2010-2011学年高考物理 第十三章 第1单元 光的折射、全反射

用心 爱心 专心1 2010 20112010 2011 学年第二学期专题检测物理学科学年第二学期专题检测物理学科 选修选修 3 43 4 第十三章第十三章 第第 1 1 单元单元 光的折射 全反射光的折射 全反射 1 2009 年 10 月 6 日 瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布 将 2009 年诺贝尔物理学 奖授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德 博伊尔和乔治 史密斯 高锟在 有 关光在纤维中的传输以用于光学通信方面 取得了突破性的成就 若光导纤维是由内芯和 包层组成 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 解析 为了使光线不射出来 必须利用全反射 而发生全反射的条件是光从折射率较 大的光密介质进入折射率较小的光疏介质 且入射角大于等于临界角 因此 内芯的折射 率应大于包层的折射率 故选项 D 正确 答案 D 2 2009 广东高考 在阳光照射下 充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩 虹 彩虹是太阳光射入球形水珠经折射 内反射 再折射后形成的 光的折射发生在两种 不同介质的 上 不同的单色光在同种均匀介质中 不同 答案 界面 折射率 3 2009 山东高考 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯 图 13 1 10 所示为过轴线的截面图 调整入射角 使光线恰好在水和空气的界面上发生 全反射 已知水的折射率为求 sin 的值 用心 爱心 专心2 解析 当光线在水面发生全反射时 有 联立 式 代入数据可得 sin 答案 4 折射率为n 长度为L的玻璃纤维置于空气中 若从A端射入的光线能在玻璃纤维 中发生全反射 最后从B端射出 如图 13 1 11 所示 求 1 光在A面上入射角的最大值 2 若光在纤维中恰能发生全反射 由A端射入到从B端射出经历的时间是多少 用心 爱心 专心3 解析 1 光路图如下图所示 要在纤维中发生全反射 其临界角C有 sinC 折射角 2 90 C 5 2009 海南高考 如图 13 1 12 所示 一透明半圆柱体折射率为n 2 半径为 R 长为L 一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入 从部分柱面有光线射出 求该部 分柱面的面积S 图 13 1 12 用心 爱心 专心4 解析 半圆柱体的横截面如图所示 OO 为半径 设从A 点入射的光线在B点处 恰好满足全反射条件 由折射定律有 sin 式中 为全反射临界角 由几何关系 得 O OB S 2RL O OB 代入题所给条件得 答案 6 如图 13 1 13 所示 巡查员站立于一空的贮液池边 检查池角出液口的安全情 况 已知池宽为L 照明灯到池底的距离为H 若保持照明光束方向不变 向贮液池中注入 某种液体 图 13 1 13 1 试求 当液面高为H时 池底的光斑到出液口的距离x 2 控制出液口缓慢地排出液体 使液面以vh的速率匀速下降 试求池底的光斑移动 的速率vx 解析 1 作出光路图如图所示 由几何关系知 用心 爱心 专心5 7 2010 苏南模拟 一台激光器 它的功率为P 如果它发射出的单色光在空气中的 波长为 1 它在时间t内辐射的光能为 如果已知这束单色光在某介质中的传播 速度为v 那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为 用心 爱心 专心6 2 由于激光是亮度高 平行度好 单色性好的相干光 所以光导纤维中用激光作为 信息高速传输的载体 要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一 个端面射出 而不会从侧壁 泄漏 出来 光导纤维所用材料的折射率至少应为多大 解析 1 激光器t时间内发出的光能W Pt 2 设激光束在光导纤维端面的入射角为i 折射角为r 折射光线射向侧面时的入射 角为i 折射角为r 如图所示 由折射定律 由几何关系 r i 90 sinr cosi 由全反射临界角的公式 用心 爱心 专心7 8 如图 13 1 14 所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图 FD为 圆周 圆心为O 光线从AB面入射 入射角 1 60 它射入棱镜后射在BF面上的O 点并恰好不从BF面射出 1 画出光路图 2 求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v 光在真空中的传播速度 c 3 0 108 m s 解析 1 光路图如图所示 2 设光线在AB面的折射角为 2 折射光线与OD的夹角为C 由 题意 光线在BF面恰好发生全反射 sinC 由图可知 2 C 90 联立以上各式解出 n 1 3 或 答案 1 见解析图 9 2010 南通模拟 如图 13 1 15 所示 玻璃棱镜ABCD可以看成是由 ADE ABE BCD三个直角三棱镜组成 一束频率为 5 3 1014 Hz 的单色细光束从AD面入射 用心 爱心 专心8 在棱镜中的折射光线如图中ab所示 ab与AD面的夹角 60 已知光在真空中的速度 c 3 108 m s 玻璃的折射率n 1 5 求 1 这束入射光线的入射角多大 2 光在棱镜中的波长是多大 3 该束光线第一次从CD面出射时的折射角 结果可用三角函数表示 解析 1 设光在AD面的入射角 折射角分别为 1 2 2 30 根据 得 sin 1 nsin 2 1 5 sin30 0 75 1 arcsin0 75 2 根据 3 77 10 7 m 3 光路如图所示 光线ab在AB面的入射角为 45 设玻璃的临界角为C 则 sin45 0 67 因此