為θ＝37°，OA邊上的點光源S到頂點O的距離為L，光線射向OB邊，不考慮多次反射，從OB邊射出的最短時間為3L4c，其中c為光在真空中的傳播速度，sin37°＝0.6，cos37°A．光在玻璃中的傳播速度為35B．玻璃的折射率為1.25 C．從S點射向O點的光線恰好能發(fā)生全反射 D．OB上的發(fā)光長度為6【解答】解：A．光源S到OB的最短傳播距離為d＝Lsinθ＝Lsin37°＝0.6L傳播速度v=d故A錯誤；B．根據v=c可得玻璃的折射率為n=故B正確；C．設入射角為C時發(fā)生全反射，根據全反射定義知sinC=1可得sinC=1C＝53°從S點射向O點的光線的入射角為：90°﹣θ＝90°﹣37°＝53°故C正確；D．根據對稱性OB上的發(fā)光長度為x=2Lcosθ=2L×0.8=8故D錯誤。故選：BC。題型4各種色光的比較與分析（2023?武昌區(qū)模擬）一包含有兩種頻率光的激光束，從真空中垂直射入截面為直角三角形的玻璃棱鏡，光路如圖所示。激光從棱鏡的斜邊出射時被分為a、b兩束光。已知，截面頂角為θ，棱鏡對這兩種頻率光的折射率分別為n1=5A．a光的頻率大于比b光的頻率 B．a光與b光在三棱鏡中的傳播速度之比是5：42C．用同一裝置做單縫衍射實驗，b光的中央亮條紋比a光的寬 D．為使這兩種頻率的光都能從棱鏡斜邊射出，θ角的取值范圍是0＜θ＜45°【解答】解：A．由已知，a光的折射率小于b光的折射率，因此可知a光的頻率小于比b光的頻率，故A錯誤；B．根據折射率的定義可得：n=c整理可得：νa=根據題意可知：νa代入數據解得：νaC．由于a光的頻率小于比b光的頻率，則可知a光的波長大于比b光的波長，當用同一裝置做單縫衍射實驗，波長越大，中央亮條紋越寬，由此可知a光的中央亮條紋比b光的寬，故C錯誤；D．根據臨界角與折射率的關系sinC=1可知a光與b臨界角的正弦值分別為sinCsinC所對應的臨界角分別為Ca＝53°；Cb＝45°而根據幾何關系可知，入射角就等于θ，因此可知，為使這兩種頻率的光都能從棱鏡斜邊射出，θ角的取值范圍必定為0＜θ＜45°，故D正確。故選：D。（2019秋?杭州期中）如圖所示，將透明長方體放在空氣中，矩形ABCD是它的一個截面，將a、b兩種單色細光束射入到P點，入射角為θ＝45°，AP=1A．在介質中b光比a光速度大 B．a光在介質中的折射n=5C．若要a光束在AD面上發(fā)生全反射，θ角的范圍應滿足π4＜θD．改變入射角θ的大小，b光一定可以從AD面射出【解答】解：A、a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律知b光的折射率大于a光的折射率，由v=cB、a光折射后恰好射至AD面上D點，如圖所示。根據幾何關系可知：sinα=a光在介質中的折射率為：n=sinθC、若要a光束在AD面上發(fā)生全反射，則有：sin（π2?α得：cosα＞sinα=由n=sinθsinα得：sinθ＞62＞D、b光的折射率大于a光的折射率，由sinC=1n知b光的臨界角小于a光的臨界角，但不確定b光臨界角的范圍，因此，改變入射角故選：C。（2023?天河區(qū)模擬）如圖所示，一細光束通過玻璃三棱鏡折射后分成a、b、c三束單色光，關于這三束單色光，下列說法正確的是（）A．單色光a的頻率最大 B．單色光c在玻璃中的傳播速度最大 C．通過同一雙縫產生的干涉條紋的間距，單色光c的最大 D．單色光a從玻璃射向空氣的全反射臨界角最大【解答】解：A．根據折射定律n=siniB．由折射定律可知v=cC．光的頻率越大，則波長越小，c光的頻率最大，則波長最短，根據雙縫干涉條紋的間距公式Δx=λlD．根據全反射角的公式sinC=1故選：D。題型5平行玻璃對光路的控制（2023?遼寧模擬）一束激光由光導纖維左端的中心點O以α＝60°的入射角射入，在光導纖維的側面以入射角θ＝60°多次反射后，從另一端射出，已知光導纖維總長為60m，光在真空中的傳播速度c＝3.0×108m/s。該激光在光導纖維中傳輸所經歷的時間為（）A．2×10﹣8s B．4×10﹣8s C．2×10﹣7s D．4×10﹣7s【解答】解：由題意可知，光的入射角α＝60°，由幾何知識可知，折射角β＝90°﹣θ＝90°﹣60°＝30°由折射定律可知，折射率n=激光在光導纖維中經過一系列全反射后從右端射出，設激光在光導纖維中傳播的距離為s，光路圖如圖所示由幾何知識得x＝OAsinθx光在光導纖維中的傳播速度v=該激光在光導纖維中傳輸所經歷的時間t=聯立解得：t＝4×10﹣7s，故ABC錯誤，D正確。故選：D。（多選）（2023?重慶模擬）在光學儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉。如圖，ABCD是棱鏡的橫截面，截面是底角為45°的等腰梯形?，F有與底面BC平行且頻率相同的兩束單色光a、b射入AB面，經折射反射，使從CD面射出的光線發(fā)生了翻轉。已知棱鏡材料對該色光的折射率n=2A．兩束光中，有一束可能會從底面BC射出 B．a光能從底面BC射出，b光將從CD面平行于BC射出 C．若光a、b從CD面平行于BC射出，a光離底面BC更近 D．兩束光在棱鏡中的傳播時間相同【解答】解：ABC、光路圖如圖所示：根據折射定律有n=sin45°sinr，所以光在AB面的折射角為r＝30根據幾何知識可知，兩條光在BC面的入射角為α＝75°，因為sinC=1所以全反射的臨界角為C＝45°，則光在BC面發(fā)生全反射，根據幾何知識可知，光在CD面的入射角為30°，根據光路可逆原理可知，光在CD面的出射光線和入射光線相互平行，但距離C點最近的為光線a，故AB錯誤，C正確；D、根據幾何關系及對稱性可知兩束光的光程相等，由于v=c故選：CD。（多選）（2023?紅河縣一模）康寧公司1970年最先發(fā)明并制造出世界第一根可用于光通信的光導纖維，并得到廣泛應用。如圖為某新型光導纖維材料的一小段，材料呈圓柱狀，其縱截面MNPQ為矩形，MQ為直徑。與MNPQ在同一平面內的一束單色光，以入射角α＝45°從空氣經圓心O射入光導纖維，剛好不從MN射出，下列選項正確的是（）A．臨界角為45° B．折射率為62C．單色光由空氣進入光導纖維后波長變長 D．若保持入射角α不變，用頻率更高的單色光射入光導纖維，一定不會從MN射出【解答】解：AB．由于光剛好不從MN射出，則在MN界面的入射角等于臨界角C，故如下圖：利用幾何關系知MQ界面的折射角等于（90°﹣C），則有：n=1sinC解得：sinC=63＞sin45°=22且折射率為：n=1C．單色光由空氣進入光導纖維后，根據n=cv可得v=cD．頻率越高的單色光的折射率越大，臨界角越小，若保持入射角α不變，用頻率更高的單色光射入光導纖維，則該單色光在MQ界面的折射角變小，根據幾何關系可知，該單色光在MN界面的入射角變大，該單色光在MN界面將發(fā)生全反射，即若保持入射角α不變，用頻率更高的單色光射入光導纖維，一定不會從MN射出，故D正確。故選：BD。題型6三棱鏡對光路的控制（多選）（2023?靜海區(qū)校級模擬）如圖所示，兩束激光束對稱地射到上下對稱的三棱鏡上A和B點上，光線方向與三棱鏡中心軸OO′平行，A、B與三棱鏡中心線距離為d。已知每束激光束的功率均為P0。三棱鏡的頂角為θ＝30°，對激光的折射率為n=3A．激光通過三棱鏡后方向改變60°角 B．若不計三棱鏡左右厚度，則兩激光束在中心軸上交點與三棱鏡距離為3dC．激光束對三棱鏡水平方向作用力大小為F=2D．增加三棱鏡頂角，激光可能不能通過三棱鏡【解答】解：A、兩束激光進入三棱鏡時，垂直入射則沿平行于對稱軸的方向在三棱鏡內傳播。在射出三棱鏡界面時，發(fā)生折射。由幾何知識可知入射角為30°根據n=sinisinr可知，其折射角為60°，所以激光通過三棱鏡后方向改變30B、若不計三陵棱鏡左右有厚度，則設兩激光束在中心軸上交點與三棱鏡距離為L，根距幾何關系有tan30°=dL，解得LC、先分析一束激光束，在三棱鏡中的速度為v=cn=33c進入三棱鏡時，取極短時間t，有P0t＝mc2，﹣F1t＝mΔv，Δv＝v﹣c=?3?33c，聯立可得F1=(3?3D、增加三棱鏡頂角，由幾何關系可知，出射光線的入射角隨之增加，當達到臨界角，則激光不能通過三棱鏡，故D正確。本題是選錯誤的，故選：AC。（2024?興慶區(qū)校級一模）如圖，截面為直角三角形的玻璃棱鏡置于真空中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束極細的光于AC邊的中點F處垂直AC面入射，AC＝26cm，玻璃的折射率為n=2，光在真空的速度為c＝3×108（1）光從玻璃射向真空時，發(fā)生全反射時的臨界角；（2）從BC面射出的光在棱鏡中傳播的時間?！窘獯稹拷猓海?）光從玻璃射向真空時，發(fā)生全反射時的臨界角滿足sinC=1n解得臨界角為C＝45°（2）根據題意作出光路圖根據幾何關系可得DF=12AC×tan60°，解得DF＝3AB=ACcos60°，解得AB＝4DE=DB2sin60°=光在棱鏡中的傳播速度為v=cn，解得v=3從BC面射出的光在棱鏡中傳播的時間t=DF+DEv，解得t=13答：（1）光從玻璃射向真空時，發(fā)生全反射時的臨界角為45°；（2）從BC面射出的光在棱鏡中傳