Get清风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

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、单项选择题.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，假设黄光恰能发生全反射，那么UA.绿光也一定能发生全反射B.红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.如下图，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，NA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，以下说法中正确的选项是（〕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三种色光做双缝干预实验，c光相邻亮条纹间距一定最大D.假设复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，屏上最终只有a光3.以下说法中正确的选项是〔 〕A.在建筑物的玻璃墙外外表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.凸透镜的弯曲外表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，这是光的干预现象.如下图，上、下外表平行的玻璃砖放在空气中，光沿与玻璃砖上外表成。角的方向从A点射入,从下外表的B点射出的光线相对于入射光线的侧移距离为d,以下说法正确的有1 〕,ɔ-..~7∏A.θ增大，光在玻璃中的传播时间变长B.在B点可能发生全反射C.在A点只发生折射D.θ增大，d减小.以下有关光现象的理解，正确的选项是〔 〕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.汽车尾灯为红色，是因为红光比其它可见光波长长，易发生干预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.泊松亮斑是光的干预现象a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如下图，那么以下表达正确的选项是〔 〕A.a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角B.用同一干预装置可看到a光的干预条纹间距比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假设干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，以下说法正确的选项是OA.红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B.红灯看起来较深，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，那么该液体的折射率为O54354D.4二、填空题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。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" .广\O;.如下图，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：①紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小；②由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率最，对红光的折射率最;③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，如下图.计算折射率时，用〔填“d〃或"e〃〕点得到的值较小，用〔填“d〃或％〃）点得到的值误差.如下图，圆筒中有一平面镜，点光源Sl发的光射到平面镜上反射到筒壁上呈光斑S?,当平面/绕筒轴以角速度ω匀速转动时，光点Sl在鲁中的像“的角速度等于ω,光斑s,在基中的像S2,♦角速度等于三、综合题.如下图，直角玻璃三棱镜置于空气中，ZA=60o,ZC=90o,一束极细的单色光于Ae的中点D垂直Ae面入射，AD=a,棱镜的折射率为∏=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〕.如下图，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nι.对紫光的折射率为n.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[1）红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？[2）为了使红光能从AC面射出棱镜，n∣应满足什么条件？ ɪ〔3〕假设两种光都能从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.如下图，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=arcsinJ.二1二二二二|ff L .如下图，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.假设三棱镜的折射率为，∠C=30°，单色光在真空中的传播速度为c,求：①该单色光第一次从棱镜射入真空时的折射角;②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.如下图，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图.玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平〔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=L68cm，EF=1.12cm，那么该玻璃砖的折射率n=.答案解析局部一、单项选择题.【答案】A【解析】【分析】据临界角公式X-L和折射率不同，来suiC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，那么根据临界角公式，可得：绿光的临界角最小，红光的临界角最大。S-UiC假设黄光恰能发生全反射，那么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，所以绿光一定能发生全反射，红光一定不能发生全反射。应选：A。【点评】此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，是基此题。.【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。在干预现象中，频率小波长长的干预条纹间距要大，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、干预条纹间距、全反射的之间的关系。.【答案】D【解析】【解答】A、建筑物的玻璃墙外外表镀一层增反膜，通过膜的内外外表的反射光，进行叠加，从而出现相互减弱，进而增强透射能力，是利用了光的干预原理，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；C、太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，通过膜的内外外表的反射光，进行叠加，出现明暗相间的条纹，这是光的干预现象，故C错误；D、弯曲外表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，这是光的薄膜干预现象，故D正确；应选：D.【分析】增反膜是利用了光的干预原理；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，这是光的干预现象；能看到明暗相间的同心圆，这是光的干预现象，从而即可求解..【答案】D【解析】【解答】A、当θ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、在上外表，入射角小于临界角.光到达下外表时的入射角与上外表的折射角相等，那么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θ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，那么两者的间距d减小，故D正确.应选：D∙【分析】由折射定律分析折射角的变化，且知光进入玻璃砖，在上外表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，那么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；C、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局部抵消，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中的波长的0.25倍，从薄膜前后外表的反射绿光相互抵消，镜头呈淡紫色，故C错误；D、泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，故D错误；应选：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；根据光的干预条件及原理，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，那么b光的折射率大于a光，根据SinC=1，知，a光的全却反射临界角大于b光全反射临界角.A不符合题意.B、因为a光的折射率小，那么a光的波长大，根据知，那么a光的干预条纹间距宽.B符合题意.C、根据V=得，a光的折射率小，那么a光在介质中的a传播速度大于b光.C不符合题意.D、a光的折射率小，那么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.用同一干预装置时干预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,那么光能够照亮的水面面积大小为S=∏(dtanC)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，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拟视深的大小，结合比拟全反射临界角的大小，从而结合几何关系比拟照养的水面面积。.【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=ɪ①由几何关系得：SinC=-⅛=4二3②联立卸 Jr⅛技+军5①②式可得：n二I应选：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.:、填空题.【答案】玻璃砖直径边绕。点转过的角度θ;_L【解析】【解答】解：当恰好看不见PrP?的像时，刚好发生全反射现象,此时玻璃砖直径转后的篇度θ为临界角，折射率n=_L.故答案为：玻璃砖直径边绕。点转过的角度θ,.【分析】在玻璃砖的直径边一侧观Sli?θ察P1、P2的像，且P2的像挡住P1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,玻璃砖转过θ,法线也转过θ,那么O=C,根据临界角求出折射率..【答案】大；小；最小；大【解析】【解答】①由图知紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小；②由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小；③根据光速与折射率的关系V=C可以推理得：紫光在D玻璃中的速度最小，红光在玻璃中的光速最大.故答案为：②大，小；③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. ”.【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.如下图.故答案为：d、e.【分析】作出光路图，通过折射角的大小，抓住入射角一定，比拟折射率的大小.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，那么法线也转过θ角，那么入射角减小θ,反射角减小θ,因为法线也已经转过θ角，所以反射光线要旋转2。角,故光点Sl在镜中的像S「的角速度等于23；即气转动的角速展等于23；同蜃可得光斑S?在镜中的像的角速度等于43；故答案为：23；4ω.【分析】2当平面镜绕筒轴转过θ角时，那么法线也转过。角，根据反射定律判断反射光线转过的角度.三、综合题A.【答案】〔1〕解：如下图，；沁∖,i:6。。，设玻璃对空气的临界角为C,那么Si心=,得：C=30o 因为∖>C,所以光线在AB面上将发生全反射. ɪi=iι-30°=30°=C,又恰好发生全反射，且反射光垂MAB边射入所以光从棱镜第一次射入空气时的折射角为：厂0。〔2〕解：镜中光速为：V=r与那么光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时篙为：廿瓦+⅛+曷四竺二诉T y.i P .【解析】【分析】11〕由公式SinC=需求解玻璃的临界角.画出光路图，判断光线在AB面和%C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=-求出光在棱科镜中传播速度.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.14•【答案】⑴解：根据公式V二家得⑵解:由几何知识得到，红光射到AC面上的入射角i：30。，要使红光能从AC面射出棱镜，必须使kVC,而SinC二1,得到SinilV已解得n∣V2〔3〕解：,设红光与紫光hAC面射出日寸盘折射角分别为V%根据折射定律得AdMnɪ=理，∏2=誓,又iji?=?。。又由几何知识得，在光屏MN上两光/间的距离AXWtan'-dtariY]代入解得△>=♦（■芦=一1三）W吗0—病【解析】【分析】〔1〕根据公式V=T求出红光和紫光在棱镜中的传播速度之比.[2）由九何知识得到，红光射到AC面上的入射角i-30o,要使红光能从AC面射出棱镜，必须使i∣<C「而SinC=需求n∣应满足的条件.⑶根据折射与律分别求出两4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15.【答案】解：如下图，光从光导纤维到空气的界面,当入射角。二C时，光的路程最长，所用时间也最长.替三胃子光的传播路程:S=2光在μ L >ι L光导纤维内的传播，有：n=（设所用最长时间为TEIJ那么：s=vt；由：sinθ=sinC=工解以上各式得：t=三答：从另一个端面射出所需的最长时