《步步高》2014高考物理大一輪復(fù)習(xí)講義【配套word版文檔】第3課時(shí)光的折射全反射資料

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1、第3課時(shí)光的折射全反射 【考綱解讀】1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律 .2.掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單 的計(jì)算. 題組扣點(diǎn),深度思考  以題帶點(diǎn)深入理解概念規(guī)律 基礎(chǔ)知識(shí)題組 1 .［折射定律的應(yīng)用］觀察者看見太陽從地平線升起時(shí)，關(guān)于太陽位置的下列敘述中正確的 A .太陽位于地平線之上 B.太陽位于地平線之下 C.太陽恰位于地平線 D.大氣密度不知，無法判斷 答案 B 解析 太陽光由地球大氣層外的真空射入大氣層時(shí)要發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，折射角 小于入射角，折射光線進(jìn)入觀察者的眼睛，觀察者認(rèn)為光線來自它的反向延長(zhǎng)線.這樣 使得太陽

2、的實(shí)際位置比觀察者看見的太陽位置偏低. 2 .［折射定律與折射率的理解和應(yīng)用 ］如圖1所示，光線以入射角 以從 空氣射向折射率n =寸2的玻璃表面. 自、 (1)當(dāng)入射角 以=45。時(shí)，求反射光線與折射光線間的夾角 a 1 (2)當(dāng)入射角以為何值時(shí)，反射光線與折射光線間的夾角 0= 90 ? 圖1 答案 (1)105 (2)arctan 陋 解析 ⑴設(shè)折射角為力,由折射定律snT =門得$所生=^101 =嗎紂=工所以，(2= sin (2 n 42 2 30. 因?yàn)?k =a=45,所以 0= 180 —45 —30 = 105. (2)因?yàn)?由+ (2=90,所以，s

3、in 偽=sin (90 —6)=cos 6 = cos 6 由折射定律得 tan R = 9) = arctan 巾. 3 .［全反射問題分析］很多公園的水池底都裝有彩燈，當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從 水中斜射向空氣時(shí)，關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是 答案 C 解析 紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，所以藍(lán)光發(fā)生全反射的臨界角較 紅光小，藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí)，紅光不一定發(fā)生，故只有 C正確. 4 .［光的色散現(xiàn)象分析］(2011大綱全國(guó)16)雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散 而形成彩虹.設(shè)水滴是球形的，圖 2中的圓代表水滴過球心的截面，入

4、 射光線在過此截面的平面內(nèi), a、 b、 c、 d代表四條不同顏色的出射光線, 太陽光 則它們可能依次是 A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光 B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光 C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光 D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光 答案 B 解析 由可見光的折射率知，紅、橙、黃、 綠、藍(lán)、靛、紫七種色光的折射率依次增大, 由題圖知a-d折射率依次減小，故 A、 C、D錯(cuò)，B對(duì). 【考點(diǎn)梳理】 折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向改變的現(xiàn)象. 2. 折射定律 (1)內(nèi)容：如圖3所示，折射光線與入射光線、 法線處在同一平面內(nèi), 折射光

5、線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)； 入射角的正弦與折射角 的正弦成正比. .s. sin1 ⑵表達(dá)式：sn忑=n. R 空氣 水 ⑶在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的. 3. 折射率 (1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量. ⑵定義式：門=黑 (3)計(jì)算公式：n = c，因?yàn)関

6、只剩下反射光. 一』，，，、―『 ，一 1 5 .臨界角：折射角等于 90。時(shí)的入射角，用 C表小，sin C = -. 6 .光的色散 (1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象. (2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列. (3)光的色散現(xiàn)象說明： ①白光為復(fù)色光； ②同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢. (4)棱鏡 ①含義：截面是三角形的玻璃儀器,可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一 介質(zhì)中的折射率不同. ②三棱鏡對(duì)光線的作用：改變

7、光的傳播方向，使復(fù)色光發(fā)生色散. 規(guī)律方法題組 5.［光傳播路徑的確定方法］如圖4所示是一種折射率 n= 1.5的棱鏡, 現(xiàn)有一束光線沿 MN的方向射到棱鏡的 AB界面上，入射角的正 弦值為sin i= 0.75.求： (1)光在棱鏡中傳播的速率； (2)通過計(jì)算說明此束光線射出棱鏡后的方向并畫出光路圖 (不考 慮返回到AB面上的光線). 答案見解析 解析 (1)由 n =)得 v = n = 2x 108 m/s (2)設(shè)光線進(jìn)入棱鏡后的折射角為 r,由*=n，得sin r = sinJ=0.5, r=30,光線射到 sin ? n BC界面時(shí)的入射角ii=90?！?5。

8、= 45 由于sin 45 > %所以光線在 課堂探究,考點(diǎn)突破 先做后聽其網(wǎng)探究更律方法 BC邊發(fā)生全反射，光線沿DE方向射出棱鏡后的方向與 AC 邊垂直，光路圖如圖所示. 【方法提煉】確定光線的方法 1 .先確定光線在界面上的入射點(diǎn)，然后再找光線通過的另外一個(gè)點(diǎn)，通過兩點(diǎn)確定光線. 2 .根據(jù)折射定律計(jì)算折射角， 確定折射光線.當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)， 應(yīng)注意是否 發(fā)生全反射. 考點(diǎn)一折射定律的理解與應(yīng)用 解決光的折射問題的一般方法: (i)根據(jù)題意畫出正確的光路圖. (2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，確定入射角和折射角.

9、 (3)利用折射定律建立方程進(jìn)行求解. C=60, P為垂直于直線 BC的光 【例1】如圖5所示，ABCD為一直角梯形棱鏡的截面，/ 屏，現(xiàn)用一寬度等于 AB邊的單色平行光束垂直射向 AB面，經(jīng)棱鏡折射后在屏 P上形 2 成寬度等于2AB的一條光帶，求棱鏡的折射率. 3 解析 光路圖如圖所示，根據(jù)題意有 『02= 30, FC =1 AB 3 則芾=1 AB 3 根據(jù)幾何關(guān)系有 —— — 3 DE = CE tan 30 = AB tan 30 = AB 3 3 在4DEF中，tan&十，解得 比=30 DE 3 由折射定律可得n =

10、 sin（.e2t %），解得n = V3 sin a 答案二3 【突破訓(xùn)練1】如圖6所示，在坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)有一橫截面 為四分之一圓周的柱狀玻璃體 OPQ, OP=OQ=R, 一束單 色光垂直O(jiān)P面射入玻璃體，在OP面上的入射點(diǎn)為 A, OA R =R，此單色光通過玻璃體后沿 BD方向射出，且與x軸交 于D點(diǎn)，OD =43R,求該玻璃的折射率. 答案 ，3 解析 作光路圖如圖所示.在 PQ面上的入射角 sin LOAT，0i= 300 OB 2 由幾何關(guān)系可得 生=60。 折射率n = S^ 考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用 1 .在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的

11、反射定律；光路均是可逆的. 2 .當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中, 只發(fā)生反射，不發(fā)生折射.當(dāng)折射角等于 90。時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光了. 3 .全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解： 當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)， 在入射角逐漸增 C 大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱， 當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)， 折射光的能量已經(jīng)減弱為零， 這時(shí)就發(fā) 生了全反射. 【例2】如圖7所示為用某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面 圖，圓弧CD為半徑為R的四分之一的圓周，圓心為 O,光線 日 從AB面上的某點(diǎn)入射，入射角 自= 45。

12、，它進(jìn)入棱鏡后恰好以 臨界角射在BC面上的。點(diǎn). (1)畫出光線由AB面進(jìn)入棱鏡且從 CD弧面射出的光路圖; (2)求該棱鏡的折射率n； (3)求光線在該棱鏡中傳播的速度大小 v(已知光在空氣中的傳播速度 c= 3.0X108 m/s). 解析 (1)光路圖如圖所示. (2)光線在BC面上恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界角 C sin C = ~, cos C=>. n n 光線在AB界面上發(fā)生折射，折射角 & =90—C,由幾何關(guān)系得 sin 02= cos C, 由折射定律得廿元 由以上幾式聯(lián)立解得 n = \6 ⑶光速 v = n = V

13、6>< 108 m/s 答案 (1)見解析圖 (2)-26 (3)\6X 108 m/s 【突破訓(xùn)練2為測(cè)量一塊等腰直角三棱鏡 ABD的折射率，用一束激 光沿平行于BD邊的方向射向直角邊 束進(jìn)入棱鏡后射到另一直角邊 AD邊時(shí)，剛好能發(fā)生全反射.該 AB邊，如圖8所示.激光 圖8 棱鏡的折射率為多少? 答案-26 解析 作出法線如圖所示 n=sn^5-,n = ,，C+r=90。 sin r sin C sin 45 cos C sin C 解得 tan C=>J2, sin C=興,n =乎. 考點(diǎn)三光路控制問題分析 1.玻璃磚對(duì)光路的控制 兩平面平行的玻璃

14、磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移，如圖 9所示.  2.三棱鏡對(duì)光路的控制 （i）光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折，偏折角為 所示. a如圖io 圖10 （2）光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折. ⑶全反射棱鏡（等腰直角棱鏡），如圖11所示. 甲 乙 圖11 （如圖11 （如圖11乙）, ①當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時(shí)，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出 甲）? ②當(dāng)光線垂直于斜邊射入時(shí)，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出 入射光線和出射光線互相平行. 特別提醒 不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同，發(fā)生全

15、反射 現(xiàn)象的臨界角也不同. 【例3 如圖12所示，MNPQ是一塊截面為正方形的玻璃磚，正方形的 邊長(zhǎng)為30 cm,有一束很強(qiáng)的細(xì)光束 AB射到玻璃磚的 MQ面上， 入射點(diǎn)為B,該光束從B點(diǎn)進(jìn)入玻璃磚后再經(jīng) QP面反射沿DC方 向射出.其中B為MQ的中點(diǎn)，ZABM =30, PD = 7.5 cm, Z CDN = 30.試在原圖上準(zhǔn)確畫出該光束在玻璃磚內(nèi)的光路圖，并求出該 圖12 玻璃磚的折射率. 解析 找出B點(diǎn)關(guān)于界面 QP的對(duì)稱點(diǎn) 巳連接ED交QP于F 點(diǎn)，即光束在 F點(diǎn)發(fā)生反射，所以其光路圖如圖所示. 由幾何關(guān)系得 DE =、302+ （15+7.5 2 cm =37.5

16、cm ..DP + QE s" &= de = 0.6 由折射定律得廿慧=1.44. 答案見解析圖 1.44 【突破訓(xùn)練 3 如圖13是透明圓柱介質(zhì)的橫截面， C、D為圓上兩點(diǎn).一 _一個(gè) 束單色光沿BC方向入射，從 D點(diǎn)射出.已知/ COD = 90, / BCO ^f\/ =120。. ⑴求介質(zhì)的折射率； 圖13 (2)改變/ BCO的大小，能否在介質(zhì)的內(nèi)表面發(fā)生全反射？ 答案⑴當(dāng)(2)不能 解析 (1)作出光路圖如圖，由幾何關(guān)系知 -6。, 3= 45。；折射率n儕=坐 (2)由光路可逆可知，光不可能在介質(zhì)內(nèi)表面發(fā)生全反射. 學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng) 加

17、搔審題與建模指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)科解題能力 54.平行板玻璃磚模型的分析 物理模型構(gòu)建 【例4 如圖14所示，兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡 ABC置于空氣 中，兩者的AC面相互平行放置，由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束 平行于BC面從P點(diǎn)射入，通過兩棱鏡后，變?yōu)閺?a、b兩點(diǎn) 射出的單色光，對(duì)于這兩束單色光 ( ) A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光大 圖14 B.從a點(diǎn)射出的為紅光，從 b點(diǎn)射出的為藍(lán)光 C.從a、b兩點(diǎn)射出的單色光不平行 D.從a、b兩點(diǎn)射出的單色光仍平行，且平行于 BC 解析 由玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率較大, 可知A選項(xiàng)正確.由偏折程度可知 B選項(xiàng)正確.對(duì)

18、 于C、D二選項(xiàng)，我們應(yīng)首先明白，除了題設(shè)給出的兩個(gè)三棱鏡外，二者之間又形成一 個(gè)物理模型一一平行玻璃磚(不改變光的方向，只使光線發(fā)生側(cè) 移).中間平行部分只是使光發(fā)生了側(cè)移.略去側(cè)移因素，整體 來看，仍是一塊平行玻璃板，AB// BA.所以出射光線仍平行. 作 出光路圖如圖所示，可知光線 Pc在P點(diǎn)的折射角與光線 ea在a點(diǎn)的入射角相等，據(jù)光 路可逆，則過a點(diǎn)的出射光線與過 P點(diǎn)的入射光線平行.由此， D選項(xiàng)正確. 答案 ABD 屢屋時(shí)碰到的兩面平行的玻璃磚往往是清清楚楚 畫出來的，是“有形”的， 錚乙折射率大于周圍介質(zhì)的折射率，這時(shí)光線的側(cè)移方向也是我們熟悉的. 而該題

19、 中，未知介質(zhì)形成的兩面平行的 “玻璃磚”并未勾勒出來，倒是其兩側(cè)的介質(zhì) （三棱鏡） 被清楚地勾勒出來了， 而且前者的折射率未必大于后者. 這就在一定程度上掩蓋了兩面 平行的“玻璃磚”的特征.因此我們不僅要熟悉光學(xué)元件的光學(xué)特征， 而且要會(huì)靈活地 運(yùn)用，將新的情景轉(zhuǎn)化為我們熟知的模型. 【突破訓(xùn)練4 頻率不同的兩束單色光 1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入 空氣 玻璃板卜 一厚玻璃板后，其光路如圖 15所示，下列說法正確的是 （ ） ― A .單色光1的波長(zhǎng)小于單色光 2的波長(zhǎng) B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光 2的傳播速度 圖15 C.單色光1垂直通過玻璃板所需的

20、時(shí)間小于單色光 2垂直通過玻璃板所需的時(shí)間 D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光 2從玻璃到空氣的全反射臨界角 答案 AD 解析 本題考查光的色散、全反射現(xiàn)象、光速和折射率之間的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn).由圖知單 色光1在界面折射時(shí)的偏折程度大，則單色光 1的折射率大，因此單色光 1的頻率大于 單色光2的頻率，那么單色光 1的波長(zhǎng)就小于單色光 2的波長(zhǎng)，A項(xiàng)對(duì)；由n = c知，折 v 射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小，當(dāng)單色光1、2垂直射入玻璃時(shí)，二者通過玻璃 板的路程相等，此時(shí)單色光 1通過玻璃板所需的時(shí)間大于單色光 2的，B、C項(xiàng)都錯(cuò)； 由sin C= 【高考題組】

21、 （2012天津理綜6）半圓形玻璃磚木It截面如圖 16所示，AB為直徑，O ――飛 點(diǎn)為圓心.在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于 AB射 ， j 入玻璃磚，兩入射點(diǎn)到O的距離相等.兩束光在半圓邊界上反射和 * 折射的情況如圖所示，則 a、b兩束光 （ ） 圖16 A .在同種均勻介質(zhì)中傳播， a光的傳播速度較大 及單色光1的折射率大知，D項(xiàng)對(duì). n 高考模擬,提能訓(xùn)練 走近高考檢測(cè)謠童效果提升解題能力  B .以相同的入射角從空氣斜射入水中， b光的折射角大 C.若a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，則 b光也一定能 D.分別通過同一雙縫干涉裝置， a光的相鄰亮

22、條紋間距大 答案 ACD 解析 由題圖可知，b光發(fā)生了全反射，a光沒有發(fā)生全反射，即a光發(fā)生全反射的臨界 角Ca大于b光發(fā)生全反射的臨界角 Cb,根據(jù)sin C=1n，知a光的折射率較小，即&＜nb, 根據(jù)n=c,知va＞vb,選項(xiàng)A正確；根據(jù)n=snT,當(dāng)@相等時(shí)，明〉出，選項(xiàng)B錯(cuò)誤; v sin 能 光的折射率越大，頻率越高，波長(zhǎng)越小，即 由＜忖%＞淅因此a光照射金屬表面時(shí)能發(fā) 生光電效應(yīng)，則 b光也一定能，選項(xiàng) C正確；根據(jù)條紋間距公式 Ax=［入知，通過同一 雙縫干涉裝置時(shí) a光的相鄰亮條紋間距較大，選項(xiàng) D正確. 2. （2011福建理綜14）如圖17所示，半圓形玻璃磚置

23、于光屏 PQ的 p 左下方.一束白光沿半徑方向從 A點(diǎn)射入玻璃磚，在 O點(diǎn)發(fā)生 / 反射和折射，折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶.若入射點(diǎn)由 A向 ? B緩慢移動(dòng)，并保持白光?&半徑方向入射到 O點(diǎn)，觀察到各色 個(gè)/ : \7 光在光屏上陸續(xù)消失.在光帶未完全消失之前，反射光的強(qiáng)度 , 變化以及光屏上最先消失的光分別是 （ ） 圖17 A.減弱，紫光 B.減弱，紅光 C.增強(qiáng)，紫光 D.增強(qiáng)，紅光 答案 C 解析 因n紅＜n紫，再由臨界角公式 sin C = 可得，C紅〉C紫，因此當(dāng)增大入射角時(shí)，紫 n 光先發(fā)生全反射，紫光先消失，且當(dāng)入射光的入射角逐漸增大時(shí)，折射光強(qiáng)度會(huì)逐漸減

24、弱， 反射光強(qiáng)度會(huì)逐漸增強(qiáng)，故應(yīng)選 C. 圖18 3. （2009浙江理綜18）如圖18所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面 ABC 的單色光從空氣射向 E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn).已知入射方向與邊 AB的 夾角為 仁30, E、F分別為邊 AB、BC的中點(diǎn)，則 （ ） a.該棱鏡的折射率為V3 B .光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小 D .從F點(diǎn)出射的光束與入射到 E點(diǎn)的光束平行 MSA 對(duì)；由 sin 答案 AC 解析 由幾何關(guān)系可得入射角 a=60。，折射角€2=30 C=1,臨界角C>30。,故在F點(diǎn)不發(fā)生全反射,B錯(cuò)；由n = （ 二 T知光進(jìn)入棱鏡波長(zhǎng)

25、變 小，C對(duì)；F點(diǎn)出射的光束與 BC邊的夾角為30,與入射光線不平行， C. 【模擬題組】 4. 高速公路上的標(biāo)牌常用“回光返照膜”制成，夜間行車時(shí)，它能將車燈 照射出去的光逆向返回， 標(biāo)志牌上的字特別醒目， 這種“回光返照膜” 是用球體反射原件制成的.如圖 19所示，返照膜內(nèi)均勻分布著直徑為 10 的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為 V3,為使入射的車燈光線經(jīng)玻 璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射的 入射角是 （ ） A. 60 B. 45 C, 30 D. 15 答案 A 解析 設(shè)入射角為i,折射角為以作出光路圖如圖所示，因?yàn)槌錾涔? 線恰好和入射光線平

26、行， 所以i =2。，根據(jù)折射定律，n = nL =皿々= sin 0 sin 0 D錯(cuò)；故選A、 圖19 43,所以0= 30 , i = 2 0= 60 ,選項(xiàng) A正確. 5.如圖20所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角/ AOB _ 金 = 60.一束平行于角平分線 OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA .二/<、\ 折射的光線恰平行于 OB,以下對(duì)介質(zhì)的折射率值及折射光線中 y 恰好射到M點(diǎn)的光線能不能發(fā)生全反射的說法正確的是 （ ） 日 A.毒，不能發(fā)生全反射 圖20 bJ3,能發(fā)生全反射 C.2F，不能發(fā)生全反射 3 D.平，能發(fā)生全反射 3 答案

27、A 解析 畫出光路圖，并根據(jù)幾何關(guān)系標(biāo)出角度，如圖所示.由 \ 今 圖可知，介質(zhì)的折射率n=sn6r*；因?yàn)閟in 30 =1沖」三yPX sin 30 2 3 n ,一『必 = sin C,所以折射光線中恰好射到 M點(diǎn)的光線不能發(fā)生全反 射，選項(xiàng)A正確. 練出高分 （限時(shí)：30分鐘） ?題組1光的折射現(xiàn)象與光的色散 1 . （2011安徽15）實(shí)驗(yàn)表明，可見光通過三棱鏡時(shí)各色光的折射率 n隨波長(zhǎng)入的變化符合科 西經(jīng)驗(yàn)公式：n = A+-B2 + C4,其中A、B、C是正的常量.太陽光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散 的情形如圖1所示，則 （ ） 圖1 A.屏上c處

28、是紫光 B.屏上d處是紅光 C.屏上b處是紫光 D.屏上a處是紅光 答案 D 解析 可見光中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，折射率最小，折射程度最小，所以 a為紅光，而紫光折 射率最大，所以d為紫光. 2 .紅光與紫光相比 （ ） A.在真空中傳播時(shí)，紫光的速度比較大 B.在玻璃中傳播時(shí)，紅光的速度比較大 C.玻璃對(duì)紅光的折射率較紫光的大 D.從玻璃到空氣的界面上，紅光的臨界角較紫光的大 答案 BD 解析 因?yàn)楦鞣N色光在真空中的傳播速度均為 3X108 m/s,所以A錯(cuò)誤.因?yàn)椴Ａ?duì)紅 光的折射率較玻璃對(duì)紫光的折射率小，根據(jù) v = 得紅光在玻璃中的傳播速度比紫光大， n 所以B正確

29、，C錯(cuò)誤.根據(jù)公式sin 0=1得紅光的臨界角比紫光的大， D正確. n 3 .已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為 。，則 （ ） 1 A .該介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率等于 — sin u B.此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于 c sin 9（c為真空中的光速）  C.此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的 sin。倍 D.此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的 1 sin 0 答案 ABC 解析 介質(zhì)對(duì)該單色光的臨界角為 以它的折射率 1 n = ^A項(xiàng)正確；此單色光在介質(zhì) c ?八 c 丁語 、v c sin 9 、. k? 中的傳播速度和波長(zhǎng)分別為 v

30、=n=csin e, B 正確；入 =%= 7r =依「e,所以入：k = sin。： 1,故C項(xiàng)正確；而光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無關(guān)，故 D項(xiàng)錯(cuò)誤. 4 .如圖2所示，紅色細(xì)光束a射到折射率為 血的透明球表面，入射角為45。， 在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后， 從球面射出的光線為 b,則入射光線a與出 射光線b之間的夾角a為 （ ） 碣灰一七/ A . 30。 B . 45 片 C. 60 D, 75 答案 A 圖2 5 . 一束光從空氣射入折射率 n = ^2的某種玻璃的表面，則 （ ） A.當(dāng)入射角大于45。時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象 B.無論入射角多大，折射角都不會(huì)

31、超過 45 C.欲使折射角等于 30,應(yīng)以45角入射 D.當(dāng)入射角等于arctan42時(shí)，反射光線恰好跟折射光線垂直 答案 BCD 解析 對(duì)B項(xiàng)可以從光的可逆性考慮， 即光線從介質(zhì)射向空氣， 入射 角為45。時(shí)，折射角為90。，反之，折射角不會(huì)超過45。，所以B正確; 由 sin % = si； &,當(dāng) &=30, n = {2時(shí)，&=450, C 正確；如圖所示， / 1 = arctan也，若反射光線與折射光線垂直， 則/ 3= / 4= 90 - / 2, sin / 3=警0 =乎，sin Z3 = cos Z2=cos /1=當(dāng),與已知條件相符，故 D正確.由于光線從光疏

32、 介質(zhì)射入向光密介質(zhì)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故 A錯(cuò)誤. ?題組2光的全反射 6.公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈，在晚上觀察不同顏色彩燈的深度 和水面上被照亮的面積，下列說法正確的是 （ ） A .紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較小 B.紅燈看起來較深，紅燈照亮的水面面積較小 C.紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較大 D.紅燈看起來較深，紅燈照亮的水面面積較大 答案 D 解析 光從水里射入空氣發(fā)生折射，入射角相同時(shí)，折射率越大，折射角越大，從水面 上看光源越淺，紅燈發(fā)出的紅光的折射率最小，看起來最深；設(shè)光源的深度為 d,光的 臨界角為C,則光能夠照

33、亮的水面面積大小為 S= Mdtan C）2,可見， 臨界角越大，照亮的面積越大，各種色光中，紅光的折射率最小，臨 " 界角最大，所以紅燈照亮的水面面積較大，選項(xiàng) D正確. 7.如圖3所示，MN是位于豎直平面內(nèi)的光屏，放在水平面上的半圓柱 ‘ 飛 ’ 形玻璃磚的平面部分 ab與屏平行.由光源 S發(fā)出的一束白光從半圓沿半徑射入玻璃磚， 通過圓心O再射到屏上.在水平面內(nèi)以O(shè)點(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚， 在光 屏上出現(xiàn)了彩色光帶.當(dāng)玻 圖3 璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失.有關(guān)彩色的 排列順序和最先消失的色光是 A.左紫右紅，紫光 B.左

34、紅右紫，紫光 C.左紫右紅，紅光 D.左紅右紫，紅光 答案 B 解析 如圖所示，由于紫光的折射率大，故在光屏 MN上是左紅右 紫，并且是紫光最先發(fā)生全反射，故選項(xiàng) B正確. 8. 圖4 某物理興趣小組用實(shí)驗(yàn)探究光的色散規(guī)律， 他們將半圓形玻璃磚放在豎 直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個(gè)很大的光屏 P,讓一復(fù)色光束 SA射向 玻璃磚的圓心 。后，有兩束單色光a和b射向光屏P,如圖4所示.他 們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了以下四個(gè)猜想，你認(rèn)為正確的是 （ ） A .單色光a的波長(zhǎng)小于單色光 b的波長(zhǎng) B .在玻璃中單色光 a的傳播速度大于單色光 b的傳播速度 C.單色光a通過玻璃磚所需的時(shí)

35、間大于單色光 b通過玻璃磚所需的時(shí)間 D.當(dāng)光束SA繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，在光屏 P上最早消失的是 a光 答案 B v= c可知，B正確；由于 n 1 一 sin C =-可知，D錯(cuò)誤. n 解析 本題考查光學(xué)的相關(guān)知識(shí).卞!!據(jù)光的折射定律可知 a光的折射率小于b光的折射 率，則a光的頻率小于b光的頻率，由 入=c可知，A錯(cuò)誤；由 R 復(fù)色光在玻璃磚中傳播距離相同，根據(jù) t=R可知，C錯(cuò)誤；由 v 9.為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學(xué)在半徑為 r的圓形軟 木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖 5所示.已知水的折射率為 4,為了保證表演

36、成功（在水面上看不到大頭針）,大頭針末端 3 離水面的最大距離 h為 （ ） A.^7r 4 B.0 3 3 C.4r 答案 A 解析只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，從水 =乎r,選項(xiàng)A對(duì) 3 10.如圖6所示，直角三角形ABC為一三棱鏡的橫截面，/A=30. 一束單色光從空氣射向 BC上的E點(diǎn)，并偏折到 AB上的F 點(diǎn)，光線EF平行于底邊AC.已知入射光與BC邊的夾角為0 =30。.試通過計(jì)算判斷光在 F點(diǎn)能否發(fā)生全反射. 圖6 面上就看不到大頭針，如圖所示，根據(jù)圖中幾何關(guān)系有 sin C = 3 一 *所以

37、h 1 n r r2+h2 答案能 解析 由幾何關(guān)系知，光線在 BC界面的入射角01=60,折射角02=30 根據(jù)折射定律得n = sin 6 sin 60 sin 和 sin 30 Q3>C,所以光線在F點(diǎn)能發(fā)生全反射. 界面的入射角 由幾何關(guān)系知，光線在 AB界面的入射角為例=60 而棱鏡對(duì)空氣的臨界角 C的正弦值sin C=1 = ^