2019高考物理一輪優(yōu)級（備講練）全國經(jīng)典版講義第16章第1講光的折射

第1講光的折射、全反射板塊一主干梳理·夯實基礎(chǔ)【知識點1】光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ1．折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向改變的現(xiàn)象。2．折射定律(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。(2)表達式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12，式中n12是比例常數(shù)。(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。3．折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦的比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，用符號n表示。(2)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小。(3)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，不能說n與sinθ1成正比、與sinθ2成反比，對于確定的某種介質(zhì)而言，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。折射率由介質(zhì)本身的光學性質(zhì)和光的eq\o(□,\s\up4(10))頻率決定。(4)光在不同介質(zhì)中的速度不同；某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v)，因v<c，故任何介質(zhì)的折射率總eq\o(□,\s\up4(11))大于(填“大于”或“小于”)1。(5)相對折射率：光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時，入射角θ1與折射角θ2的正弦之比叫做介質(zhì)2對介質(zhì)1的相對折射率。4．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)(1)光密介質(zhì)：折射率eq\o(□,\s\up4(12))較大的介質(zhì)。(2)光疏介質(zhì)：折射率eq\o(□,\s\up4(13))較小的介質(zhì)。(3)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是eq\o(□,\s\up4(14))相對的。某種介質(zhì)相對其他不同介質(zhì)可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)?！局R點2】全反射、光導纖維Ⅰ1．全反射(1)條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光。(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sinC＝eq\f(1,n)。(4)應(yīng)用：①光導纖維；②全反射棱鏡。2．光的色散(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象。(2)色散規(guī)律：白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光組成的，折射率依次減小，紅光的最小，紫光的最大，當一束白光入射到棱鏡界面時，七種色光以相同的入射角射到棱鏡界面，各種色光的折射角不同，紅光偏折得最小，紫光偏折得最大；當它們從另一個界面射出時，仍然是紫光的偏折最大，紅光的偏折最小。(3)光的色散現(xiàn)象說明①白光為復色光；②同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；③不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢?！局R點3】實驗：用插針法測定玻璃的折射率1．實驗原理如圖所示，用插針法確定入射角和折射角，根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)計算玻璃折射率。2．實驗器材兩側(cè)面平行的玻璃磚、白紙、木板、大頭針、量角器、刻度尺、鉛筆。3．實驗步驟(1)把白紙用圖釘釘在木板上。(2)用刻度尺在紙面上作一條直線aa′，過aa′上一點O作垂直于aa′的線段NN′，再過O點作一條線段AO，并使∠NOA即θ1適當大些。(3)在AO線上豎直地插兩枚大頭針P1、P2，并使間距適當大些，在白紙上沿直線aa′放上被測玻璃磚。(4)沿玻璃磚的另一個側(cè)面再作一條直線bb′。(5)在玻璃磚的bb′一側(cè)白紙上豎直地插一枚大頭針P3，使P3恰好能同時擋住aa′一側(cè)所插的大頭針P2、P1的像。接著，在玻璃磚的bb′一側(cè)再豎直地插一枚大頭針P4，使P4能擋住P3本身以及P1、P2的像。(6)標記下P1、P2、P3、P4的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過P3、P4作一條直線O′B，交bb′于O′點，連接OO′就是入射光線AO在玻璃磚內(nèi)的折射光線，折射角為θ2。(7)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小，記入表格內(nèi)。(8)用上述方法分別測出入射角是15°、30°、45°、60°和75°時的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，記入表格里。算出各不同入射角時eq\f(sini,sinr)的值，求出它們的平均值，就是這塊玻璃的折射率。4．注意事項(1)實驗時，將大頭針盡可能豎直地插在紙板上，并且使P1和P2之間、P3與P4之間距離適當大一些，這樣可以減小確定光路方向時出現(xiàn)的誤差。(2)入射角θ1應(yīng)適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角不宜太大，太大會導致反射光太強、折射光太弱，不易確定P3、P4的位置。(3)在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面，更不能把玻璃磚當尺子畫界線。(4)在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。板塊二考點細研·悟法培優(yōu)考點1折射定律及折射率的應(yīng)用[拓展延伸]1．對折射率的理解(1)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1都是指真空中的光線與法線間的夾角，θ2都是指介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)和入射光頻率共同決定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長可能不同，但頻率相同。2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制例1如圖，一束單色光射入一半徑為0.1m的玻璃球體，入射角為60°，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。求：(1)此玻璃的折射率；(2)光在玻璃球內(nèi)的傳播時間。(1)如何確定玻璃球體內(nèi)的折射光線和反射光線？提示：由于折射回到空氣中時與入射光線平行，出射的光路與入射的光路具有對稱性，根據(jù)對稱性可確定玻璃球體內(nèi)的折射光線和反射光線。(2)如何求光在玻璃球體內(nèi)的傳播時間？提示：由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)求折射率，再根據(jù)n＝eq\f(c,v)求光在玻璃球體內(nèi)的傳播速度v，由幾何關(guān)系求出光在玻璃球體內(nèi)傳播的距離，再由t＝eq\f(s,v)求時間。嘗試解答(1)eq\r(3)(2)2×10－9s。(1)作出該束光在玻璃球體內(nèi)的光路圖，A、C是折射點，B是反射點，OD平行于入射光線，由幾何知識得∠AOD＝∠COD＝60°，則由幾何關(guān)系得∠OAB＝30°。折射角θ2＝∠OAB＝30°，入射角θ1＝60°所以折射率為n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)。(2)光在玻璃球內(nèi)的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,\r(3))m/s＝eq\r(3)×108m/s光在玻璃球內(nèi)傳播的距離s＝4OAcos30°＝4×0.1×eq\f(\r(3),2)m＝eq\f(\r(3),5)m故光在玻璃球內(nèi)的傳播時間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(\f(\r(3),5),\r(3)×108)s＝2×10－9s?？偨Y(jié)升華光的折射問題的規(guī)范求解(1)一般解題步驟①根據(jù)題意作出光路圖，注意準確作出法線。對于球形玻璃磚，法線是入射點與球心的連線，如例1。②利用數(shù)學知識找到入射角和折射角。③利用折射定律列方程。(2)應(yīng)注意的問題①入射角、折射角是入射光線、折射光線與法線的夾角。②應(yīng)用公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)時，要準確確定哪個角是θ1，哪個角是θ2。③在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。eq\a\vs4\al([跟蹤訓練])一束復色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分成a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則()A．na＝nbB．na<nbC．va＝vbD．va<vb答案D解析由折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，當θ1一定時，θ2越大，折射率越小，偏折程度越小，θ2越??；折射率越大，偏折程度越大。a光的偏折程度比b光的偏折程度大，所以a的折射率大，即na>nb，A、B錯誤。由n＝eq\f(c,v)可知，折射率大的光在玻璃中的傳播速度小，所以va<vb，C錯誤，D正確?？键c2光的折射、全反射的綜合應(yīng)用[拓展延伸]1．發(fā)生全反射的條件(1)光必須從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)；(2)入射角必須大于或等于臨界角。2．全反射的理解(1)如果光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。(2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)當光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。當折射角等于90°時，實際上已經(jīng)沒有折射光了。(4)全反射現(xiàn)象從能量角度的理解：當光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量減弱為零，這時就發(fā)生了全反射。3．全反射的有關(guān)現(xiàn)象海水浪花呈白色、玻璃或水中的氣泡看起來特別亮、沙漠蜃景、海市蜃樓、鉆石的光彩奪目、水下的燈不能照亮整個水面等。4．全反射的應(yīng)用(1)全反射棱鏡(2)光導纖維①結(jié)構(gòu)：簡稱光纖，是一種透明的玻璃纖維絲，直徑在幾微米到一百微米之間，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)。②原理：光在光纖的內(nèi)芯中傳播，每次射到內(nèi)芯和外套的界面上時，入射角都大于臨界角，從而發(fā)生全反射。例2如圖所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光從O點垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n＝eq\r(2)，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm，∠OAB＝60°。(1)求光第一次射出棱鏡時，出射光的方向。(2)第一次的出射點距C________cm。(1)如何求發(fā)生全反射時的臨界角C?提示：根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，即可求得臨界角C。(2)如何判定光在AB邊是否發(fā)生全反射？提示：由光路圖和已知∠A＝60°，確定光在AB界面時的入射角，如果入射角大于或等于臨界角C，則發(fā)生全反射，否則既有折射又有反射。嘗試解答(1)與CD邊夾角45°斜向左下方(2)eq\f(4\r(3),3)。(1)設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由折射定律得sinC＝eq\f(1,n)，代入數(shù)據(jù)得C＝45°。光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知光在AB邊和BC邊的入射角均為60°，均發(fā)生全反射。設(shè)光在CD邊的入射角為α，折射角為β，由幾何關(guān)系得α＝30°，小于臨界角，光第一次射出棱鏡是在CD邊，由折射定律得n＝eq\f(sinβ,sinα)，代入數(shù)據(jù)得β＝45°。(2)由于AO＝2cm，∠OAB＝60°可得AE＝4cm，BE＝4cm，△EBF為等腰三角形，故BF＝4cm，F(xiàn)C＝4cm。因為α＝30°，則出射點跟C的距離d＝FC·tan30°＝eq\f(4\r(3),3)cm?？偨Y(jié)升華解答全反射類問題的技巧解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：一、光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；二、入射角大于或等于臨界角。利用好光路圖中的臨界光線，準確判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵。作光路圖時盡量準確，與實際相符，以利于問題的分析。eq\a\vs4\al([跟蹤訓練])[2018·福建南平模擬]半徑為R的四分之一圓柱形透明體，圓心為O，放置在水平面上；一細束單色光從P點垂直于側(cè)面射入透明體，從M點射出的光線照射到水平面上的B點，已知OP＝eq\f(1,2)R，測得OB間的距離為eq\r(3)R。(1)求透明體材料的折射率；(2)若要使折射光線消失，則入射點到O點的距離應(yīng)滿足什么條件？答案(1)eq\r(3)(2)eq\f(\r(3),3)R≤OP≤R解析(1)過M點作法線交于O點，如圖甲所示，在OPM中，sinα＝eq\f(OP,OM)＝eq\f(1,2)，則α＝30°①過M點作OB的垂線交OB于N點，則ON＝Rcosα＝eq\f(\r(3),2)R②NB＝OB－ON＝eq\f(\r(3),2)R③在△NBM中，tanβ＝eq\f(MN,NB)＝eq\f(\r(3),3)④則β＝30°，由幾何關(guān)系可知θ＝60°⑤則透明體的折射率n＝eq\f(sinθ,sinα)⑥得n＝eq\r(3)。⑦(2)由sinC＝eq\f(1,n)⑧可得sinC＝eq\f(\r(3),3)⑨可得OP＝eq\f(\r(3),3)R若要使折射光線消失，即發(fā)生全反射，如圖乙所示，則入射點到O點的距離應(yīng)滿足eq\f(\r(3),3)R≤OP≤R?？键c3測定玻璃的折射率[解題技巧]求折射率的四種方法1．計算法：用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，算出不同入射角時對應(yīng)的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值。2．圖象法：變換不同的入射角θ1，測出對應(yīng)的不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2圖象，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖象應(yīng)為一條過原點的直線，如圖所示，其斜率就是玻璃的折射率。3．輔助線段法：利用直尺作輔助線，測出輔助線的長度，求玻璃的折射率。如圖所示，作輔助線eq\x\to(AB)垂直于eq\x\to(OB)，量出eq\x\to(AB)、eq\x\to(OA)，作輔助線eq\x\to(CD)垂直于eq\x\to(OD)，量出eq\x\to(CD)、eq\x\to(OC)，則sinθ1＝eq\f(\x\to(AB),\x\to(OA))，sinθ2＝eq\f(\x\to(CD),\x\to(OC))，即可求出：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\x\to(AB)·\x\to(OC),\x\to(OA)·\x\to(CD))。4．“單位圓法”：以入射點O為圓心，以適當長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′。如圖所示，sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′)。只要用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n。例4“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D。在插入第四個大頭針D時，要使它________________。下圖是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個邊。根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n＝________。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)如何確定折射光線？提示：用C擋住A、B的像，用D擋住C及A、B的像，將直線AB與a的交點，及直線CD與a′的交點連接，就是折射光線。(2)如何確定入射角和出射角的正弦值？提示：用線段的長度比表示。嘗試解答(1)擋住C及A、B的像__(2)1.8(1.6～1.9)。確定出射光線時應(yīng)使D擋住C和A、B的像，作圖如圖所示，以O(shè)為圓心，OO′為半徑作圓交AB于E點，過E作a的平行線交法線于F，根據(jù)n＝eq\f(sini,sinr)得n＝eq\f(EF,O′P)，測量EF和O′P長度得n＝1.8(1.6～1.9均正確，方法亦有多種)。總結(jié)升華白紙上面畫邊緣，然后才放玻璃磚；兩針決定入射光，再插一針擋兩像；兩針兩像成一線，去磚畫圖是重點；入射線，折射線，作出法線角出現(xiàn)；入射角，折射角，不大不小是最好；拿磚要觸毛玻面，插針豎直做實驗。eq\a\vs4\al([跟蹤訓練])某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示)。實驗的主要過程如下：A．把白紙用圖釘釘在木板上，在白紙上作出直角坐標系xOy，在白紙上畫一條線段AO表示入射光線B．把半圓形玻璃磚M放在白紙上，使其底邊aa′與Ox軸重合C．用一束平行于紙面的激光從y>0區(qū)域向y軸負方向射向玻璃磚，并沿x軸方向調(diào)整玻璃磚的位置，使這束激光從玻璃磚底面射出后，仍向y軸負方向傳播D．在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2E．在坐標系y<0的區(qū)域內(nèi)豎直地插上大頭針P3，并使得從P3一側(cè)向玻璃磚方向看去，P3能同時擋住P1和P2的像F．移開玻璃磚，連接O、P3，用圓規(guī)以O(shè)點為圓心畫一個圓(如圖中虛線所示)，此圓與AO線交點為B，與OP3線的交點為C。測出B點到x軸、y軸的距離分別為y1、x1，C點到x軸、y軸的距離分別為y2、x2(1)若實驗中該同學沒有將玻璃磚的底邊aa′與Ox軸重合，而是向y>0方向側(cè)移了一些，這將導致所測的玻璃折射率與其真實值相比________。(選填“偏大”“不變”或“偏小”)(2)若實驗中該同學在y<0的區(qū)域內(nèi)，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，為能透過玻璃磚看到P1、P2，應(yīng)采取的措施是：________________________________________________________________________。答案(1)偏大(2)減小光線AO的入射角解析(1)折射率n＝eq\f(x2,x1)，玻璃磚的底邊aa′與Ox軸未重合而是向y>0方向側(cè)移了一些，導致測量的x2偏大，x1偏小，導致玻璃的折射率的測量值與真實值相比偏大。(2)在y<0的區(qū)域內(nèi)，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，說明光線AO在界面aa′上發(fā)生了全反射，為能看到，應(yīng)該減小光線AO的入射角。板塊三限時規(guī)范特訓時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共8小題，每小題8分，共64分。其中1～5為單選，6～8為多選)1.如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角三棱鏡的界面AB上，棱鏡材料的折射率為1.414，這束光線從BC邊射出棱鏡后與界面BC的夾角為()A．90°B．60°C．30°D．45°答案D解析由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))得C＝45°，如圖所示，則光在AC界面射向真空時發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系可求得在BC面的入射角i＝30°，由折射定律n＝eq\f(sinr,sini)得sinr＝nsini＝eq\r(2)·sin30°＝eq\f(\r(2),2)，所以r＝45°，則這束光線從BC邊射出棱鏡后與界面BC的夾角為45°，故D正確。2．如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()答案A解析光沿玻璃磚截面半徑射向O點，在界面處，入射角大于臨界角時，發(fā)生全反射，小于臨界角時，在空氣中的折射角大于入射角，A正確，C錯誤；光由空氣射向玻璃磚時，不會發(fā)生全反射，在玻璃中的折射角應(yīng)小于入射角，B、D錯誤。3．空氣中懸浮著一顆球形小水珠，一縷陽光水平射入其中，如圖所示。n甲、n乙和n丙分別表示水對甲光、乙光和丙光的折射率。則以下表述正確的是()A．n甲>n乙>n丙B．波長λ的關(guān)系λ甲<λ乙<λ丙C．頻率ν的關(guān)系ν甲>ν乙>ν丙D．光由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系θ甲＝θ乙＝θ丙答案D解析由題圖可知，丙光的偏折最大，折射率最大，甲光的偏折最小，折射率最小，A錯誤；根據(jù)頻率與波長的關(guān)系，丙光的波長最小，甲光的波長最大，B錯誤；根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系，頻率越大，折射率越大，知丙光的頻率最大，甲光的頻率最小，C錯誤；如圖所示，由幾何知識可知，光從水珠到空氣的入射角i′與光從空氣到水珠的折射角r相等，又n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sinθ,sini′)，故θ＝i，三種光從空氣到水珠的入射角i相同，所以由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系θ甲＝θ乙＝θ丙，D正確。4．圖甲為某同學利用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率n的裝置示意圖。他讓光從空氣射向玻璃磚，在正確操作后，他利用測出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象。則下列說法正確的是()A．該玻璃的折射率n＝eq\f(2,3)B．該玻璃的折射率n＝1.5C．光由空氣進入該玻璃磚中傳播時，光波頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)倍D．光由空氣進入該玻璃磚中傳播時，光波波長變?yōu)樵瓉淼?.5倍答案B解析由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知，折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象的斜率的倒數(shù)表示折射率，所以n＝eq\f(3,2)＝1.5，A錯誤，B正確；光由空氣進入該玻璃磚中傳播時，光波頻率不變，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1,λ2)可知，光波波長變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)，C、D錯誤。5．[2016·四川高考]某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角i和折射角r，作出sini-sinr圖象如圖乙所示。則()A．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答案B解析在本題中，介質(zhì)折射率為空氣中角度的正弦和介質(zhì)中角度的正弦之比，則n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(0.9,0.6)＝1.5。由題給信息知入射角為i，i<r，故光線是從B經(jīng)O到A，B正確。6.[2017·樂山二模]如圖所示，一束光包含兩種不同頻率的單色光，從空氣射向兩面平行的玻璃磚的上表面，玻璃磚下表面有反射層，光束經(jīng)兩次折射和一次反射后，在玻璃磚上表面分為a、b兩束單色光射出。下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率B．光束a在空氣中的波長較大C．出射光束a、b一定相互平行D．a(chǎn)、b兩色光從同種玻璃射向空氣時，a光發(fā)生全反射的臨界角大答案AC解析作出光路圖如圖所示，可知光從空氣射入玻璃時a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，頻率較大，A正確；λ＝eq\f(c,ν)，a光的頻率較大，則波長較小，B錯誤；根據(jù)幾何知識可知a、b兩色光在玻璃磚上表面的折射角與經(jīng)反射層反射后在上表面的入射角分別相等，介質(zhì)對兩色光的折射率均不變，故兩色光在玻璃磚上表面出射時的折射角與開始時從空氣中入射時的入射角相等，故出射光束一定相互平行，C正確；因為a光的折射率較大，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)知，a光的臨界角較小，D錯誤。7.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，并偏折到F點。已知入射方向與AB邊的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點發(fā)生全反射C．光從空氣進入棱鏡，波長變小D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行答案AC解析在E點作出法線可知入射角為60°，由幾何知識可知，折射角為30°，故折射率為n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，A正確；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角為30°，小于臨界角，不會發(fā)生全反射，B錯誤；根據(jù)公式v＝eq\f(c,n)和v＝λf可得λ空>λ介，C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，D錯誤。8.如圖所示，實線為空氣和水的分界面，一束藍光從空氣中的A點沿AO1方向(O1點在分界面上，圖中O1點和入射光線都未畫出)射向水中，折射后通過水中的B點。圖中O點為A、B連線與分界面的交點。下列說法正確的是()A．O1點在O點的右側(cè)B．藍光從空氣中射入水中時，速度變小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，則折射光線有可能通過B點正下方的C點D．若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，則折射光線有可能通過B點正上方的D點E．若藍光沿AO方向射向水中，則折射光線有可能通過B點正上方的D點答案BCD解析根據(jù)折射定律可知，光由空氣斜射入水中時入射角大于折射角，則畫出光路圖如圖所示，可知O1點應(yīng)在O點的左側(cè)，故A錯誤。光從光疏介質(zhì)(空氣)進入光密介質(zhì)(水)中時，速度變小，故B正確。紫光的折射率大于藍光，所以入射角相同時，折射角要小于藍光的，則可能通過B點正下方的C點，故C正確。若是紅光，折射率小于藍光，入射角相同時，折射角大于藍光的，則可能通過B點上方的D點，故D正確。若藍光沿AO方向射入，根據(jù)折射定律可知，折射光線應(yīng)該在O1B線的右側(cè)，不能通過B點正上方的D點，故E錯誤。二、非選擇題(本題共5小題，共36分)9.(4分)如圖所示，某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點。(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為________。(2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案(1)l1和l3n＝eq\f(l1,l3)(2)偏大解析(1)sinθ1＝eq\f(l1,\x\to(BO))，sinθ2＝eq\f(l3,\x\to(CO))，玻璃磚的折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\f(l1,\x\to(BO)),\f(l3,\x\to(CO)))＝eq\f(l1,l3)，因此只需測量l1和l3即可。(2)當玻璃磚順時針轉(zhuǎn)過一個小角度時，入射角增大，折射角也增大，但增大較小，折射光線順時針偏轉(zhuǎn)一個小角度，在處理數(shù)據(jù)時，認為玻璃磚沒有轉(zhuǎn)動，原法線AD位置不變，因此，由于入射光線與AD夾角沒變，圓形玻璃磚半徑不變，所以l1不變，而折射光線與AD夾角變小，所以l3減小，所以測量值n＝eq\f(l1,l3)將偏大。10.[2017·陜西寶雞一模](8分)有一個上、下表面平行且足夠大的玻璃平板，玻璃平板的折射率為n＝eq\f(4,3)、厚度為d＝12cm?，F(xiàn)在其上方的空氣中放置一點光源S，點光源距玻璃板的距離為l＝18cm，從S發(fā)出的光射向玻璃板，光線與豎直方向夾角最大為θ＝53°，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，形成一個圓形光斑，如圖所示。求玻璃板下表面圓形光斑的半徑(sin53°＝0.8)。答案33cm解析由題意可知光在玻璃板上表面發(fā)生折射時的最大入射角為θ，設(shè)其折射角為r，由折射定律可得n＝eq\f(sinθ,sinr)，代入數(shù)據(jù)可得r＝37°。光在玻璃板下表面發(fā)生折射時，由于最大入射角為r＝37°，sin37°＝eq\f(3,5)<eq\f(1,n)，故r小于玻璃板的臨界角，所以不會發(fā)生全反射。光在玻璃板中傳播的光路圖如圖所示。光從玻璃板下表面射出時形成一個圓形發(fā)光面，設(shè)其半徑大小為R，則R＝ltanθ＋dtanr，代入數(shù)據(jù)可得R＝33cm。11.[2017·廣西南寧一模](8分)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點為圓心，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