2019年高考物理总复习（教科版）试题选修3-4第3课时光的折射全反射

第3课时光的折射全反射1.(多选)一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路的是(ACE)解析:由折射定律可知,光从光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,可能发生全反射,由此判断选项A,C正确;B,E图中光从空气射到玻璃砖表面,应有折射光线,选项B错误,E正确;据光路可逆原理可知选项D错误.2.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示,下列说法中正确的是(BCE)A.此介质的折射率等于1.5B.此介质的折射率等于2C.当光线从介质射向真空中时,入射角大于45°时可发生全反射现象D.当光线从介质射向真空中时,入射角小于30°时可发生全反射现象E.光进入介质时波长变短解析:根据光的折射定律,n=sin45°sin30°=2,选项A错误,B正确;当光线从介质中射向真空中时,随入射角增大折射角增大,当折射角等于90°时,即发生全反射,此时入射角为C,则有n=2=sin90°sin3.(多选)如图所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M,若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是(ABE)A.n1<n2 B.a为蓝光,b为红光C.n1>n2 D.a为红光,b为蓝光E.a,b两种光在三棱镜中的速度不同解析:由图看出,a光通过三棱镜后偏折程度大,根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大,a为蓝光,b为红光、若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝色的折射率,即n1<n2,故A,B正确,C,D错误;根据ν=cn4.(多选)如图所示,一细束白光由空气斜射到横截面为矩形的玻璃砖abdc的ab边上(入射光的延长线沿Od方向),则关于入射光和折射光说法正确的是(ADE)A.不可能在ab界面发生全反射B.可能射到bd面,并在bd界面发生全反射C.一定能到达cd面,并可能在cd界面发生全反射D.一定能到达cd面并从cd射出,射出的各种色光一定互相平行E.光进入玻璃砖后的速度减小解析:白光由空气斜射到横截面为矩形的玻璃砖abdc的ab面上,是由光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,故A正确;白光透过ab面后发生折射,折射角小于入射角,所以光线不可能射到bd面,故B错误;白光在ab面上发生折射,由于折射率不同,故各色光到达cd面的位置不同;但各色光在cd面的入射角都等于ab面的折射角,根据光路的可逆性,则各色光在cd面的出射角等于ab面的入射角,不可能在cd面上发生全反射,且出射光与最初的入射光平行,故C错误,D正确;根据v=cn5.(多选)如图所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点,图中O点为A,B连线与分界面的交点,下列说法正确的是(BCD)A.O1点在O点的右侧B.蓝光从空气中射入水中时,速度变小C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点E.若蓝光沿AO方向射向水中,则折射光线有可能通过B点正上方的D点解析:据折射定律,知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,可画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错误;光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B正确;紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的折射角,则紫光的折射光线可能通过B点正下方的C点,故C正确;若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的折射角,则可能通过B点正上方的D点,故D正确;若蓝光沿AO方向射入,据折射定律,知折射光线不能通过B点正上方的D点,故E错误.6.导学号(2018·长沙模拟)(多选)如图所示,O1O2是透明介质制成的半圆柱体的对称面和纸面的交线,A,B是关于O1O2轴等距且平行的两束单色细光束,从半圆柱体右方射出的光路如图所示,根据该光路图,下列说法正确的是(ABD)A.该介质对A光的折射率比对B光的折射率小B.该介质对两束光的折射率都小于2C.A光的频率比B光的频率高D.在真空中,A光的波长比B光的波长长E.光从空气进入该介质后,其频率变高解析:光线通过玻璃体后,A光的偏折程度比B光的小,则该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小,而折射率越大,光的频率越高,说明A光的频率比B光的频率低,由c=λf知,在真空中,A光的波长比B光的长,故A,D正确,C错误;根据n=sinrsin45°=27.(多选)假如水中相同深度处有a,b,c三种不同颜色的单色点光源,分别为红光、黄光、紫光的一种,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大,关于这三种光在水中的性质,以下说法正确的是(BCE)A.c光的频率最大B.a光为紫光C.a光的传播速度最小D.b光的折射率最大E.a光的波长比b光的短解析:光射出水面时的折射率越小,在水中的像看起来则越深,b光水下的像最深,说明b光的折射率nb最小;c光照亮水面的面积比a光的大,说明c光的临界角大于a光的临界角,则c光的折射率nc小于a光的折射率na.所以三种光的折射率有nb<nc<na,故D错误.光的频率ν越大,在同一介质中的折射率n越大,所以a光的频率最大,为紫光,故A错误,B正确.结合n=cv知,a光的速度v最小,故C正确.再结合v=λ水ν得λ水=c8.如图为折射率为n的直角三棱镜,其中角A为30°,一束单色光从AB面以入射角θ1射入,恰好在AC面发生全反射,然后垂直于BC面射出,求:(1)三棱镜的折射率n;(2)入射角θ1的正弦值.解析:(1)由题意可知,光路图如图所示.设该三棱镜的临界角为C,由几何关系可知C=θ3=θ4=60°sinC=1n,解得n=2(2)由几何关系得θ2=30°,由折射定律n=sinθ可得sinθ1=33答案:(1)2339.(2018·浙江绍兴期末)在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC,并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针G1和G2,再从棱镜的右侧观察G1和G2的像.(1)此后正确的操作步骤是.(选填选项前的字母)

A.插上大头针G3,使G3挡住G2的像B.插上大头针G3,使G3挡住G1,G2的像C.插上大头针G4,使G4挡住G3的像D.插上大头针G4,使G4挡住G3和G1,G2的像(2)正确完成上述操作后,在纸上标出大头针G3,G4的位置(图1中已标出).为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图2(甲)、(乙)所示.在如图中能够仅通过测量ED,FG的长度便可正确计算出折射率的是图[选填“(甲)”或“(乙)”],所测玻璃折射率的表达式n=(用代表线段长度的字母ED,FG表示).

解析:(1)在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针G1和G2,确定入射光线,然后插上大头针G3,使G3挡住G1,G2的像,再插上大头针G4,使G4挡住G3和G1,G2的像,从而确定出射光线.故选BD.(2)设入射角为α,折射角为β,根据几何关系有,对于(甲)图,sinα=DER,sinβ=GFOG,对于(乙)图,sinα=DER,sinβ=GFR,仅通过测量ED,FG的长度便可正确计算出折射率的是图(乙),折射率n=答案:(1)BD(2)(乙)ED10.导学号(2018·河南开封定位考试)如图所示,横截面为矩形ABCD的玻璃砖竖直放置在水平面上,其厚度为d,AD面镀有水银.用一束与BC成45°角的激光向下照射在BC面上,在水平面上出现两个光点,距离为23解析:作出光路图,由光的反射定律和光路图可逆性可知,反射光线OH与FG平行,且OH与水平面的夹角为45°.则得OF=GH=233d,IE=12OF=33d,tanr=IEIO由折射定律得n=sinisinr=sin45答案:211.导学号(2018·陕西宝鸡中学月考)半径为R的圆柱形玻璃砖的折射率为2,截面如图所示,O为圆心,光线Ⅰ沿半径aO方向射入,恰好在O点发生全反射;另一条平行于Ⅰ的光线Ⅱ从最高点b射入玻璃砖,折射到MN上的d点,求Od的距离.解析:光线Ⅰ射到MN面上时的入射角等于临界角.由sinC=1n=12设光线Ⅱ在圆柱面的入射角为θ1,折射角为θ2,则θ1=30°由折射定律sinθ1sinθ2=n,得sinθ2=sinθ1n=14,tanθ答案:151512.(2018·广西桂林中学月考)如图,为一圆柱中空玻璃管,管内径为R1,外径为R2,R2=2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管,为保证在内壁处光不会进入中空部分,问入射角i应满足什么条件?解析:画出光路图如图所示,设第一次的折射角为r,刚好在B点发生全反射.由折射定律有n=sinisinr,得sinr=sinin,对图中△ABO,由正弦定理得sin(π-C)R答案:i≥30°13.导学号(2018·湖北部分重点中学联考)如图所示,ABC是顶角为30°的等腰三棱镜的横截面,两束相同的单色光a和b分别从AB边上的O点以相等的入射角θ射入棱镜,OC为法线,a,b光线均位于ABC的平面内,且a光恰好垂直AC射出棱镜.已知该光在棱镜内的折射率n=2.求:(1)两束光的入射角θ的大小;(2)b光第一次离开棱镜时出射光线与入射光线的夹角(锐角)α的大小.解析:(1)a,b两束光的光路图如图所示.两束光在AB面上入射角相等,则折射角相等,设折射角为β,由a的光路可知折射角β=30°.根据折射定律有n=sin则sinθ=nsinβ=22,即入射角θ=45°