第十二章 波与相对论（选修3－4）课时跟踪检测(四十一)光的折射 全反射

第十二章 波与相对论（选修3－4）课时跟踪检测(四十一)光的折射 全反射内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 (四十一) 光的折射全反射对点训练： 所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面 ，棱镜材料的折射率为 条光线从 射出棱镜后的光线与界面 )A90 B60C30 D45 所示，玻璃球的半径为 R，折射率 n ，今有一束平行直径3向的光照射在玻璃球上，经 B 点最终能沿原方向相反方向射出的光线离 距离为 ()A. R B. R 23(多选) 一束光从空气射向折射率 n 的某种玻璃的表面，如图 32所示。 i 代表入射角，则()A当入射角 i0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 45C欲使折射角 r30 ，应以 i60的角度入射D 2、当入射角 i，反射光线跟折射光线恰好互相垂直24有一玻璃半球，右侧面镀银，光源 S 就在其对称轴 ( O 为球心)，且 平，如图 4 所示。 从光源 S 发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折入玻璃半球内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回。 若球面半径为 R，玻璃折射率为 ，3求光源 S 与球心 O 之间的距离 多大。 对点训练：全反射5(2014福建高考)如图 5，一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()图 1图 2图 3图 4高中物理资源下载平台世昌的博客 公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯， 3、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7如图 6 所示，扇形 透明柱状介质的横截面，圆心角0。 一束平行于角平分线 单色光由 入介质，经 射的光线恰平行于 下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到 M 点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( )A. ，不能发生全反射 B. ，能发生全反射3 3C. ，不能发生全反射 D. ，能发生全反射233 2338如图 7 所示，空气中有一折射率为 的玻璃柱体，其横截 4、面是圆2心角为 90，半径为 R 的扇形 柱体厚度为 h，即C h。 一束刚好覆盖 的单色光，以与该面成 45角的方向照射到 上。 若只考虑首次入射到 上的光，则上有光透出部分的面积为()A. 所示是一观察太阳光谱的简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜 M 斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上，即可观察到太阳光谱的七色光带。 逐渐增大平面镜的倾斜角度，图 6图 7图 8高中物理资源下载平台世昌的博客 ，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是()A红光紫光，红光 B紫光红光，红光C红光紫光，紫光 D紫光红光， 5、所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中 a、b、c 三种色光，下列说法正确的是()A若 b 光为绿光，则 c 光可能为蓝光B若分别让 a、b、c 三色光通过一双缝装置，则 a 光形成的干涉条纹的间距最小Ca、b、c 三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小D若让 a、b、c 三色光以同一入射角，从某介质射向空气， b 光恰能发生全反射，则 c 光也一定能发生全反射对点训练：综合应用11如图 10 所示，一束截面为圆形(半径 R1 m)的平行紫光垂直射向一半径也为 折射后在屏幕 S 上形成一个圆形亮区。 屏幕 S 至球心距离为D( 1)m ，不考虑光的干涉和衍射，试问：2图 6、10(1)若玻璃半球对紫色光的折射率为 n ，请求出圆形亮区的半径；2(2)若将题干中紫光改为白光，在屏幕 S 上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色。 12如图 11 所示为某种透明介质的截面图，等腰直角三角形，半径R10 四分之一圆弧，水平屏幕 直并接触于 A 点。 由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心 O，在 界面上的入射角 i45，结果在水平屏幕 出现两个亮斑。 已知该介质对红光和紫光的折射率分别为 ，n 2。 233 2图 11图 9高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)判断在 处产生亮斑的颜色；(2)求两个亮斑间的距离。 答 案1选 D由 得：光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角为：1 7、n 12C45。 由几何关系可求得在 的入射角为 30，由折射定律知：n 得 r0 ，所以 r45，则射出棱镜后的光线与界面 夹角为 45，故 D 正确。 由题意分析：光线照射在玻璃球上，最终能沿原方向相反方向射出，说明入射光路与出射光路平行对称，作出光路图，由光路图知： 12 2，又由折射定律得 n ，解以上两式得：122 ，即 230， 160，则 d1，所以 d R，C 正确。 32 323选 入射角 i0 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：r45，所以无论入射角 i 是多大，折射角 r 都5， B 正确；欲使折射角 r30，根据折射 8、定律 n ，解得：i45，故 i，有 i ，设入射角为 i，折射角为 r，根据折射定律2 2n i，解得 ri ，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直，故 D 正确。 析：如图所示，由光的反射定律可知： 1 3， 2 390，n 可得： 160， 2 30，则 230， 13012可得 0 R。 3答案： 世昌的博客 选 A光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故 B 项错；由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，D 项错；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，C 项错，故 A 项对。 6选 D光从水里射入空 9、气时发生折射，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()2，可见，临界角越大的光，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。 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示。 由图可知，介质的折射率 n ；因为 0 ，所以折射光线中恰好射到 M 点的光线00 3 12 33 1项 A 正确。 根据折射定律有：n ，得 射角 r30，即光进入玻璃后光线与竖直in 52方向的夹角为 30。 过 N 的光线垂直入射到 面 10、上点 G 射出，G 到 C 之间没有光线射出；越接近 B 的光线入射到 面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大。 根据临界角公式： ，可得临界角 C45，设 面上的1n 12临界点为 E，此光线由 面上点 F 入射，在三角形 可求得 水平方向的夹角为：180 (120 45) 15 ，所以 E 到 B 之间没有光线射出。 由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为 90(30 15)45 ，所以有光透出的部分的弧长为 ，则 ，故 A、C 、D 错误，B 正确。 C根据折射定律作出光路图可知，此七色光带从上到下的排列顺序是红光紫高中物理资源下载平台世昌的博客 ；因为水对紫光的折射率 n 最大，根据公 11、式 可知，其从水中射向水平面时发生1以最先消失。 综上分析，正确选项为 C。 10选 B白光经过色散后，从 c 到 a 形成红光到紫光的彩色光带，从 c 到 a 波长在逐渐减小，因为蓝光的波长小于绿光的波长，所以如果 b 是绿光，c 绝对不可能是蓝光，A 错误；c 光的波长最长，a 光波长最短，由于干涉条纹的间距与波长成正比， a 光形成的干涉条纹的间距最小，故 B 正确；由图看出， c 光的折射率最小，a 光的折射率最大，由公式 v 分析可知，a、b、c 三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故 C 错误；的折射率最小，a 光的折射率最大，由临界角公式 分析得知，a 光的临界角最1n小，c 12、 光临界角最大，则若让 a、b、c 三色光以同一入射角，从某介质射向空气，b 光恰能发生全反射，则 c 光一定不能发生全反射，故 D 错误。 11解析：(1)如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕 S 上的点 E， E 点到亮区中心 G 的距离 r 就是所求最大半径。 设紫光临界角为C，由全反射的知识： 1BR CR B ，( F)1n 1D ， ，1 r mD 1 m。 1由于白色光中紫光的折射率最大，临界角最小，故在屏幕 S 上形成的圆形亮区的边缘应是紫色光。 答案：(1)1 m(2)紫色12解析：(1)设红光和紫光的临界角分别为 2，则 1 ，C 160，12高中物理资源下载平台世昌的博客 45， i45C 2，i45 C 1，所以紫光在 发生全反射，而红光在 部分。