【步步高】2014高考物理大一轮复习 12.3 光的折射 全反射.doc

12.3光的折射全反射图12311华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，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1231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中正确的是 ()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解析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错选A.本题容易答案A2频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图1232所示，下列说法正确的是 ()图1232A单色光1的波长小于单色光2的波长B在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角解析由题图可知，光线1的折射率大，频率高，波长小，在介质中传播速度小，因而产生全反射的临界角小选项A、D正确，B错误设玻璃板的宽度为d，由n，在玻璃板中传播的距离l，传播的速度v，所以光在玻璃板中传播的时间t，光线1的折射角小，所经历的时间应该长，选项C错误答案AD图12333如图1233所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，Rr.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则()An可能为 Bn可能为2Ct可能为 Dt可能为解析只经过两次全反射可知第一次入射角为45，反射光路图如图所示根据全反射可知临界角C45，再根据n可知n；光在透明柱体中运动路程为L4r，运动时间为t，则t，C、D错误，A、B正确答案AB4实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长的变化符合科西经验公式：nA，其中A、B、C是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图1234所示，则 ()图1234A屏上c处是紫光 B屏上d处是红光C屏上b处是紫光 D屏上a处是红光解析可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a为红光，而紫光折射率最大，所以d为紫光答案D5如图1235所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC和A1B1C1，AA130，AC面和A1C1面平行，且A、B1、C1在一条直线上，放置在空气中，一单色细光束O垂直于AB面入射，光线从右面的三棱镜射出时，出射光线方向与入射光线O的方向_(填“平行”或“不平行”)若玻璃的折射率n，AC1两点间的距离为d，光线从右面的三棱镜A1B1面上的b点(图上未画)射出，则a、b两点间的距离s_.图1235解析AC与A1C1间的空气相当于平行板玻璃砖，光线穿过平行板玻璃砖，出射方向与原入射方向平行sin nsin 30，dce3030，dec30，abdcos 30d.答案平行d6如图1236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端面射出求该玻璃棒的折射率图1236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”)发生全反射解析如图所示单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得C45由折射定律得n联立式得n答案能图12377在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯视图如图1237所示，O为半圆的圆心甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率，进行了如下实验他们分别站在A、O处时，相互看着对方，然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动，到达B、C处时，甲刚好看不到乙已知半圆柱体的半径为R，OC0.6R，BCOC，则半圆柱形透明物体的折射率为多少？解析设OBC，透明物体的折射率为n，则sin 0.6，sin ，n.答案8一束光波以45的入射角，从AB面射入如图1324所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n.试求光进入AB面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路解析sin r，r30图1238由sin C，得C45.光在AC面发生全反射，并垂直BC面射出答案r30光路图如下图12399. 如图1239所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_(2)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，由此测得玻璃砖的折射率将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)答案(1)l1和l3n(2)偏大图1231010用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图12310所示(1)在本题的图上画出所需的光路(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，_，在图上标出它们(3)计算折射率的公式是_解析(1)如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O.则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上注明入射角1和折射角2，并画出虚线部分，用量角器量出1和2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)(3)n；(或因为sin 1，sin 2，则n)答案见解析图1231111如图12311所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃(上、下表面平行)的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光关于这两束单色光，下列说法中正确的是 ()A此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角C在此玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度D用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光的干涉条纹间距比b光的宽解析本题考查光的折射根据n，1为入射角，2为折射角，可知玻璃对a光折射率大，故A选项错误；由临界角公式sin C，可知折射率大的临界角小，故B选项正确；由n得v，折射率大的传播速度小，故C选项错误；根据光的频率越大，折射率越大，对应光的波长越短，所以a光波长短；再根据条纹间距x，故知a光的干涉条纹间距比b光的窄，故D选项错误答案B12麦克斯韦在1865年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图像如图12312甲所示，求该光波的频率(2)图乙表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线光线a在玻璃砖中的光路已给出画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数图12312解析(1)设光在介质中的传播速度为v，波长为，频率为f，则fv联立式得f从波形图上读出波长4107m，代入数据解得f51014Hz答案(1)51014Hz(2)光路图如图所示图1231313一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，示意如图12313所示一潜水员在浮标前方s3.0 m处下潜到深度为h24.0 m时，看到标记刚好被浮标挡住，