江苏省高考物理复习配套检测：第十三章 选修3-4 第3讲　光的折射　全反射

第3讲光的折射全反射一、选择题1.如图所示,一束细光线a射到Ⅰ、Ⅱ两种介质的界面后,反射光束只有b,折射光束只有c.下列说法中正确的是()A.若a是复色光,则b、c都一定是复色光B.若a是单色光,则b、c都一定是单色光C.若b是复色光,则a、c都一定是复色光D.若b是单色光,则a、c都一定是单色光2.三种透明介质叠放在一起且相互平行,一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后,射向Ⅱ和Ⅲ两介质的界面,发生折射,如图所示.设光在这三种介质中的速率分别是v1、v2、v3,则下列关系中正确的是()A.v1v2v3B.v1v3v2C.v1v2v3D.v2v1v33.(2015·福建卷)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.λaλb,nanbB.λaλb,nanbC.λaλb,nanbD.λaλb,nanb4.华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖,他被誉为“光纤通讯之父”.光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,其内芯和外套材料不同,光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法中,正确的是()A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C.波长越短的光在光纤中传播的速度越大D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大5.(2015·四川卷)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图.a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短二、填空题6.(2015·南京二模)过去已知材料的折射率都为正值(n0).现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n0),称为负折射率材料.位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值).现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面以入射角α射入,下表面射出.若该材料对此电磁波的折射率n=-1,请在图中画出正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图,若在上下两个表面电磁波的折射角分别为r1、r2,则r1(填“大于”“等于”或“小于”)r2.7.(2016·扬州一模)截面为等边三角形的棱镜ABC如图所示,一束单色光从空气射向E点,并偏折到F点.已知入射方向与AB边的夹角为θ=30°,E、F分别为AB、BC的中点,则该棱镜的折射率为,光线EF(填“能”或“不能”)从BC界面射出.8.如图所示,阳光与水平面的夹角为θ.现修建一个截面为梯形的鱼塘,欲使它在贮满水的情况下,阳光可以照射到整个底部.光在水中的传播速度v=;鱼塘右侧坡面的倾角α应满足的条件是.(设光在真空的速度为c,水的折射率为n)三、计算题9.(2016·常州一模)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯,如图所示为过轴线的截面图,调整入射角α,光线恰好在水和空气的界面上发生全反射,已知水的折射率为,求sinα的值.10.(2016·南通一模)如图所示,某种透明液体的折射率为,液面上方有一足够长的细杆,与液面交于O,杆与液面成θ=45°角.在O点的正下方某处有一点光源S,S发出的光经折射后有部分能照射到细杆上.已知光在真空中的速度为c,求:(1)光在该液体中的传播速度v.(2)能照射到细杆上折射光对应入射光的入射角.11.(2016·苏北四市三模)“雪碧”的广告词中“晶晶亮,透心凉”描述了光在水中发生全反射的现象.一个边长为L的正方形玻璃杯中盛有雪碧汽水,假设在玻璃杯正中间处有一个小气泡,一束从杯子左下角入射的光在小气泡处恰好发生全反射并从玻璃杯的右下角射出,如图所示.已知θ=45°,光速为c,杯子厚度不计.求:(1)汽水的折射率n.(2)该束光在汽水中传播的时间t.12.(2016·苏锡常镇三模)如图所示,光线经过圆心垂直入射到折射率为的半圆柱形玻璃砖上.现在让半圆柱形玻璃砖在纸平面内绕圆心O顺时针转过60°,入射光线的方向和入射点保持不变.则:(1)在玻璃砖转动的过程中,光线从玻璃射出是否可能发生全反射?(2)如果发生全反射请通过计算说明理由.如果不发生全反射,则出射光线与原来的出射光线相比,转过了多少角度?第3讲光的折射全反射1.BD【解析】光射到两种介质界面上,一定有反射,但不一定有折射;不同频率的光入射角相同时,折射角一定不同.若a是复色光,b一定是复色光,而折射光线只有c,c一定是单色光,而且只有这种频率的光发生了折射,其余频率的光都发生了全反射.若b是复色光,说明a是复色光,但c只能是单色光.若b是单色光,说明a一定是单色光,因此c也一定是单色光.2.B【解析】光从介质Ⅱ射向介质Ⅰ,发生全反射,说明介质Ⅰ的折射率小于介质Ⅱ的折射率,入射角大于或等于临界角;光从介质Ⅱ射入介质Ⅲ,从图中可以看出,入射角小于折射角,说明介质Ⅱ的折射率大于介质Ⅲ的折射率,入射角小于临界角,比较可知,介质Ⅰ的折射率小于介质Ⅲ的折射率.光在介质中的传播速度等于光在真空中的速度与介质的折射率的比值,折射率大,传播速度小,B正确.3.B【解析】由图知,三棱镜对b光的折射率较大,又因为光的频率越大,介质对光的折射率就越大,所以nanb,故b光的频率大于a光的频率,再根据c=λf,所以b光的波长小于a光的波长,即λaλb,所以B正确,A、C、D错误.4.A【解析】光纤内芯比外套折射率大,在内芯与外套的界面上发生全反射,A对,B错;频率大的光波长短,折射率大,在光纤中传播速度小,C、D错.5.C【解析】由于a、b光平行且关于过球心O的直线P1P2对称,因此它们的入射角i相等,根据图中几何关系可知,b光在玻璃球中的光路偏离进入球之前的方向较多,即b光的折射角γ较小,根据折射定律有n=,所以玻璃对b光的折射率较大,故选项A错误;根据临界角公式有sinC=,所以玻璃对a光的临界角较大,故选项B错误;根据折射率的定义式有n=,所以b光在玻璃中的传播速度v较小,故选项C正确;根据图中几何关系可知,a、b光进入玻璃球后,b光的光程d较大,根据匀速直线运动规律有t=,所以b光在玻璃中的传播时间较长,故选项D错误.6.光路如图等于【解析】把n=-1和入射角α代入折射定律公式,有=-1,得出r1=-α.到达下表面时入射角为α,根据折射定律和光路可逆有=-1,得出r2=-α,则两表面的折射角r1=r2.7.能【解析】画出法线,根据几何关系得出入射角为60°,折射角为30°,得出折射率n==;光线EF在下表面上入射角为30°,有sin30°sinC==,不会发生全反射,所以能从BC界面射出.8.cosα≥或α≤arccos【解析】光在水中的传播速度为v=.由题图可知入射角i=90°-θ,折射角r≤90°-α,又n=,解得cosα≥或α≤arccos.9.当光线在水面发生全反射时有sinC=,当光线从左侧射入时,由折射定律有=n,联立这两式代入数据可得sinα=.10.(1)光在液体中的光速v==c.(2)能照射到细杆上的光线和折射角的临界值为45°,设对应的入射角为α,则n=,解得α=30°,能照射到细杆上的折射光对应入射角在0~30°范围.11.(1)由全反射条件sinθ=,得汽水的折射率n==.(2)光在汽水中传播的速度v==c,由几何关系知,光在汽水中传播的路程s==L,光的传播时间t==.12.(1)不会发生全反射.(2)根据折射定律知=,得出r=45°.从玻璃射入空气时,入射角为0°,折射角为0°,故出射光线顺时针转过了15°.