1、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C.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
2、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= = ,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= = ,解得 C=45,即入射角大于等于 45时发生全反射现象,选项 C正确,D 错误;因进入介质后光速变小,而频率不变,波长变短,E 正确.3.(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.n1n2D.a为红光,b 为蓝光E.a
3、,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 n1n2,故 A,B正确,C,D 错误;根据 = 可知,两种光在棱镜中的传播速度不同,红光较大,选项 E正确.4.(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
4、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= 可知,光进入玻璃砖后
5、的速度减小,选项 E正确.5.(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(O 1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
6、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 58826291(2018长沙模拟)(多选)如图所示,O 1O2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
7、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C.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=f 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= = sin r ,选项 B正确;光的频率由光源决定,与介质无关,则 A
8、光从空气进入该玻璃体后,其频率不变,故 E错误.7.(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
9、射率 na.所以三种光的折射率有 nbncna,故 D错误.光的频率 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= 知,a 光的速度 v最小,故 C正确.再结合 v= 水 得 水 = ,所以 a光在水中的波长短,故 E正确.8.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 1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 1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= 3= 4=60sin C= ,解得
10、n= .(2)由几何关系得 2=30,由折射定律 n= ,可得 sin 1= .答案:(1) (2)9.(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
11、)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
12、,折射角为 ,根据几何关系有,对于(甲)图,sin = ,sin = ,对于(乙)图,sin = ,sin = ,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) 10.导学号 58826292(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 d,求玻璃砖的折射率.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=
13、GH= d,IE= OF= d, tan r= = ,则 r=30,由折射定律得 n= = = .答案:11.导学号 58826293(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,光线沿半径 aO方向射入,恰好在 O点发生全反射;另一条平行于的光线从最高点 b射入玻璃砖,折射到 MN上的 d点,求 Od的距离.解析:光线射到 MN面上时的入射角等于临界角.由 sin C= = 可知,临界角 C=30设光线在圆柱面的入射角为 1,折射角为 2,则 1=30由折射定律 =n,得 sin 2= = ,tan 2= ,则 Od=Rtan 2= R.答案:
14、 R12.(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= ,得 sin r= ,对图中ABO,由正弦定理得 = ,又 sin C= ,解得 i=30,所以为保证在内壁处光不会进入中空部分,入射角 i应满足 i30.答案:i3013.导学号 58826294(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
15、 b分别从 AB边上的 O点以相等的入射角 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= .求:(1)两束光的入射角 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) 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 ,由 a的光路可知折射角 =30.根据折射定律有 n=则 sin =nsin = ,即入射角 =45.(2)根据临界角公式有 sin C= = ,即临界角 C=45由几何关系可知,b 光在 BC面上的入射角为 =45,恰好发生全反射,故 b光不会从 BC面射出.b 光继续传播,在 AC面上的入射角为=30 45,所以 b光在 AC面上不会发生全反射,光线从 AC面射出.根据折射定律有 n= ,可得 sin i=nsin = 即出射角 i=45.由几何关系可知,出射光线与入射光线的夹角 =60.答案:(1)45 (2)60
