高中物理 第十三章 光 2 全反射成长训练 新人教版选修3-4.doc

2 全反射主动成长夯基达标1.在空气与水的交界面处发生全反射的条件是（ ）a.由空气射入水中，入射角足够大 b.由空气射入水中，入射角足够小c.由水中射入空气，入射角足够大 d.由水中射入空气，入射角足够小思路解析：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象.发生全反射的条件为：（1）光线从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角.光线从某种介质射向真空时的临界角为：.答案：c2.两种介质交界面上发生全反射时（ ）a.光线一定在光密介质中 b.入射角一定不小于临界角c.界面相当于一个镜面 d.有一部分光线进入另一种介质中思路解析：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角.答案：abc3.光导纤维在信息传递方面有很多应用，利用光导纤维进行通信所依据的原理是（ ）a.光的折射 b.光的全反射 c.光的干涉 d.光的色散思路解析：光导纤维，简称化纤，是利用全反射的原理来传播光信号的，通常光纤是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播过程中是在内芯和外套的界面上发生全反射.答案：b4.潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为,则所观察到的圆形半径为（ ）a.htan b.hsin c. d.思路解析：如图30所示，水面上景物发出的光线经水面折射后均在倾角为2的圆锥里，人的眼睛处在圆锥的顶点处，而最远处的景物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近90，折射角为，因此，人看到水面上的景物呈现在水面以r为半径、人眼上方的水面上的o点为圆心的区域内.图30由图可知r=htan.答案：a5.第4题中若已知水的折射率等于n，则此圆形区域半径的表达式为_.思路解析：因为所以cos= 则tan=即.答案：6.如图13-7-3所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，正确的是（ ）图13-7-3a.只有圆心两侧范围内的光线不能通过玻璃砖b.只有圆心两侧范围内的光线能通过玻璃砖c.通过圆心的光线将直线穿出不发生偏折d.圆心两侧范围外的光线将在曲面上发生全反射思路解析：光线无偏折从直径边进入玻璃砖内后射向圆弧界面，这时，光有可能在圆弧界面上发生全反射（因为从光密介质射向光疏介质）.由几何知识知：这些光在圆弧界面上各处的入射角i是不同的.设某光线距圆心o的距离为x，则.当光线过圆心时的入射角i=0，故不发生偏折而直线穿过，c选项正确.当入射角i等于临界角c时，有，所以处的光线的入射角恰等于临界角.由几何知识知，x越大，光线的入射角i越大，故外的光线将在曲面发生全反射，内的光线不发生全反射能通过曲面，因此，b、d选项正确.答案：bcd7.如图13-7-4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（ ）图13-7-4a.30 b.45 c.60 d.90思路解析：因为棱镜的折射率为，所以临界角c应满足,所以c=45，作光路图如图31所示.因光线从空气中射到bc界面时入射角为零度，故进入bc面时不发生偏折，到ab面时由几何关系知入射角i=60c，故在ab面上发生全反射，反射线射到ac面时，可知入射角=30c，所以在ac面上既有反射光线又有折射光线.由得,r=45,所以该折射光线与棱镜ac面夹角为45;又因从ac面反射的光线第二次射到ab面上时，由几何关系知其入射角为0,所以从ab面上折射出的光线与ab界面夹角为90.图31综上所述，选项b、d正确.答案：bd8.如图13-7-5所示，一束单色光对称地通过等边玻璃三棱镜，则玻璃棱镜的折射率为_，出射光线的偏角s=_.图13-7-5思路解析：（1）由光线传播的对称性可知：光线进入棱镜前入射角i=60，折射角r=30，则玻璃折射率;(2)由偏角定义知：出射光线与入射光线的夹角为偏角，如图32所示，由对称性不难证明=60.图32答案： 609.如图13-7-6所示，直角三棱镜abc，a=90，b=30，c=60，棱镜材料的折射率为n,入射光沿平行于底面bc的方向射向ab面，经ab面和ac面折射后射出.为使该入射光线能从ac面射出，折射率n的取值范围如何？图13-7-6解：此入射光线在ab面发生折射，入射角i=60，折射角为r，射到ac面时的入射角为，若光线能从ac面射出，应满足角小于临界角.即 而=90-r,解得答案：10.如图13-7-7所示，aob是由某种透明物质组成的圆柱体横截面（o为圆心），折射率为.今有一束平行光以45的入射角射向柱体的oa平面，设照射到ob面的光线全部被吸收，也不考虑oa面的反射，求圆柱ab面上能射出的光线部分占ab表面的几分之几？图13-7-7解：如图33所示，从o点射入的光线，折射角为r，由折射定律,解得r=30.从某点位置p点入射的光线，折射到ab弧面上q点时，入射角等于临界角c，有,代入数据有c=45，opq中，=180-90-c-r=15,所以能射出的光线区域对应的圆心角=90-r=45,能射出光线的部分占ab面的比例图33答案：走近高考11.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（ ）a.光纤通信利用光作为载体来传递信息b.光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理c.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理d.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝思路解析：光纤通信利用了光的全反射原理来传递信息，光导纤维是一种透明的非常细的玻璃纤维丝，直径只有1100 m,故选项a、d正确.答案：ad12.如图13-7-8所示，abc为全反射棱镜， 它的主截面是等腰直角三角形.一束白光垂直射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点o的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑bc面反射的光线），则（ ）图13-7-8a.使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出b.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光首先射出c.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面d.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面思路解析：改变入射光的入射角，使从ac射入的光线在ab面上不发生全反射才可以从ab边射出.各单色光的临界角不同，射出的顺序也不同，因为n红n紫，,所以c红c紫，当入射光沿顺时针方向偏转时，光在ab面上的入射角减小，最先减小到c红以下，红光首先射出ab面.当入射光沿逆时针方向偏转时，光在ab面上的入射角增大，不可能有光在ab面上射出，正确选项是a.答案：a13.(2006广东高考，7)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了图13-7-9所示的折射现象（).下列结论中正确的是（ ）图13-7-9a.光束b的频率比光束a低b.在水中的传播速度，光束a比光束b小c.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小d.若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大思路解析：从折射光路图可知a光的折射率小，则其频率小，在水中的传播速度知速度大.光从水射入空气的临界角,则a光临界角大，所以只有c项正确，abd项是错误的.答案：c14.为测定玻璃的折射率，可取一块半圆形玻璃砖，如图13-7-10所示，实验者面向玻璃砖，在玻璃砖逆时针转动的过程中，调整视线透过玻璃砖观察插针p1、p2的像，直至视线沿着直径恰好看不到p1、p2的像为止，记下此时半圆形玻璃砖的位置.图13-7-10（1）若给你一个量