高中鲁科版物理新选修3-4第四章光的折射和全反射章节练习

1、第 第 页高中鲁科版物理新选修3-4第四章 光的折射和全反射章节练习一、单选题.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则（）A.绿光也一定能发生全反射明光也一定能发生全反射C.红、绿光都能发生全反射D红、绿光都不能发生全反射ZA.如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光,ZA大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，下列说法中正确的是（）A. a种色光为紫光B.在三棱镜中a光的传播速度最大C.在相同实验条件下用 a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最大D.若复色光绕着入射点 。顺时针

2、转动至与 AB面垂直时，屏上最终只有a光.下列说法中正确的是（）A.在建筑物的玻璃墙外表面镀一层增反膜是利用了光的全反射原理B.光导纤维传递信号是利用了光的偏振C.太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的衍射现象D.凸透镜的弯曲表面向下压在另一块平板玻璃上，让单色光从上方射入，能看到明暗相间的同心圆，这是光的干涉现象。角的方向从A。角的方向从A点射入，从下表面的B点射出的光线相对于入射光线的侧移距离为d ,下列说法正确的有（）B在BB在B点可能发生全反射D.。增大，d减小C.在A点只发生折射.下列有关光现象的理解，正确的是（）A.光导纤维丝内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大B.汽车尾灯为红

3、色，是因为红光比其它可见光波长长，易发生干涉C.照相机镜头镀上一层增透膜，是为了使拍摄的景物呈淡紫色D.泊松亮斑是光的干涉现象.a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下叙述正确的是（）A. a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角卜B.用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距比 b光宽C.在该介质中a光的传播速度小于 b光的传播速度 D.如果b光能使某种金属发生光电效应，a光也一定能使该金属发生光电效应.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是（）A.的面积，下列说法正确的是（）A.红灯看起来较

4、浅，红灯照亮的水面面积较小C.红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大B.红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小D.红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大.某同学将一枚大头针从一边长为6cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入，制作成了一个测定液体折射率的简单装置.他将该装置放在某种液体液面上，调整大头针插入深度，当插入液体中深度为 TOC o 1-5 h z 4cm时，恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针，则该液体的折射率为（） HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 5453A.B.C.D.二、填空题.某同学用大头针、三角板、量角器

5、等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针pi、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 Pl、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=.如图所示，白光通过三棱镜后被分解为由红到紫按顺序排列的彩色光带（光谱），这种现象叫做光的色散.其原因是由于玻璃对各种色光的折射率不同.根据图我们可以得到： 紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小；由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率

6、最 ,对红光的折射率最 ;根据光速与折射率的关系可以推理得：紫光在玻璃中的速度 ，红光在玻璃中的光速最 .在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在 a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为 d、e两点，如图所示.计算折射率时，用 （填d或e）点得到的值较小，用 （填d或e点得到的值误差较小.误差较小.如图所示，圆筒中有一平面镜，点光源 S发的光射到平面镜上反射到筒壁上呈光斑 金 ,当平面镜绕 筒轴以角速度 3匀速转动时，光点 S1在镜中的像S的角速度等于 3 ,光斑S2在镜中的像S2 的角速度等于 3 .三

7、、综合题13.如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知/A=60, /C=90, 三、综合题13.如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知/A=60, /C=90, 一束极细的单色光于AC的中点D垂直AC面入射，AD=a,棱镜的折射率为 n=2,求:(1)光第一次从棱镜中射入空气时的折射角;(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)14.如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC, /A=30.它对红光的折射率为ni .对紫光的折射率为n2 .在距AC边为d处有一与AC平行的光屏.现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜.红光和紫光在棱镜中的传播

8、速度比为多少?为了使红光能从 AC面射出棱镜，ni应满足什么条件?若两种光都能从 AC面射出，求在光屏 MN上两光点间的距离.四、解答题.光导纤维是利用光传播时在其内芯与外套的界面发生全反射来传输光信号的.棱镜.红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少?为了使红光能从 AC面射出棱镜，ni应满足什么条件?若两种光都能从 AC面射出，求在光屏 MN上两光点间的距离.四、解答题.光导纤维是利用光传播时在其内芯与外套的界面发生全反射来传输光信号的.如图所示，一根长为L的直光导纤维，其折射率为 n. 一束光从它的一个端面射入，又从另一个端面射出所需的最长时间为多少?（设真空中的光速为C,临界角C=arcs

9、in得）.如图所示，一直角三棱镜放置在真空中，其截面三角形的斜边BC的长度为d, 一束单色光从 AB侧面的中点垂直AB入射.若三棱镜的折射率为后，/C=30,单色光在真空中的传播速度为c,求： 该单色光从进入棱镜到第一次从棱镜射出所经历的时间.五、实验探究题AB和出射面CDAB和出射面CD并不平行，则(1)出射光线与入射光线.(填仍平行或不再平行).(2)以入射点。为圆心，以R=5cm长度为半径画圆，与入射线 PO交于M点，与折射线 OQ交于F点, 过M、F点分别向法线作垂线，量得 Mn=1.68cm, EF=1.12cm,则该玻璃砖的折射率 n=.答案解析部分、单选题.【答案】A【解析】【分

10、析】据临界角公式=盘和折射率不同来确定三色光的临界角的大小再由黄光恰能发 生全反射，去判断是否正确。由于红、黄、绿三种单色光中绿光的折射率最大红光的折射率最小则根据临界角公式并=表可得: 绿光的临界角最小，红光的临界角最大。若黄光恰能发生全反射，则说明从水中射出的入射角，小于红光的临界角，大于绿光的临界角，所以绿光定能发生全反射，红光一定不能发生全反射。故选：A。【点评】本题解题关键是熟悉折射率与临界角的关系，及能发生全反射的条件，是基本题。.【答案】B【解析】【分析】同一介质对频率高的折射率要大，所以a黄，b为蓝，c为紫色，A错。从光疏介质摄入光密介质，不可能发生全反射，所以 D错。在干涉现

11、象中，频率小波长长的干涉条纹间距要大，即 a光间距最大，C错。a的折射率小，所以 n=c/v可知，速度最大，B对。【点评】此类题目考察了通过光的折射率与传播速度、干涉条纹间距、全反射的之间的关系。.【答案】D【解析】【解答】A、建筑物的玻璃墙外表面镀一层增反膜，通过膜的内外表面的反射光，进行叠加，从而出现相互减弱，进而增强透射能力，是利用了光的干涉原理，故A 错误；B、光导纤维传递信号是利用了光的全反射现象，故 B错误；G太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，通过膜的内外表面的反射光，进行叠加，出现明暗相间的条纹，这是光的干涉现象，故C 错误；D、弯曲表面向下压在另一块平板玻璃上，让单色光从上方射入

12、，能看到明暗相间的同心圆，这是光的薄膜干涉现象，故D 正确；故选：D【分析】增反膜是利用了光的干涉原理；光导纤维是利用了光的全反射现象；肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的干涉现象；能看到明暗相间的同心圆，这是光的干涉现象，从而即可求解. 【答案】D【解析】【解答】A、当。增大，入射角减小，折射角减小，光在玻璃中的传播路程减小，时间变小，故 A错误B、在上表面，入射角小于临界角.光到达下表面时的入射角与上表面的折射角相等，则此入射角小于临界角，不可能发生全反射故B 错误C、在A点，光从空气射入玻璃中，既有折射，又有反射.故C错误.D、当。增大，入射角减小，折射角减小，由于出射光线与入射光线平行，则两

13、者的间距d减小，故D正确故选：D【分析】由折射定律分析折射角的变化，且知光进入玻璃砖，在上表面入射光的入射角小于临界角结合数学知识分析.【答案】A【解析】【解答】 A、光导纤维丝，是利用光的全反射现象，由全反射条件，可知，则其的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故A 正确；B、根据红光的波长比其它可见光长，更容易发生衍射现象，故B错误；G在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消，这时光谱中其它频率的光将大部分抵消，因此，进入镜头的光有很多，但以抵消绿光为主，这样照相的效果更好对于增透膜，有约1.3%的光能量会被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度是这些光在薄膜

14、中的波长的0.25 倍，从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消，镜头呈淡紫色，故C 错误；D 错误；D、D 错误；故选：A.【分析】根据光的全反射条件，即可求解；红光的波长比其它可见光长，更容易发生衍射；根据光的干涉条件及原理，即可求解；泊松亮斑是光的衍射现象.【答案】B【解析】【解答】解： A、b光的偏折程度大于 a光，则b光的折射率大于a光，根据sinC= 1，知，a光 的全反射临界角大于 b光全反射临界角. A不符合题意.B、因为a光的折射率小，则a光的波长大，根据 工= 知,则a光的干涉条纹间距宽.B符合题意.C、根据v=吃得,a光的折射率小，则 a光在介质中的传播速度大于 b光.C不符合题

15、意.D、a光的折射率小，则 a光的频率小，b光能使某金属发生光电效应，a光不一定能使该金属发生光电效应.D不符合题意.故答案为：B.【分析】根据折射定律分析介质对a和b光折射率的大小，确定频率的大小和波长的大小.用同一干涉装置时干涉条纹间距与波长成正比.根据临界角公式分析临界角大小.【答案】D【解析】【解答】光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为 d,光的临界角为 C,则光能够照亮的水面面积大小为 S=MdtanC)2 ,可见，临界角越大，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大

16、，所以红灯照亮的水面面积较大，选项 D正确。【分析】光源在水中的视深，结合折射率的大小比较视深的大小，结合sino!比较全反射临界角的大小，从而结合几何关系比较照亮的水面面积。.【答案】A【解析】【解答】解：要在液面上各处均看不到大头针，要求光线射到薄板边缘界面处时恰好发生全反射，设临界角为C.由临界角与折射率的关系得：sinC= 1由几何关系得：sinC= 亚丁=由早不=1联立式可得：n= 故选：A【分析】以大头针末端为研究对象，只要从大头针末端发出的光线射到薄板边缘界面处能够发生全反射, 就从液面上看不到大头针，作出光路图，根据全反射的临界角公式求解液体的折射率.二、填空题.【答案】玻璃砖

17、直径边绕 。点转过的角度 9; 磊【解析】【解答】解：当恰好看不见 Pi、P2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度为临界角，折射率 n= .皿汨故答案为：玻璃砖直径边绕O点转过的角度 0,一七.【分析】在玻璃砖的直径边一侧观察Pi、P2的像，且P2的像挡住Pi的像，这现象刚好消失，意味着刚好发生全反射，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C,发生全反射，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C,玻璃砖转过0,法线也转过0,则打C,根据临界角求出折射率.【答案】大；小；最小；大【解析】【解答】 由图知紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小；由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率最

18、大，对红光的折射率最小；C 根据光速与折射率的关系 v=可以推理得：紫光在玻璃中的速度最小，红光在玻璃中的光速最大.n故答案为：大，小；最小，大.【分析】紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，由公式v= 分析光在玻璃砖中的速度大小.n.【答案】d; e【解析】【解答】解：连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射 点的连线即为折射光线，入射角一定，用 d点时，折射角大，折射率小；对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec连线与入射光线平行，误差小.如图所示.【分析】作出光路图，通过折射角的大小，抓住入射角一

19、定，比较折射率的大小.光线通过平行玻璃砖, 出射光线与入射光线平行.【答案】2; 4【解析】【解答】当平面镜绕筒轴转过。角时，则法线也转过 。角，则入射角减小 0 ,反射角减小0因为法线也已经转过 0角，所以反射光线要旋转 2。角，故光点S1在镜中的像 S的角速度等于23；即S2转动的角速度等于 23；同理可得光斑 &在镜中的像 8的角速度等于4 3；故答案为：2 3； 4 w .【分析】当平面镜绕筒轴转过。角时，则法线也转过。角，根据反射定律判断反射光线转过的角度.三、综合题.【答案】（1）解：如图所示,ii=60,设玻璃对空气的临界角为C,则 sinC= J= r ,得：C=30因为iiC

20、,所以光线在 AB面上将发生全反射.i2=ii - 30 =30=0,又恰好发生全反射，且反射光垂直AB边射入所以光从棱镜第一次射入空气时的折射角为：r=0（2）解：镜中光速为：v=三=3 r ill则光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间为：t= + 二 + .”= 曾 v -r【解析】【分析】（1）由公式sinC= J求解玻璃的临界角.画出光路图，判断光线在 AB面和BC面上能 否发生全反射，由几何知识求出光线第一次射入空气时的入射角，由折射定律求解折射角；（2）由v二 求出光在棱镜中传播速度. 根据几何关系求出光线在玻璃砖内通过的路程，由运动学知识求解所求的时间.【答案】（1）解：根

21、据公式 v=%得 K =殖（2）解：由几何知识得到，红光射到AC面上的入射角ii=30。，要使红光能从 AC面射出棱镜，必须使iivC,而sinC=4，得到siniiv 奈,解得ni = d（【解析】【分析】（1）根据公式v=冷，求出红光和紫光在棱镜中的传播速度之比.（2）由几何知识得到，红光射到AC面上的入射角i1=30,要使红光能从 AC面射出棱镜，必须使iKC,而sinC=4求m应满 足的条件.（3）根据折射定律分别求出两种光从AC面射出时的折射角，再由几何知识求解在光屏MN上两光点间的距离.四、解答题片C片C时，光的路程最长，所用时间也最长. 庭三?1* L 1光的传播路程：s=光在光导纤维内的传播，有： n=-v设所用最长时间为 tmax , 贝U： s=vtmax;由：sin O=sinC=n一 段解以上各式得 : tmax= 答：从另一个端面射出所需的最长时间为【解析】【分