第二節(jié) 光的全反射現(xiàn)象的應(yīng)用(練習(xí))-高中物理同步課堂（高教版電工電子類）（解析版）

第二節(jié)光的全反射現(xiàn)象的應(yīng)用

1.光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，其側(cè)截面如圖所示，一復(fù)色光以一定的入射角（洋0）從軸

心射入光導(dǎo)纖維后分為“b兩束單色光，下列說法不無聊的是（）

A.內(nèi)芯材料中。的折射率比對6的折射率小

B.入射角i由0。逐漸增大時，。單色光全反射現(xiàn)象先消失

C.從空氣射入光導(dǎo)纖維，a、b單色光的波長都變長

D.在內(nèi)芯介質(zhì)中。單色光的傳播速度比6單色光大

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)光路圖可知，兩種光從空氣射入內(nèi)芯后。光的折射角大于。光的折射角，根據(jù)折射定律

九=當(dāng)可知，內(nèi)芯材料中。的折射率比對％的折射率小，A正確；

B.由以上分析可知，內(nèi)芯材料中a的折射率比對b的折射率小，根據(jù)〃=二二所以。光的臨界角大，所以

sinC

入射角i由0°逐漸增大時，a單色光全反射現(xiàn)象先消失，B正確；

cV

C.光從空氣射入內(nèi)芯時，根據(jù)"=￡可知光的傳播速度變小，再根據(jù)波速、頻率與波長的關(guān)系2=7可知,

vJ

波長變短，C錯誤；

D.因為內(nèi)芯材料中a的折射率比對b的折射率小，根據(jù)y=9可知在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的傳播速度比b

n

單色光大，D正確。故選C。

2.自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光線反射回去。某

種自行車尾燈可簡化為由許多整齊排列的等腰直角棱鏡（折射率組成，棱鏡的橫截面如圖所示。

一平行于橫截面的光線從O點垂直AB邊射入棱鏡,先后經(jīng)過AC邊和CB邊反射后,從AB邊的。，點射出，

則出射光線是（）

A.平行于AC邊的光線①

B.平行于入射光線的光線②

C.平行于CB邊的光線③

D.平行于邊的光線④

【答案】B

【詳解】由題意可知光線在棱鏡與空氣界面發(fā)生全反射的臨界角為C=arcsin-<arcsin心<45°根據(jù)幾何關(guān)

n2

系可知光線在AC面的入射角為45。，所以光線在AC面發(fā)生全反射，反射光線平行于進而在2C面的

入射角也為45。，也會發(fā)生全反射，最終垂直于AB射出棱鏡，所以出射光線是平行于入射光線的光線②。

故選B。

3.如圖甲所示為某種油量計的內(nèi)部設(shè)計，設(shè)計師在油箱的一側(cè)豎直安裝了一系列厚度相同、長度不同的透

明塑料板，每塊塑料板的形狀如圖乙所示，下部尖端部分截面為等腰直角三角形。把這一油量計固定在油

箱內(nèi)，當(dāng)光由正上方豎直向下射入到塑料板中，從觀察窗口中可以清晰看到油量計的上表面有明、暗兩片

區(qū)域。通過觀察明暗區(qū)域分界線的位置，便可判斷出油量的多少，（已知塑料板的折射率大于空氣折射率但

小于油的折射率，空氣的折射率近似等于1）,以下說法中正確的是（）

B.從觀察窗口觀察到的亮區(qū)在左側(cè)，暗區(qū)在右側(cè)

C.從觀察窗口觀察到的明亮區(qū)域越大，油量越多

D.使用的塑料板折射率應(yīng)滿足“2忘

【答案】AD

【詳解】ABC.光從正上方豎直向下射入到塑料板中，若塑料板的下方浸沒在油中，由于塑料板的折射率

小于油的折射率，光不會發(fā)生全反射，從上方觀察為暗區(qū)；若塑料板的下方?jīng)]有浸沒在油中，由于塑料板

的折射率大于空氣的折射率，光發(fā)生全反射，從上方觀察為亮區(qū)，因此從觀察窗口觀察到的亮區(qū)在右側(cè)，

暗區(qū)在左側(cè)，而且從觀察窗口觀察到的明亮區(qū)域越大，油量越少，A正確，BC錯誤；

D.若光從塑料板的下部與空氣界面發(fā)生全反射，根據(jù)幾何關(guān)系可知入射角7=45。因此臨界角CW45。

由于sinC=’可得”2近，D正確。故選AD。

n

4.在光學(xué)儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉(zhuǎn)。如圖，428是棱鏡的橫截面，截面是底角為45。

的等腰梯形。現(xiàn)有與底面BC平行且頻率相同的兩束單色光b射入A8面，經(jīng)折射反射，使從面射出

的光線發(fā)生了翻轉(zhuǎn)。已知棱鏡材料對該色光的折射率〃下列說法正確的是（）

A.兩束光中，有一束可能會從底面射出

B.兩束光都不能從底面BC射出，光將從8面平行于BC射出

C.若光a、b從面平行于8c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

【答案】BCD

【詳解】A.光路圖如圖所示

發(fā)生全反射，故A錯誤；

sincc

B.根據(jù)幾何關(guān)系〃=30。＜。；〃=一=解得。=45。說明光線從CD面平行于BC射出，故B正確;

sinp

CD.由圖可知，兩束光在介質(zhì)中的路程相等，且。光的出射光線離BC更近，故CD正確。

故選BCD。

5.光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成,長為L,其側(cè)截面如圖所示,一復(fù)色光以一定的入射角（苗））

從軸心射入光導(dǎo)纖維后分為。、6兩束單色光，已知內(nèi)芯材料對。光的折射率為真空中的光速為

Co下列說法正確的是（）

A.在內(nèi)芯介質(zhì)中。單色光的傳播速度比b單色光大

B.入射角z?由0。逐漸增大時，。單色光全反射現(xiàn)象先消失

C.從空氣射入光導(dǎo)纖維，a、b單色光的波長都變長

D.若入射角i=6時，a、b單色光在內(nèi)芯和外套界面都發(fā)生全反射，則。單色光在介質(zhì)中傳播的時間為

Ln2

cy/n2-sin20

【答案】ABD

【詳解】A.由圖可知，在內(nèi)芯介質(zhì)中。單色光的折射角比6單色光大，根據(jù)折射定律亞在內(nèi)芯介質(zhì)

smr

中。單色光的折射率比b單色光小，又由〃=￡可知，在內(nèi)芯介質(zhì)中。單色光的傳播速度比b單色光大，故

V

A正確；

B.根據(jù)折射定律可知，入射角，由0。逐漸增大時，a、b單色光的折射角都增大，a單色光的折射角大于6

單色光，導(dǎo)致。、b單色光在到達內(nèi)芯和外套界面時的入射角都減小，且。單色光入射角小于b單色光，由

于。單色光的折射率比6單色光小，根據(jù)sinC=^■可知，。單色光發(fā)生全反射的臨界角大于6單色光，則a

n

單色光全反射現(xiàn)象先消失，故B正確；

C.由于光在不同介質(zhì)中的頻率不變，根據(jù)〃=￡傳播速度減小，由v=2/波長減小，故C錯誤；

V

D.當(dāng)入射角］=。時，設(shè)。單色光的折射角為r,根據(jù)折射定律有〃可得sinr=^根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知

smrn

cosr=Ei根據(jù)幾何關(guān)系可知，°單色光的傳播距離為x=—J由"=￡傳播速度為v=9則。單色光

ncosrvn

xLn2

在介質(zhì)中傳播的時間為，=二=/,,故D正確。故選ABD。

6.在透明均勻介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡，一束包含a,b兩種單色光的細光束從介質(zhì)射入氣泡,A為入射點，

之后a、b色光分別從C點、。點射向介質(zhì)，如圖所示。已知A點的入射角為30。，a色光的偏向角（C

點出射光線與A點入射光線的夾角）為30°,CD弧所對的圓心角為5。，則（）

A.介質(zhì)對單色光a的折射率為3

B.b色光的偏向角為25°

C.若逐漸增大A點的入射角，空氣泡中率先消失的是a色光

D.。色光比6色光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

【答案】BC

【詳解】A.a色光的偏向角為。=30。，在A點的入射角為i=3O、折射角為九，由4=2（九-i）

解得九=45所以%=吧%=應(yīng)故A錯誤;

sin30

B.AZ）圓弧對應(yīng)的圓心角為￡=180-45x2+5=95所以6色光在A點的折射角為%=理萬竺-=42.5

則b色光的偏向角4=2x（42.5-30）=25故B正確；

C.b色光的折射率為%=麗絲3當(dāng)發(fā)生全反射時由sinC=^■可知Q<G所以若逐漸增大A點的入

sin30n

射角，空氣泡中率先消失的是a色光，故C正確；

D.。色光的折射率大，所以。光的頻率大波長小，則b色光比a色光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D

錯誤。故選BC。

7.如圖所示，兩束相同頻率的色光。、b,以不同光路射入長度足夠長厚度為一的平行玻璃磚，已知a光束

入射角a=60。，。光束進入玻璃后折射光線與玻璃磚邊界的夾角#=60。，6光束垂直玻璃磚入射，真空中

光速c=3xl（）8m/s。下列說法正確的是（）

A.光束b在玻璃磚中的折射率為1

B.改變光束。的入射角，其折射光線穿過玻璃磚最長路程為諉d

2

C.該玻璃磚對〃光束的折射率為6

D.圖示光束。在該玻璃中傳播的速度為逆xlO'm/s

2