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/二级结论1光由光疏介质斜射入光密介质，光向法线靠拢。2光过玻璃砖，向与界面夹锐角的一侧平移；光过棱镜，向底边偏转。3光线射到球面和柱面上时，半径是法线。4单色光对比的七个量：光的颜色偏折角折射率波长频率介质中的光速光子能量临界角红色光小小大小大小大紫色光大大小大小大小第一讲 光的直线传播考点一：光沿直线传播（1）小孔成像，大孔留影 （2）日食、月食 （3）光速1、如图所示为发生月食时，太阳照射光线的示意图，当月球进入图中哪个区域时，在地球上处于夜晚地区的观察者可以看到月食（ ）A、全部进入区域 B、全部进入区域或C、全部进入区域 D、部分进入区域2在发生日食现象时，地球上不同地区的人可能同时观察到的现象是 （AC ）A日全食和日偏食 B日全食和日环食 C日偏食和日环食 D日全食、日偏食和日环食3一个人自街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子正好在自己脚下，如果人以不变速度朝前走，则他头部的影子相对于地的运动情况是（ ）A匀速直线运动 C匀加速直线运动B变加速直线运动 D无法确定4、某种单色光从空气射入到某种无色透明介质中，不发生变化的应该是（ ）A.光的传播方向 B.光的波长C.光的频率 D.光传播的速度考点二、光的反射（1）基本定律 （2）光路可逆例题5、（03全国春季）如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰abc，其中ac面是镀银的。现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出。则 ( )（A）a=30b=75 （B）a=32b=74（C）a=34b=73 （D）a=36b=72考点三、平面镜成像特征：对称性（1）平面镜成像作图：方法先作像再补光路（思想：人看通过平面镜看到的物体都感觉光线是从镜中射出来进入人的眼睛的，在作光路图中要注意虚实分明）（2）物镜像三者速度问题（弄懂哪一个速度为靠近速度）6、（04全国四）图中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l的最小值为（ ）ABCDh7、如图所示，S为一在xy平面内的点光源，一平面镜垂直于xy平面放置，它与xy平面的交线为MN，MN与x轴的夹角=30。现保持S不动，令平面镜以速率v沿x轴正方向运动，则S经平面镜所成的像（ ）A以速率v沿x轴正方向运动B以速率v沿y轴正方向运动C以速率v沿像与S连线方向向S运动第二讲 光的折射2：全反射（1）临界角（2）条件（3）实例（2）由红光到紫光各物理量的变化红 紫n: 变大f： 变大： 变小（同一种介质中）V： 变小C: （变小 同种介质中全反射临界角）3:色散白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫气种颜色的光 （1）光的颜色由频率来决定。红光频率最小，紫光频率最大；在不同的介质中，光的频率不变 （2）不同频率的光在真空中的传播速度相同，但在介质中不同 （3）同一介质对不同光的折射率不同，一般有“频率越高，折射率越大”（4）光在介质中传播时光速发生变化，波长也发生变化：同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短；不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短（5）光的折射与光电效应（光电效应方程）结合8、光线以某一入射角从空气射人折射率为的玻璃中，已知折射角为30，则入射角等于（ ） A.30 B.45 C.60 D.75ab空气玻璃9、一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则（ ） AnanbBnavbDvav2 C.nln2、v1v2 D.nln2、v1v211、一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（ ） 12、如图2所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（ ） 红光的偏折最大，紫光的偏折最小 红光的偏折最小，紫光的偏折最大玻璃对红光的折射率比紫光大 玻璃中紫光的传播速度比红光大13、（2005广东物理卷）光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法正确的是 （ ） 光纤通信利用光作为载体来传播信息 光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理光导纤维传递光信号是利用光的色散原理目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝14一束单色光由空气射入截面为半圆形的玻璃砖，再由玻璃砖射出，入射光线的延长线沿半径指向圆心，则在如图所示的四个光路图中，有可能用来表示上述光现象的是（ ）答案：CD15、如图所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为,这条光线离开棱镜时与界面的夹角为：（ BD ）A、30B、45C、60D、9016某同学在做测定玻璃砖折射率的实验时，第一次将法线画得与界面不垂直，出现如图(a)所示的倾斜；第二次在放置玻璃砖时，将玻璃砖的平面没有与重合，出现如图(b)所示的偏差，设玻璃砖折射率的真实值为n，第一次的测量值为n，第二次的测量值为n，则（ B ）A1 1 2C1 2 D. 217如图所示，在折射率大于玻璃折射率的透明液体中，水平放置着一个长方体玻璃砖。在竖直平面内有两束光线，相互平行、相距为d，斜射到长方体的上表面上，折射后直接射到下表面，然后射出。已知图中a为红光、b为紫光，则（ C ）A两出射光线仍平行，距离大于dB两出射光线仍平行，距离等于dC两出射光线仍平行，距离小于dD两出射光线将不再平行18夏天，海面上的下层空气的温度比上层低。我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射。人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是（ AC ）A海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大CA是蜃景，B是景物DB是蜃景，A是景物19如图所示为光由玻璃射入空气中的光路图，直线AB与CD垂直，其中一条是法线入射光线与CD的夹角为，折射光线与CD的夹角为，（900)，则该玻璃的折射率n等于（ ）A. B. C. D. 答案：D20如图所示，空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖，折射率为.现有一细光束垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，AOB为1350，圆的半径为r，则入射点P距圆心O的距离为（ ）A. B. C. rsin 7. 50 D. rsin 150答案：C21如图所示，一细束红光和一细束紫光以相同的入射角i从空气射入长方体形玻璃砖的同一点，并且都直接从下表面射出，下列说法正确的是（ ）A从上表面射入时紫光的折射角比红光的折射角小B从下表面射出时紫光的折射角比红光的折射角大C紫光和红光将从下表面的同一点射出D从下表面射出后紫光和红光一定平行答案：AD22如图所示，在折射率大于玻璃折射率的透明液体中，水平放置着一个长方体玻璃砖在竖直平面内有两束光线，相互平行且相距为d,斜射到长方体的上表面上，折射后直接射到下表面，然后射出已知图中a为红光、b为紫光，则（ ）A两出射光线仍平行，距离大于dB两出射光线仍平行，距离等于dC两出射光线仍平行，距离小于dD两出射光线将不再平行答案：A23如图所示，一个棱镜的横截面ABC为等腰直角三角形一细束红光从AC面上的P点沿平行于AB的方向射入棱镜，从BC面上的Q点平行于AB射出，且PQ/AB（图中未画出光在棱镜里的光路）如果将一细束紫光也从P点沿同样的方向射入棱镜，则从BC面上射出的光线将（ ）A仍从Q点射出，射出光线仍平行于ABB仍从Q点射出，但射出光线不再平行于ABC从Q点上方的某一点处射出，射出光线仍平行于ABD从Q点下方的某一点处射出，射出光线仍平行于AB答案：C24一细光束中包含有红和蓝两种单色光，由真空中以不等于00的入射角照射到透明的平板玻璃上，透过玻璃板后，又射出到真空中，则下列说法中正确的是（ ）A.进入玻璃板的光线从玻璃板的表面射出时（即光线经过下表面时），红光和蓝光的入射角不同，折射角也不同B.红光在玻璃中的波长与在真空的波长相比大于蓝光在玻璃中的波长与在真空中的波长之比C.无论蓝光或红光由真空射入玻璃后，其速度都变小，所以光子的能量都变小D.红光在玻璃板中所经历的路程比蓝光的短答案：B25在测定玻璃的折射率实验中，操作步骤如下：(1)先在白纸上画出一条直线代表两种介质的界面，过上的O点画出界面的法线，并画一条线段AO作为入射光线(2)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟对齐(3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2，P4挡住P1、P2、P3，记下P3、P4的位置(4）移去大头针和玻璃砖，连接P1、P2作为入射光线，连接P3、P4作为折射光线，测量出人射角i与折射角r，填入表格中上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是 答案：步骤（2)中应在白纸上画出玻璃砖的另一边bb；步骤(4)中应通过P3、P4的连线与bb的交点，作出玻璃砖中的折射光线26如图所示，由某种透光物质制成等腰直角三棱镜，腰长=16 cm，为了测定这种物质的折射率，使两腰分别与Ox、Oy重合，当从OB边的C点观察A棱时，发现A棱的视位置在D处若C点坐标为(0,12),D点坐标为（9,0)，则该透光物质的折射率为 。答案：27用如图所示的装置可以测定棱镜的折射率，其中ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的两个锐角和都是已知的，紧贴直角边AC的是一块平面镜，将一束光SO入射到棱镜的AB面上，适当调整光线SO的人射方向，使从AB面出射的光线与人射光线SO恰好重合，在这种情况下，仅需要测出一个物理量 就可以算出该棱镜的折射率，则计算折射率的表达式为n 。答案：SOB或人射角i 或 28某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示(1)在图上画出所需的光路(2)为了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有 （要求在图上标出）(3)写出计算折射率的公式n= 。答案：(1）光路如图所示 (2)i和r (3) 三、计算题：解答应写出必要的文宇说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位，29如图甲所示，折射率为n的玻璃柱长为L，紧贴玻璃柱的A端有一点光源，点光源发出一光脉冲信号如图乙所示，光脉冲持续时间为T.试求在玻璃柱的B端能接受到光信号的时间答案：30红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个脉冲现有一红宝石激光器，发射功率为P=1.0106 W，所发射的光脉冲持续时间t=1.010-11s,波长为693. 4 nm (1 nm=10-9 m),求:(1）每个光脉冲的长度(2）每个光脉冲含有的光子数(h=6. 63 10-34Js)解：(1）由L = c，得L=31081.010-11310-3m. (2）激光器的发射功率为P，每个脉冲的能量E=P，又，则P，即3.51013（个）31如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知A=600, C= 900；一束极细的光于 AC边的中点垂直AC面入射,=2a，棱镜的折射率为n，求：(1)光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气时的折射角(2）光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间（设光在真空中传播速度为c).解：(1）如图所示，因为光线在D点发生全反射，由反射定律和几何知识得4=300，则第一次射入空气的折射角5=450.(2）设光线由O点到E点所需的时间t，则，由数学知识得，由以上各式可得。32如图所示，宽度为a的平行光束从空气中斜射到一平板玻璃的上表面，入射角为450，该光束的光由两种不同的单色光和组成，玻璃对两种单色光和的折射率分别为n1=1. 5,n2=。(1)求两种光射入玻璃时的折射角、 .(2)为使光从玻璃下表面出射时，两种光各自的光束不重叠，玻璃板的厚度d至少应为多少？（结果可用根式表示）解：(1) (2) .33如图所示是一种折射率n=1. 5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小i=arcsin 0. 75求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）解：(1）如图所示，设光线进入棱镜后的折射角为r,由得,r=300；。(2)光线射到BC界面的入射角为i1900一（1800一600一750)=450,光线沿DE方向射出棱镜时不改变方向，故此束光线射出棱镜后方向与AC界面垂直34如图所示，AOB是1/4圆柱玻璃砖的截面图，玻璃的折射率为今有一束平行光线以450的入射角入射到玻璃砖的AO面，这些光线只有一部分能从面射出，并假设凡是射到OB面上的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射作用试求圆柱AB面上能射出光线的面积占AB表面积的几分之几？解：正确的画出光路图是解决问题的关键，如图所示，假设光线从P点入射到C点恰好发生全反射由得，r= 300. PCO为临界角，则PCO =arcsin=450 则POC1800一450一600=750,COB= 150，可以判断出PC以下的光线才能从圆柱面射出，即圆柱面上BC部分有光线射出，即圆柱面AB上有的表面积能透射出光线来35如图所示，透明介质球的半径为R，光线DC平行直径AB射到介质球的C点，DC与AB的距离H=0.8R。(1)试证明：DC光线进入介质球后，第一次到达介质球的界面时，在界面上不会发生全反射（要求说明理由）(2)若DC光进入介质球后，第二次到达介质球的界而时，从球内折射出的光线与入射光线平行，求介质的折射率解：(1）如图甲所示，DC光线进人介质球内，发生折射，有，折射角r一定小于介质的临界角，光线CE到达球面的入射角OEC = r，小于临界角，因此一定不会发生全反射(2)光线第二次到达介质与空气的界面，人射角i= r，由折射定律可得折射角r= i若折射出的光线PQ与入射光线DC平行，则POA=COA= i, DC光线进入介质球的光路如图乙所示折射角r= i/2，则折射率36已知玻璃对某种单色光的折射率n=，现使一束该单色光沿如图所示方向射到三棱镜的AB面上，最后从棱镜射出假设光在行进过程中有折射光线存在时不考虑反射问题，则(1)在原图中画出该光束在棱镜中的光路图(2)求光射出棱镜时的折射角（结果可用反三角函数表示已知一组可能使用的三角函数近似值sin 100=0. 17,sin 200=0. 34, sin 400=0. 64, sin 500=0. 77)解：(1)如图所示(2）由折射定律得 故=300,=400.即该束光在玻璃中折射光线与三棱镜BC边平行，故它在玻璃中的折射光线一定射到AC面，而射到AC面的入射角小于全反射的临界角，故在AC面射出如图所示则sin=nsin 400=0. 64（或0.905)，故=arcsin 0. 905.37如图所示，游泳池宽度L=15 m，水面离岸边的高度为0.5 m，在左岸边一标杆上装有一A灯，A灯距地面高0.5 m，在右岸边站立着一个人，E点为人眼的位置，人眼距地面离1. 5 m，若此人发现A灯经水反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，则B灯在水面下多深处？(B灯在图中未画出）解：如图所示，设水面为CF,A到水面点C的距离为L1，B灯与水面点C之间的距离为L2，人眼到水面上点F之间的距离为L3，点C、D之间的距离为L4,由A灯光的反射得得L4=5 m.对B灯光的折射过程，有，解得：L2=4.35m即灯在水面下4. 35 m深处38某种液体的折射率为，在其液面下有一可绕水平轴O匀速转动的平面镜OA,OA的初始位置与液面平行，如图所示在液面与平面镜间充满自左向右的平行光线，若在平面镜逆时针旋转一周的过程中，光线射入空气中的时间为2 s,试问：(1)平面镜由初始位置转过多大角度时，光线开始进入空气？(2)平面镜旋转的角速度是多大？解：（1）设临界角为C, 则，故C= 450.由此可知当平面镜转过 =22.50时光线开始进入空气(2)当平面镜转过67. 50时，光线又发生全反射，不能进入空气，所以平面镜转过22. 5067. 50间光线进鹅空气平面镜转动的角速度 rad/s.39如图所示的圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L=2H，在圆心正上方高度h处有一点光源S，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，h应该满足什么条件？解：点光源S通过平面镜所成像为S，如图所示，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，即相当于像S发出的光，则入射角i, 为全反射临界角，有，tan i=(L/2)/(H+h) tan,L=2H,得到h(1)H,正确结果是Hh(1)H.第三讲 全反射40.在一个风平浪静而又漆黑的夜晚，为引导直升机来救援一艘沉船，潜水员在水底沉船船身上设置了一盏引导灯（可看作点光源）若水中无杂质，且只有沉船上引导灯开启则下列叙述中哪些正确：（BC ）A.潜水员在水下向上方水面看去，看到水面到处都是亮的，但中部较暗B. 潜水员在水下向上方水面看去，看到是一个亮点，它的位置与潜水员的位置无关C.从直升机向下方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与直升机的位置有关D. 从直升机向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的41在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯（可看做光源），小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔，设水中无杂质且水面平静，下面的说法中正确的是（ ）A小鱼向上方水面看去，看到水面到处都是亮的，但中部较暗B小鱼向上方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鱼的位置无关C小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的D小鸟向下方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鸟的位置有关答案：BD42如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到水平面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光电管将光讯号转换为电讯号，电讯号输入控制系统来控制液面的高度，若发现光点在屏上向右移动了s距离，即射到点，则液面的高度变化是（ ）A.液面降低 B.液面升高C.液面降低 D.液面升高答案：D43如图所示，全反射玻璃三棱镜的折射率n=，一束光线垂直于ac边从点O射入棱镜，现在让入射光线绕O点旋转改变入射方向，以下结论正确的是（ ）A若入射光线从图示位置顺时针旋转，则折射光线将从ab边射出且向右移动B若入射光线从图示位置顺时针旋转，则折射光线将会从ab、bc两边射出C若入射光线从图示位置逆时针旋转，则折射光线将从ab边射出且向左移动D若入射光线从图示位置逆时针旋转，则折射光线将从bc边射出且向下偏转移动答案：BD44.2008年奥运会上，光纤通信网将覆盖所有的奥运场馆，为各项比赛提供安全、可靠的通信服务，光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输若采用的光导纤维是由内芯和包层两层介质组成，下列说法正确的是（ ）A内芯和包层折射率相同，折射率都大B内芯和包层折射率相同，折射率都小C内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D内芯和包层折射率不同，包层折射率较小答案：D45如图所示，MN是位于水平平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab 与屏平行，由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上，在竖直平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带，当玻璃砖转动角度大于某一值，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失，有关彩色光的排列顺序和最先消失的色光是（ ）A左红右紫，红光 B左红右紫，紫光C左紫右红，红光 D左紫右红，紫光答案：B46酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定的距离之外，地面显得格外的明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退对此现象的正确解释是（ ）A同海市属楼的光学现象具有相同的原理，是由于光的全反射作用造成的B.“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射答案：AD第四讲 光的色散47一束含有红色和紫色两种频率的复色光斜射到平行玻璃砖上，下图中画出了出射光线的方向，其中可能正确的是（ A ）48如图所示，用三块完全相同的平板玻璃组成一等边三角形，一束单色光由AB面入射，由AC面射出，则以下说法正确的是（ ）A射出光线方向与入射光线平行B射出光线向顶角偏折C射出光线会发生色散D射出光线向底边偏折49如图所示，MN是暗室墙上的一把直尺，一束宽度为a的平行白光垂直射向MN，现将一横截面积是直角三角形（顶角A为300）的玻璃三棱镜放在图中虚线位置，且使其截面的直角边AB与MN平行，则放上三棱镜后，射到直尺上的光将（ ）A.被照亮部分下移B.被照亮部分的宽度不变C.上边缘呈紫色，下边缘呈红色D.上边缘呈红色，下边缘呈紫色答案：AD50某种色光，在真空中的频率为，波长为，光速为c，射入折射率为n的介质中时，下列关系中正确的是（ ）A.速度是c，频率为，波长为B.速度是c/n,频率为n，波长为/nC.速度是c/n,频率为，波长为/nD.速度是c/n,频率为，波长为答案：C51如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互相平行，则（ ）A. a光的频率高B. b光的波长大C. a光穿过三棱镜的时间短D. b光穿过三棱镜的时间短
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