7光的折射及全反射棱镜及色散Word下载.docx
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例2.水、水晶、金刚石的折射率顺次是:
n1=1.33,n2=1.55,n3=2.42.那么,这三种介质对真空的临界
角C1、C2、C3的大小关系是()
A.C1>
C2>
C3B.C3>
C1
C.C2>
C3>
C1D.C2>
C1>
C3
例3.如图1所示为一立方体玻璃砖,折射率为2,放在空气中一束平行光从立方体的上表面斜射进来,入射角a<
90D,然后它投射到左端侧面,则()
A.无论a角多大,该光线都能从这个侧面射出B.无论a角多大,该光线都不能从这个侧面射出C.只有a<
45D时,该光线才不能从这个侧面射出D.只有a>
45D时,该光线才不能从这个侧面射出
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二、针对训练1.光纤通讯是一种现代化通讯手段,光导纤维传递光信号的物理原理是()A.光的折射;
B.光的衍射C.光的干涉D.光的全反射
2.如图1所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°
,一束光线垂直于ab面射入棱镜,又从ac面射出,出射光线与入射光线之间的夹角为30°
,则此棱镜材料的折射率是()
A.
3
C.
C.3
D.3
2
3.一束光线从折射率为1.5的介质玻璃射向空气,在界面上的入射角为45°
则图2四个光路图中,正确的是()
4.对水下的潜水员,下列说法正确的是()A.由于全反射,看不到水面上的全部景象;
B.能看到水面的面积多大取决于人离水面的深度C.能看到水面上的全部景象D.潜水员看到岸边的树的位置比实际位置偏低
5.一束光从空气射向折射率为n=2的某种玻璃的表面,如图所示,i代表入射角,则()A.当i>
45D时会发生全反射现象
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=45D的角度入射
D.当入射角i=arctan2时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直
6.把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径为d的半球体b放在报纸上,且让半球体的凸面向上,从正上方分别观察a、b中心处报纸上的字,下面的观察记录中正确的是()
A.a中的字比b中的字高B.b中的字比a中的字高C.一样高
D.a中的字较没有玻璃时的高,b中的字和没有玻璃时的一样高
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向运动,则s经平面镜所成的像(A.以速度v沿x轴正方向运动B.以速度v沿y轴正方向运动
三、高考真题
1.(2004年全国理综,21)发出白光的细线光源ab长度为lo,竖直放置,上端a恰好在水面以下,如下图。
现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,若以l1表示红光成的像的长度,l2表示紫光成的像的长度,则()
A.l1<
l2
<
l0
B.l1>
l2>
C.l2>
l1
>
D.l2<
l1<
2.(2004年全国新课程,20)如图所示,S为一在xy平面内的点光源。
一平面镜垂直于xy平面放置,它与xy平面的交线为MN,MN与x轴的夹角θ=30D。
现保持S不动,令平面镜以速度v沿x轴正方
)
C.以速度12v沿像与S连线方向向S运动
D.以速度v沿像与S连线方向向S运动
3.(2002年新课程,17)如下图所示,一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的放射角为45°
,下面四个光路图中,正确的是()
4.(06北京卷·
16)水的折射率为n,距水面深h处有一个点光源,岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为()
A.2htan(arcsin
1
B.2htan(arcsinn)
n
C.2htan(arccos
D.2hcot(arccosn)
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【棱镜及色散】
一、知识分析1.棱镜:
横截面为三角形的三棱镜,常称为棱镜。
2.棱镜对光线的作用:
让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面,经过两次折射另一个侧面射出时,将向棱镜的底面方的偏折,如图1所示。
(1)两次折射后,后来的传播方向和原来传播方向的夹角θ即为偏折角。
(2)在入射角相同的情况下,偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关,折射率越大,偏折角越大,偏折角的大小还与入射角的大小有关。
(3)光线通过三棱镜后向底面偏折,通过三棱镜看物体,看到的是物体的虚像,向棱镜的顶角方向偏移,如图2所示。
3.全反射棱镜:
横截面是等腰直角三角形的棱镜。
它在光学仪器里,常用来代替平面镜,改变光的传播方向,其能量损失更小,效果更好。
如图3(a)、(b)、(c)为三种常见光学效果。
说明:
图(c)中,若入射光线和底面AC平行,则出射光线和底面AC也平行。
4.光的色散:
白光通过三棱镜后,在光屏上形成红橙黄绿蓝靛紫的彩色光带。
如图4所示,中间自上而下是橙、黄、绿、蓝色光。
5.折射率与光的频率的关系:
在同一介质中,频率越大的光折射率越当各种色光通过同一介质时,紫光折射率大,红光折射率小。
(我们平常说的介质折射率是对波长为0.5893μm的黄光来说的)
6.折射率与光速及波长的关系:
当光从真空进入介质时,频率不足,速度减小,波长减小,sinsinri=n=cv=λλo,在同一介质中,频率大的光,速度小,波长短。
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二、典型例题
例1.abc为全反射棱镜,它的主截面是等直角三角形,如图5甲所示,一束白光垂直射到面上,在ab面上发生全反射,若光线入射点O的位保持不变,改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射光线),则()A.使入射光线按图中所示顺时针方向逐渐偏转,,有色光射出ab面,则红光将首先射出。
B.使入射光线按图中所示顺时针方向逐渐偏转,如果有色光射出ab面,则紫光光将首先射出。
C.使入射光线按图中所示逆时针方向逐渐偏转,则红光将首先射出ab面;
D.使人射光线按图中所示逆时针方向逐渐偏转,则紫光将首先射出ab面。
例2.如图所示,a、b两束不同的单色光平行地从空气射入水中,发生折射a>
β则下述结论正确的是()
A.水对光束a的折射率较大B.水中光束b的速度较小C.光束a的频率较大
D.若从水中射向空气,光束a的临界角较光束b的临界角大
三、针对训练
1.一束白光从顶角为θ的一边以比较大的入射角i射入并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图7所示,在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩郄光先后全部消失,则()A.红光最先消失,紫光最后消失
B.紫光最先消失,红光最后消失
C.紫光最先消失,黄光最后消失
D.红光最先消失,黄光最后消失
2.①由n=cv可知,在同一种介质中,红光的光速___________,紫光的光速
_______________,但各种颜色的光在在真空中光速都是3.00×
108m/s。
②由sinC=1n可知,在同一种介质中,红光发生全反射的临界角__________,紫光的临界角
____________。
③光是一种电磁波,当光从真空进入介质时,频率不变,速度减小,波长变短,由
sini
=n=
c
=_________。
(λO、λ分别为光在真空中和介质中的波长)可知,在同一种介质中,频率
sinr
v
较高的光速率较_________,波长较_____________。
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3.紫光由折射率为n的棱镜进入空气,则下述结论正确的是()A.频率为原来的n倍,波长为原来的1/n。
B.波长为原来的n倍,波速为原来的n倍。
C.波速为原来的1/n,波长为原来的n倍。
D.频率为原来的1/n,波长为原来的n倍。
4.如图8所示OO'
是半圆柱形玻璃的对称面与纸面的交线,在图内有两细束与OO'
平行且等距的单色光A和B,从玻璃砖射出后相交于OO'
下方的P点,由此可以得出的结
论是()
A.A光的玻璃砖中的速度比B光的玻璃砖中的速度小B.玻璃砖对A光的波长比B光的波长短
C.B光的频率比A光的频率小
D.B光的频率比A光的频率小
5.如图9的三棱镜中,BC面镀有反射膜,一束白斜射入AB面,经棱镜后在屏幕的bc段形成彩成光带,则b点颜色是________色。
(屏幕距棱镜AC面较近且与AC面平行)。
6.某各餐光在传播过程中,下面说法正确的是()A.当它的频率不发生改变时,一定是在同种介质中传播;
B.当它的速度由小变大时,一定是从光疏介质进入光密介质C.当它的速度由小变大时,一定是从密度大的介质射向密度小的介质;
D.当它的波长由长变短时,一定是从光疏介质进入光密介质
7.平行厚玻璃板放在空气中,一束复色光从玻璃板下表面斜向上射入,经玻璃板后变成a、b两束单色光,如图10所示,比较a、b两束单色光,则()
A.玻璃对a光的折射率较小B.a光的玻璃中的传播速度较小C.a的波长较长
D.a光光子的能量较大
8.如图11,半圆形玻璃砖abc,O为圆心,c为圆弧顶点,一束很细的平行白光束沿cO射入玻璃砖,保持光的方向不变,而将玻璃砖沿顺时针方向绕O点转动,则首先在界面ab上发生全反射的应是白光的()
A.红光成价,因为玻璃对红光折射率较大
B.红光成份,因为玻璃对红光折射率较小
C.紫光成价,因为玻璃对紫光折射率较大
D.紫光成价,因为玻璃对紫光折射率较小
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四、高考真题
1.(06重庆卷·
20)△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。
a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜变色底面MN,在棱镜而面OM、ON上反射和折射的情况如图20图所示,由此可知()A.棱镜内a光的传播速度上b光的小
B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.a光的频率比b光的高
D.a光的波长比b光的长
2.如15,空气中两条光线,a和b从方框左侧平行射入,其框外光线如图1所示。
方框内的两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。
图2给出了两棱镜位置方式的示意图,其中能产生图1效果的是()
3.(2004年招,16)对于某单色光,玻璃的折射率比水的大,则此单色光在玻璃中传播时()A.其速度比在水中的大,其波长比在水中的长
B.其速度比在水中的大,其波长比在水中的短
C.其速度比在水中的小,其波长比在水中的短
D.其速度比在水中的小,其波长比在水中的长
4.(2004年江苏物理·
9)如图所示,只含黄光和紫光的复色光束PO,沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后,被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出,则()
A.OA为黄光,OB为紫光
B.OA为紫光,OB为黄光C.OA为黄光,OB为复色光D.OA为紫光,OB为复色光
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5.(09山东卷)
(2)一束单色光由左侧射入装有清水的薄壁圆柱,图2为过轴线的截面图,调整入射角α,光线拾好在不和空气的界面上发生全反射,已知水的折射率为43,则α的值为多少。
α
图2
参考答案
二、针对训练
例1.
h
1.D
2.D
例2.A
3.A
3.B
例3.B
4.AB
4.A
5.BCD
6.AD
1.B
例1.A
2.①大;
小②大;
小③λ0/λ;
小;
小
例2.D
4.ABC
5.红
6.CD
1.ABD
3.C
7.BD
2.B
4.C
8.C
5.sinα=37
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