高考物理一轮复习第十三章光学电磁波相对论第1课时光的折射全反射习题Word下载.docx
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1．本章考查的热点是光的折射和全反射，光的干涉、衍射和偏振现象，电磁波的产生和传播，电磁波谱等问题，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，其中对光的折射与全反射的综合，也常以计算题的形式考查．
2．分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；
光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点，光的干涉限于双缝干涉、薄膜干涉问题．
一、光的折射 全反射
1．折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象．
2．折射定律
（1）内容：
如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；
入射角的正弦与折射角的正弦成正比．
（2）表达式：
＝n.
（3）在光的折射现象中，光路是可逆的．
3．折射率
（1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
（2）定义式：
n＝．
（3）计算公式：
n＝，因为v<
c，所以任何介质的折射率都大于1.
（4）当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折射角；
当光由介质射入真空（或空气）时，入射角小于折射角．
4．全反射现象
（1）条件：
①光从光密介质射入光疏介质．
②入射角大于或等于临界角．
（2）现象：
折射光完全消失，只剩下反射光．
5．临界角
折射角等于90°
时的入射角，用C表示，sinC＝．
二、光的色散
1．光的色散现象：
含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．
2．光谱：
含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列．
3．光的色散现象说明．
（1）白光为复色光．
（2）同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大．
（3）不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢．
4．棱镜．
（1）含义：
截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同．
（2）三棱镜对光线的作用：
改变光的传播方向，使复色光发生色散．
1．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．（×
）
2．折射率跟折射角的正弦成正比．（×
3．入射角足够大，也不一定能发生全反射．（√）
4．若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．（×
5．无论是折射光路，还是全反射光路都是可逆的．（√）
6．已知介质对某单色光的临界角为C，则该介质的折射率等于.（√）
7．密度大的介质一定是光密介质．（×
8．在同一种介质中，光的频率越大，折射率越大．（√）
1．（2015·
重庆卷）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示．M、N、P、Q点的颜色分别为（ ）
A．紫、红、红、紫 B．红、紫、红、紫
C．红、紫、紫、红D．紫、红、紫、红
解析：
白光中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射率n紫>
n红，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到达M点和Q点，而红光到达N点和P点，故选A.
答案：
A
2．（2015·
福州模拟）如图所示，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（ ）
光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；
如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，选项C错误；
当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误．
3．（多选）（2016·
青岛模拟）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（ ）
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
由折射定律n＝知，蓝光从空气射向水中，入射角比折射角大，O1点在O点的左侧，选项A错误；
由v＝知，蓝光进入水中的速度变小，选项B正确；
若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，选项C正确；
若沿AO1方向射向水中的是一束红光，红光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过B点正上方的D点，选项D正确；
若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，不可能通过B点正上方的D点，选项E错误．
BCD
4．（2015·
山东卷）半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出．当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A、B两点间的距离．
光路如图．
当光线从A点射出时，设折射角为γ，由光的折射定律可知n＝，则A点到左端面的距离为x1＝；
若在B点发生全反射时，则sinC＝，故B点离左端面的距离x2＝RtanC，联立解得AB间的距离为Δx＝x2－x1＝R.
R
一、单项选择题
徐州模拟）光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知（ ）
A．折射现象的出现说明光是纵波
B．光总会分为反射光和折射光
C．折射光与入射光的传播方向总是不同的
D．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
光的折射不能反映光是纵波还是横波，由光的偏振现象可知光是横波，选项A错误；
当光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角时，发生全反射现象，没有折射光，选项B错误；
当光线垂直于界面入射时，折射光与入射光的传播方向相同，选项C错误；
发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同，选项D正确．
D
2．（2016·
潍坊模拟）公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，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
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，则光能够照亮的水面面积大小为S＝π（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．
3．如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上．若单色光沿纸面从真空中以入射角i＝60°
从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；
若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为（ ）
A．2 B.
C．1.5D.
设玻璃砖的厚度为d，折射率为n，折射角为γ，则＝＝＝t，＝＝t，n＝，可得n＝，选项B正确．
B
安徽卷）如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气．当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为（ ）
A.B.
C.D.
由几何关系，得入射角等于，折射角等于，所以折射率为，故选A.
5．（2014·
四川卷）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
发光小球沿水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射，选项A错误；
小球发出的光射到水面上时，当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射，选项B错误；
光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项C错误；
根据n＝，光在水中的传播速度较小，选项D正确．
6．（2016·
威海模拟）如图所示，一束复色光从空气射入水面，进入水中分成a、b两束．已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则a、b两束光在水中的传播速度之比为（ ）
A.B.
设入射角为θ，由折射定律可得nb＝＝＝，na＝＝＝，两式相比可得＝，故选项C正确．
C
二、多项选择题
7．（2016·
苏北四校联考）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°
，E、F分别为边AB、BC的中点，则（ ）
A．该棱镜的折射率为
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
在E点作出法线可知入射角为60°
，折射角为30°
，折射率为，选项A正确；
由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，选项B错误；
由关系式λ介＝，可知选项C正确；
从F点出射的反射光线与法线的夹角为30°
，折射光线与法线的夹角为60°
，由几何关系知，不会与入射到E点的光束平行，选项D错误．
AC
8．（2016·
承德模拟）频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．单色光1的波长小于单色光2的波长
B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
由图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单色光2的，选项A正确；
由n＝知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，选项B、C都错误；
由sinC＝及单色光1的折射率大知，选项D正确．
AD
9．（2016·
大连模拟）固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B光的光斑消
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