（江苏专用）2020高考物理一轮复习 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 基础课时3 光的折射 全反射（含解析）（选修3-4）（通用）

基础课时3光的折射全反射 1.如图1所示为一横截面为直角三角形的三棱镜，B90，C30。一束与AB边成30角的光线射向AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出，出射光线的折射角为60。则这种材料的折射率为 。图1A. B. C. D2解析作出光路图如图所示，根据几何关系和折射定律有n，可得：i30，n，故B正确。答案B2(2020四川成都三模)图2甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图。他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象。则下列说法正确的是 。图2A该玻璃的折射率nB该玻璃的折射率n1.5C在由空气进入该玻璃中传播时，光波频率变为原来的D在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的1.5倍解析由折射定律n可知折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n1.5，选项A错误，B正确；在由空气进入该玻璃中传播时，光波的频率不变，光波波长变为原来的，选项C、D错误。答案B3.一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图3所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是 。图3Aa光的折射率小于b光的折射率B在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度Ca、b两种单色光分别从B、C射出时折射角相等Da、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大解析由题图可看出，在A点的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，故选项A正确；由v可知，在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度，所以选项B错误；由题图可看出，两光束在B、C两点的入射角分别等于在A点的折射角，根据光路可逆原理可知，两光束在B、C两点的折射角等于在A点的入射角，即相等，所以选项C正确；a光的折射率小于b光的折射率，故a光的波长大于b光的波长，而两种单色光通过同一双缝干涉装置时，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的干涉条纹间距较大，故选项D错误。答案AC4.某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器，如图4所示。在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。图4(1)若AOF30，OP3与OC之间的夹角为45，则在P3处刻的刻度值为 。(2)若在同一液体中沿AO方向射入一束白光，最靠近OC边的是 色的光，增大入射角度， 色的光在刻度盘上先消失。解析(1)由图可知，AOF是入射角，EOP3是折射角，但在定义折射率时光是从真空或空气射向介质的，所以用光路的可逆性转化可得n，代入数据可得n。(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以紫光偏折得最多，故最靠近OC边的是紫光。增大入射角，所有单色光的折射角都增大，而紫光的折射角依然最大，故紫光在刻度盘上先消失。答案(1)(2)紫紫5. 2020海南单科，16(2)一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图5所示。已知玻璃的全反射临界角()。与玻璃砖的底平面成()角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光。求底面透光部分的宽度。图5解析光路图如图所示，沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线射到MN上时，根据几何知识，入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心O处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到MN上的角一定大于临界角，即在MN上发生全反射，不能射出，光线右侧的光线射到MN上的角小于临界角，可以射出，如图光线与球面相切，入射角190，折射角即为，从MN上垂直射出。根据几何知识，底面透光部分的宽度OERsin 答案Rsin 6.如图6所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面成30角。图6(1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O点最远？(已知玻璃砖对该光的折射率为n)(2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？(1)如图所示，在O点刚好发生全反射时，光在光屏PQ上的落点距O点最远sin C解得C45入射光与竖直方向的夹角为C3015(2)由于介质中紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧。若使光线绕圆心O逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失。答案(1)15(2)紫光紫光7. (2020山西忻州第一中学等四校联考)如图7所示，直角玻璃三棱镜ABC置于空气中，棱镜的折射率为n，A60。一细光束从AC的中点D垂直于AC面入射，ADa，求：图7(1)画出光路图并计算出光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间(光在真空中的传播速度为c)。解析(1)光路如图所示。i160，设玻璃对空气的临界角为C，则sin C，C45。i145，光在AB面发生全反射，i2i13030C，由折射定律有，所以r45。(2)棱镜中的光速v，所求时间t，解得t。答案(1)光路如解析图所示45(2)8.如图8所示为一半球壳形玻璃砖，其折射率为n，球壳内圆的半径为R，外圆的半径为R。图8中的OO为半球壳形玻璃砖的中轴线，一束平行光以平行于OO的方向从球壳的左侧射入。若使光第一次到达内圆表面时能射出，求入射角i的范围。图8解析作出光路图如图所示。设光线AB入射到球壳的外表面，沿BM方向射向内圆，刚好发生全反射，则sin C，故C45在OBM中，OBR，OMR所以sin r，则r30由折射定律得n则sin insin r，故i45当射向半球壳外表面的入射光线的入射角i45时，这些光线都会从内圆表面射出。答案小于45