高中物理 第四章 光的波动性 4.6 全反射与光导纤维 4.7 激光每课一练 沪科版选修3-4.doc

4.6 全反射与光导纤维 4.7 激光基础题1关于全反射，下列说法中正确的是()a发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线b光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射c光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射d水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射答案cd解析光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度后，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射，故a、b错误，c正确；光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面发生了全反射，即反射光增强，透射光减弱，使气泡看起来特别亮，d正确2已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是()a从水晶射入玻璃 b从水射入二硫化碳c从玻璃射入水中 d从水射入水晶答案c解析本题考查发生全反射的条件，光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，从水晶射入玻璃、从水射入二硫化碳、从水射入水晶都是从光疏介质射入光密介质，都不可能发生全反射，故a、b、d错误，从玻璃射入水中是从光密介质射入光疏介质，有可能发生全反射，故c正确3如图1所示，abcd是平面平行的透明玻璃砖，ab面和cd面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面和界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，则()图1a只要入射角足够大，光线在界面 上可能发生全反射现象b只要入射角足够大，光线在界面 上可能发生全反射现象c不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象d不管入射角多大，光线在界面 上都不可能发生全反射现象答案cd解析在界面光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不会发生全反射现象，选项c正确，a错误；在界面光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面和界面平行，光由界面进入玻璃后再达到界面，在界面上的入射角等于在界面上的折射角，入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项d也正确，b错误4在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为97的倒立圆锥里，这是因为()a水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中b水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于48.5c水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中d水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼中答案b解析水面上方的所有景物只出现在顶角为97的倒立圆锥里，这是由于水的临界角为48.5，光由空中射入水中时，最大折射角为48.5，不能发生全反射；当光由水中射向空中时有可能发生全反射现象，故b正确，a、c、d错5.空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图2所示方框内有两个折射率n1.5的玻璃全反射棱镜下列选项中给出了两棱镜四种放置方式的示意图其中能产生如图所示效果的是()图2答案b解析四个选项产生光路效果如下图：由图可知b项正确6以下说法中正确的是()a激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性b由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象c光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物d普通照相技术所记录只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息答案acd7(2014新课标34(2)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为r的半圆，ab为半圆的直径，o为圆心，如图3所示，玻璃的折射率为n.图3()一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在ab上的最大宽度为多少？()一细束光线在o点左侧与o相距r处垂直于ab从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置答案见解析解析()在o点左侧，设从e点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角，则oe区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图由全反射条件有sin 由几何关系有oersin 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l2oe联立式，代入已知数据得lr()设光线在距o点r的c点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系及式和已知条件得60光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由g点射出，如图，由反射定律和几何关系得ogocr射到g点的光有一部分被反射，沿原路返回到达c点射出能力题8在战争爆发时，某方欲用激光器击毁位于地平线上方的敌方空间站，则应将激光器()a瞄高些b瞄低些c沿视线直接瞄准d若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些答案c解析空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路可逆，两者的光路相同因此，a、b错，c对d选项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知应瞄低些方能射中，故d错9某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率开始玻璃砖的位置如图4中实线所示，使大头针p1、p2与圆心o在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心o缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察p1、p2的像，且p2的像挡住p1的像如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失此时只须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率n_.图4答案玻璃砖直径边绕o点转过的角度解析若半圆形玻璃砖转过角时在半圆形玻璃砖直径一侧恰好看不到p1、p2的像，那么此时恰好发生了全反射如图所示，过p1、p2的光线在玻璃砖内的入射角为，在空气中折射角为90，根据折射定律得n，只要测出，就可求出玻璃砖的折射率10如图5所示，abc是一块用折射率n2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为r的圆弧，ac边与bc边垂直，aoc60.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab的外表面只有一部分是亮的，其余是暗的求发亮部分的弧长是多少？图5答案r解析假定光线mn射到ab界面上时恰好发生了全反射，则mn上方的光线一定在界面ab上发生了全反射，因此只有射到界面nb上的光线才能射出玻璃，界面nb部分是亮的由sin c，得c30.由几何关系知30，所以弧nb的长度：s2rr.11一足够深的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为h，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光线以30入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105，如图6所示求：图6(1)这种液体的折射率；(2)液体表面亮斑的面积答案(1)(2)h2解析(1)由于反射光线与折射光线的夹角为105，入射角i30，则折射角r45；n.(2)sin c，c45所以亮斑的半径rh，亮斑面积sr2h2.12.如图7所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由mn端面的中点垂直射入，恰好能在弧面ef上发生全反射，然后垂直pq端面射出图7(1)求该玻璃棒的折射率(2)若将入射光向n端平移，当第一次射到弧面ef上时_(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射答案(1)(2)能解析(1)如图所示，单色光照射到ef弧面上时恰好发生全反射，由全反射的条件可知c45由折射定律得n联立式解得n(2)当入射光向n端移动时，光线在ef面上的入射角将增大，所以能发生全反射探究与拓展题13一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记p离水面的高度为h10.6 m，尾部下端q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s10.8 m处有一浮标，示意图如图8所示一潜水员在浮标前方s23.0 m处下潜到深度为h24.0 m时，看到标记p