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1、考点规范练考点规范练 64 光的折射光的折射 全反射全反射 一、单项选择题 1.如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则( ) A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B.小球所发的光能从水面任何区域射出 C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 2.(2018北京海淀测试)如图所示,一束白光沿半径方向从 A 点射入半圆形玻璃砖,在 O 点发生反射和 折射,折射光照在光屏上,a、b 为折射光的上下边界,c 为反射光。若入射点由 A 向 B 缓慢移动,并保持 白光沿半径方向入射到 O 点,可以观察到各色光在光屏上陆续消失。
2、在光带未完全消失之前,下列说 法正确的有( ) A.c光逐渐变暗 B.a、b光带逐渐变亮 C.a光与 b光相比,a 光先消失 D.单色光 a通过玻璃砖所需的时间小于单色光 b 通过玻璃砖所需的时间 二、多项选择题 3.一束光从空气射向折射率 n=的某种玻璃的表面,如图所示。i 代表入射角,则( ) 2 A.当入射角 i=0时不会发生折射现象 B.无论入射角 i是多大,折射角 r 都不会超过 45 C.欲使折射角 r=30,应以 i=60的角度入射 D.当入射角 i=arctan 时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直 2 4.如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为 l,玻璃砖的折射率 n=,
3、若光从上表面 AB 射入 3 的入射角 i=60,光在真空中的光速为 c,则( ) A.折射角 r=30 B.光在玻璃中传播的时间为 23 3 C.光在玻璃中传播的时间为 2 D.改变入射角 i,光在下表面 CD 可能发生全反射 E.光一定能从 CD 面射出 三、非选择题 5.(2018云南昆明模拟)一公园的湖面上修建了一个伸向水面的观景平台,右图为其竖直截面图,水平 湖底上的 P 点位于观景平台右侧边缘正下方,观景平台下表面距湖底的高度为 H=4 m,在距观景平台 右侧边缘正前方 d=4 m 处有垂直湖面足够大的宣传布幕。在 P点左侧 l=3 m 处湖底上的 Q 点安装 有一单色光光源(可视
4、为点光源)。已知水对该单色光的折射率 n= ,当水面与观景平台的下表面齐平 4 3 时,只考虑在图中截面内传播的光,求: (1)该光源发出的光照射到布幕上的最高点距水面的高度 h; (2)该光源发出的光能射出水面的最远位置距观景平台右侧的最远距离 s。 6.(2018江西重点中学盟校联考)如图所示,ABC 为一直角三棱镜的截面,其顶角BAC=30,AB 边 的长度为 l,P为垂直于直线 BCD 的光屏,P 屏到 C的距离为 l。一宽度也为 l 的平行单色光束垂直射 向 AB 面,在屏上形成一条宽度等于 AB 的光带,已知光速为 c,求: 2 3 (1)棱镜的折射率; (2)沿 BC边入射的光线
5、从照射到玻璃砖到射到屏 P 上所用的时间。 7.(2018全国卷)如图,ABC 是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从 BC 边的 D点折射后,射到 AC 边的 E点,发生全反射后经 AB 边的 F点射出,EG 垂直于 AC 交 BC 于 G,D 恰好 是 CG的中点,不计多次反射。 (1)求出射光相对于 D 点的入射光的偏角; (2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围? 考点规范练 64 光的折射 全反射 1.D 解析 只要不发生全反射,小球放在缸底什么位置都可以看到,A 错误;只有反射角小于临界角的 光才能从水面射出,B 错误;光的频率是由光源决定的,光从水中射入
6、空气后频率不变,C 错误;由公式 n= 知,光在空气中的传播速度将增大,D 正确。 2.D 解析 入射角增大过程中反射光逐渐变强,折射光逐渐变暗,选项 A、B 错误;从光带 a、b 分析知,a 光折射率小,b 光折射率大,即 b 光的临界角小,所以入射角增大过程中,b 光先消失,选项 C 错误;由 n= 知,a光在玻璃砖中的传播速度大,用的时间短,选项 D 正确。 3.BD 解析 当入射角 i=0时光能从空气进入玻璃,故发生了折射,A 错误;当入射角是 90时,根据 折射定律 n=,解得 r=45,所以无论入射角 i 是多大,折射角 r 都不会超过 45,B 正确;欲使折射 sin sin 角
7、 r=30,根据折射定律 n=,解得 i=45,C错误;当 i=arctan 时,有 tan i=,根据折射定律 n= sin sin 22 =tan i,解得 sin r=cos i,所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直,D 正确。 sin sin 4.ACE 解析 由 n=得 sin r=0.5,得 r=30,A 正确;光在玻璃中传播的速度为 v= ,由 sin sin sin = sin60 3 几何知识可知光在玻璃中传播的路程为 s=,则光在玻璃中传播的时间为 t= cos = cos = 3 cos30 = 2 ,B错误,C正确;由于光在 CD 面上的入射角等于光在 AB 面上的折射角
8、,根据光路可逆性原理可知光 一定能从 CD 面射出,D 错误,E 正确。 5.解析 (1)如图所示,射向观景平台右侧边缘的光线折射后射到布幕上的位置最高。由折射定律得 n= sin sin 而 sin r= 2+ 2 解得 sin i=0.8 而 sin i= 2+ 2 解得 h=3 m。 (2)点光源 S 接近水面时,光在观景平台右侧面与水面交接处掠射到水里时,被照亮的距离为最远距离, 此时,入射角为 90,折射角为临界角 C。 根据 sin C= 1 以及 sin C= + ( + )2+ 2 解得 s= m。 ( 127 7 - 3 ) 答案 (1)3 m (2) m ( 127 7 -
9、 3 ) 6.解析 (1)平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束,如图所示。 图中 1、2为 AC 面上的入射角和折射角,根据折射定律,有 nsin 1=sin 2, 设出射光线与水平方向成 角,则 2=1+ 而 AC1=BC=ABtanBAC; 可得,tan =。 1 3 1 = 1 3 tan30 = 3 3 解得 =30, 因 1=30, 则有 2=60, 因此 n=。 sin60 sin30 = 3 (2)由图可知,光线在玻璃中传播时间 t1=; tan30 而在空气中传播时间 t2=; cos30 因此所用的时间 t=t1+t2=l=l。 33+ 23 3 3 + 23 3 答案
10、 (1) (2)l 3 3 + 23 3 7.解析 (1)光线在 BC 面上折射,由折射定律有 sin i1=nsin r1 式中,n为棱镜的折射率,i1和 r1分别是该光线在 BC 面上的入射角和折射角。光线在 AC 面上发生全 反射,由反射定律有 i2=r2 式中 i2和 r2分别是该光线在 AC 面上的入射角和反射角。 光线在 AB 面上发生折射,由折射定律有 nsin i3=sin r3 式中 i3和 r3分别是该光线在 AB 面上的入射角和折射角。 由几何关系得 i2=r2=60,r1=i3=30 F 点的出射光相对于 D 点的入射光的偏角为 =(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得 =60。 (2)光线在 AC面上发生全反射,光线在 AB 面上不发生全反射,有 nsin i2nsin Cnsin i3 式中 C是全反射临界角,满足 nsin C=1 由式知,棱镜的折射率 n 的取值范围应为 n2。 23 3 答案 (1)60 (2)n2 23 3