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考点强化练32光的折射全反射1.在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面正上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”根据老师的假定,以下回答正确的是()A.b光的频率最大B.c光的折射率最小C.在水中, a光的波长比b光的短D.在水中,a光的传播速度最大2.华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理学奖,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3.(多选)如图所示,一束光从空气中射向折射率为n=的某种玻璃的表面,1表示入射角,则下列说法正确的是()A.当145时会发生全反射现象B.只有当1=90时才会发生全反射C.无论入射角1是多大,折射角2都不会超过45D.欲使折射角2=30,应以1=45的角度入射4.一束复合光射向半圆形玻璃砖的圆心O,折射后分开为a、b两束不同颜色的单色光,下列判断中正确的是()A.光束a的频率比光束b大B.在玻璃中传播,光束a的波长比光束b小C.玻璃对光束a的折射率比玻璃对光束b的折射率小D.若光束从玻璃中射向空气,则光束a的临界角比光束b的临界角小5.(多选)一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示,若保持入射点O不变而逐渐增大入射角,下述说法中正确的是()A.若红光射到P点,则紫光在P点上方B.若红光射到P点,则紫光在P点下方C.紫光先发生全反射,而红光后发生全反射D.当红光和紫光都发生全反射时,它们的反射光线射到水底时是在同一点6.很多公园的水池底都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光路图正确的是()7.如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图所示放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。(1)其中他确定P3大头针位置的方法是。(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n=。(3)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖绕圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。8.利用半圆柱形玻璃,可减小激光光束的发散程度。在如图所示的光路中,A为激光的出射点,O为半圆柱形玻璃横截面的圆心,AO过半圆顶点。若某条从A点发出的与AO成角的光线,以入射角i入射到半圆上,出射光线平行于AO,求此玻璃的折射率。9.(多选)虹和霓是太阳光在水柱内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明,两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示,下列说法中正确的是()A.M、N点的颜色分别为紫、红B.M、N点的颜色分别为红、紫C.P、Q点的颜色分别为紫、红D.P、Q点的颜色分别为红、紫10.(多选)(2018浙江杭州预测)如图所示是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图,其中A=C=90,B=60。现有一条垂直入射到棱镜的AB面上。下列说法正确的是()A.AB边可能无光线射出B.AD边一定无光线射出C.DC边一定无光线射出D.BC边一定无光线射出11.如图所示,用透明材料做成一长方体形的光学器材,要求从上表面射入的光线能从右侧面射出,那么所选的材料的折射率应满足()A.折射率必须大于B.折射率必须小于C.折射率可取大于1的任意值D.无论折射率是多大都不可能12.(2018浙江金华十校高二上学期期末)如图所示为均质玻璃圆柱体的横截面图,其中MN为过圆心O的水平直线。现有两单色细光束a、b相对NM两侧对称且平行MN照射玻璃圆柱体,经玻璃折射后两束光相交于P点。则a、b两束光相比()A.玻璃对a光的折射率比b光小B.在玻璃中a光的传播速度比b光小C.在玻璃中a光的传播时间比b光短D.a光的频率比b光的频率小13.如图所示,一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上,经折射后,会聚在屏上同一点,若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列判断正确的有()A.n1n2,a为蓝光,b为红光B.n1n2,a为红光,b为蓝光D.n1n2,a为蓝光,b为红光14.(多选)如图所示,两束平行的甲光和乙光,相距为d,斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上,若光线在玻璃砖内不重叠,当它们从玻璃砖的下表面射出时()A.若甲为紫光,乙为红光,则两条出射光线间距离一定大于dB.若甲为紫光,乙为红光,则两条出射光线间距离可能小于dC.若甲为红光,乙为紫光,则两条出射光线间距离可能大于dD.若甲为红光,乙为紫光,则两条出射光线间距离一定小于d15.如图所示,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。考点强化练32光的折射全反射1.C根据视深公式h=说明频率最小的光,水对它的折射率最小,在水下的像最深,所以b的折射率最小,频率最小,波长最大,传播速度最大,故A错误;照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足tan C=,又sin C=,c照亮水面的面积比a的大,则c的临界角大,水对c的折射率小,所以a的折射率最大,a的频率最大,a的传播速度最小,由上分析可知,频率关系为acb,折射率关系为nancnb,根据c=,可知波长关系为acb,根据v=,可知在水中的传播速度关系为vavcvb,故ABD错误,C正确;故选C。2.A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。3.CD发生全反射现象的条件是光从光密介质射向光疏介质,且入射角大于临界角,所以选项A、B均错误;由折射率n=可知,当入射角最大为90时,折射角2=45,所以C正确;由折射率n=可知,选项D正确。4.C由题图可知a光在玻璃砖中的偏折程度较小,所以玻璃砖对a光的折射率小,C正确;折射率小,频率低,所以a光的频率小于b光的频率,A错误;因为a光的频率大,根据c=f知,则a光的波长较长,B错误;根据sin C=知,折射率小的临界角大,所以光束a的临界角比光束b的临界角大,D错误;故选C。5.BCD若红光射到P点,紫光的折射率比红光的大,根据折射定律知,紫光的折射角比红光的大,则紫光在P点下方,故A错误,B正确。根据全反射临界角公式sin C=知,紫光的临界角比红光的小,则紫光先发生全反射,而红光后发生全反射,故C正确。当红光和紫光都发生全反射时,它们的反射角相同,反射光线射到水底时是在同一点,故D正确。6.C红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,根据sin C=可知红光发生全反射的临界角比蓝光大,所以蓝光发生全反射时,红光不一定发生,故C正确。7.答案 (1)透过玻璃砖看,使P3挡住P1、P2的像(2)1.5(3)偏小解析 (1)透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像;(2)如图,作出法线,过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB,由数学知识得:入射角和折射角的正弦值分别为sin i=,sin r=,其中,CO=DO,则折射率n=1.5;(3)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,折射光线将顺时针转动,而作图时仍以玻璃砖直线边缘为边界,AB为法线,则入射角i不变,折射角r减小,由折射率公式n=可知,测得玻璃砖的折射率将偏小。8.答案 解析 设光在玻璃中的折射角为r,如图,由图中几何关系可知,i=+r,所以r=i-。由折射定律得n=。9.AD七色光中白光中红光的折射率最小,紫光的折射率最大;故经玻璃球折射后红光的折射角较大;由玻璃球出来后将形成光带,而两端分别是红光和紫光;根据光路图可知M、Q点为紫光;N、P点为红光;故选AD。10.BC光线从左侧垂直AB射入棱镜时,有反射也透射,透射方向不变。光线射到CD时,由几何知识得入射角为i=30。该棱镜的临界角为C,则sin C=,故有C30,所以光线在DC面上发生了全反射。由几何知识分析得到,光线射到AB面上时入射角为i=30,发生全反射,反射光线与BC面垂直,所以既有光线垂直射出BC面,又有光线从BC面反射,根据光路的可逆性可知,这条反射光线沿原路返回,故BC正确,AD错误。11.B设光线在一表面的入射角为i,折射角为1,在右侧面的入射角为2。由几何知识得:1+2=90要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出,必须使2C;则得sin 2sin C=;由sin i=nsin 1;得sin 1=;得sin 2=cos 1=;解得;解得n;因i最大值为90,则得nra,由折射定律:n=可知,nbna,故A错误;光在介质中的传播速度:v=,由于nbva,故B正确;由光路图可知,光的路程关系为:sbva,光的传播时间:t=,则:tbta,故C错误;因b光的折射率小,则b光的频率小于a光,选项D错误;故选B。13.A由于红光的频率低于蓝光的频率,有n1n2,由光路图可知,a为蓝光,b为红光,A正确。14.AD根据光学规律知两束出射光线仍平行;红光和紫光对玻璃砖的折射率不同,紫光的折射率大,紫光的侧移量大,红光的侧移量小,用极限法,红光的侧移量小,小到等于零,不偏转,沿直线传播。若甲为紫光,乙为红光,两条出射光线间距离一定大于d,如图a所示,选项A正确,B错误;若甲为红光,乙为紫光,则两条出射光线间距离一定小于d,如图b所示,选项C错误,D正确。15.答案 1.43解析 如图所示,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有sin i=nsin r由正弦定理有由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sin i=式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得sin r=由式和题给数据得n=1.43。
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