高中物理第十三章光132全反射检测新人教版.docx
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高中物理第十三章光132全反射检测新人教版
2019-2020年高中物理第十三章光13.2全反射检测新人教版
1．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63.如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是（ ）
A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳
C．从玻璃射入水晶D．从水射入水晶
【解析】 光由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射，由题目中给出的各物质的折射率的大小关系可得出选项C正确．
【答案】 C
2.
自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯由透明介质做成，其外形如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
D．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
【解析】 自行车尾灯为全反射棱镜，从右边进入的光线在左边的直角边上发生两次全反射而沿平行线被反射回去．
【答案】 D
3.
如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC,∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为（ ）
A.
B.
C.
D.
【解析】
根据折射率定义有：
sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知∠1＝45°，又∠2＋∠3＝90°，解得：
n＝
.
【答案】 A
4．在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是因为（ ）
A．水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中
B．水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于48.5°
C．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中
D．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼中
【解析】 水面上方的所有景物出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是由于水的临界角为48.5°，光由空中射入水中时，最大折射角为48.5°，不能发生全反射；当光由水中射向空中时有可能发生全反射现象，故B正确，A、C、D错．
【答案】 B
5．（多选）如右图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则（ ）
A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
【解析】 在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不能发生全反射现象，则选项C正确．在界面Ⅱ光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D也正确．
【答案】 CD
6．某种介质对空气的临界角是45°，则光线从空气进入该介质时，入射光线与折射光线的速度之比为（ ）
A.
：
1B．1：
C．1：
1D．2：
1
【解析】 sinC＝
，n＝
＝
，
＝
，A正确．
【答案】 A
7.
（多选）如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是（ ）
A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖
B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖
C．通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折
D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射
【解析】 通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射．
【答案】 BCD
8.
如图所示，光液面传感器有一个象试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反射光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出（与光纤原理相同）．当透明液体的折射率大于管壁玻璃的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度．以下说法正确的是（ ）
A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强
B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失
C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱
D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变
【解析】 玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出．当玻璃管被透明液体包住之后，如果液体的折射率大于玻璃的折射率，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C项正确．
【答案】 C
9．如图所示，一块玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM＝30°，求：
（1）玻璃的折射率；
（2）球心O到BN的距离．
【解析】
（1）设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i＝30°，r＝60°，根据折射定律得n＝
，①
代入数据得n＝
.②
（2）光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角C
sinC＝
，③
设球心到BN的距离为d，由几何知识可知
d＝RsinC，④
联立②③④式得d＝
R.
【答案】
（1）
（2）
R
能力提升
1.
三种透明媒质叠放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ两媒质的界面上发生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ两媒质界面，发生折射如图所示，设定光在这三种媒质中的速率分别是v1、v2、v3，则它们的大小关系（ ）
A．v1>v2>v3
B．v1>v3>v2
C．v1D．v2>v1>v3
【解析】 光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射，说明Ⅰ的折射率小于Ⅱ的折射率，即n1n3；介质Ⅰ与Ⅲ相比较，介质Ⅰ的折射率小于介质Ⅲ的折射率，即有n1n3>n1，根据光在这三种介质中的速率公式v＝
得知，光速与折射率成反比，则v1>v3>v2.
【答案】 B
2.
如图所示的等腰直角三角形表示三棱镜．光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此看出棱镜的折射率不可能是（ ）
A．1.7B．1.8
C．1.5D．1.36
【解析】 光线射向底边的入射角为45°，因为发生全反射，所以临界角要小于或等于45°，故n≥
，D不可能．故正确答案为D.
【答案】 D
3.
如右图所示，空气中有一折射率为
的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧
上的光，则
上有光透出部分的弧长为（ ）
A.
πRB.
πR
C.
πRD.
πR
【解析】 由sinC＝
可知光在玻璃柱中发生全反射的临界角C＝45°.据折射定律可知所有光线从AO进入玻璃柱后的折射角均为30°.从O点入射后的折射光线将沿半径从C点射出．假设从E点入射的光线经折射后到达D点时刚好发生全反射，则∠ODE＝45°，如下图所示，由几何关系可知θ＝45°，故弧长
＝
πR，故B正确．
【答案】 B
4．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．如右图所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外套折射率为n2，一束光信号沿与界面成夹角α由内芯射向外套，要在
界面发生全反射，必须满足的条件是（ ）
A．n1>n2，α小于某一值
B．n1>n2，α大于某一值
C．n1D．n1【解析】 要使光信号在内芯与外套的界面上发生全反射，必须让内芯的折射率n1大于外套的折射率n2，同时入射角须大于临界角值，故α应小于某一值．
【答案】 A
5．如图所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为
，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为多大？
【解析】 因为棱镜的折射率为
，所以临界角C应满足sinC＝
，所以C＝45°.作光路图如图所示．因光线从空气中射到BC界面时入射角为零度，故进入BC面时不发生偏折，到AB面时由几何关系知入射角i＝60°>C，故在AB面上发生全反射，反射光线射到AC面时，可知入射角α＝30°得sinγ＝
，γ＝45°，所以该折射光线与棱镜AC面夹角为45°，又因从AC面反射的光线第二次射到AB面上时．由几何关系知其入射角为0°，所以从AB面上折射出的光线与AB界面夹角为90°.
【答案】 折射光线与AC界面夹角为45°，折射光线与AB界面夹角为90°
2019-2020年高中物理第十三章光13.3光的干涉检测新人教版
1．由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为（ ）
A．两个光源发出光的频率不同
B．两个光源发出光的强度不同
C．两个光源的光速不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
【解析】 本题考查相干光的条件，题中两光源发出的光都是白光，频率不确定没法比较，选项A错误．光的强度对光是否干涉没有影响，所以B错误．光速在真空中是确定的，它对光的干涉也没影响，选项C错误．题中是两个独立光源，根据物体的发光机理（原子跃迁），二者产生的不是相干光，选项D正确．
【答案】 D
2．以下光源可作为相干光源的是（ ）
A．两个相同亮度的烛焰
B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡
D．出自一个单色光源的一束光所分成的两列光
【解析】 两个光源发出的光要产生干涉，它们的频率必须相同，相位差恒定，而且振动方向相同．相同亮度的烛光频率不一定相同，故A项错；相同规格的灯泡发出的光频率不一定相同，B错；双丝灯泡上，不同的发光点所发出的光的频率也不一定相同，C项错；把同一束光线再分成两列光，能够确保这两列光波（视为新光源）的频率相同，相位差恒定，振动情况相同，所以D项正确．
【答案】 D
3．（多选）对于光波和声波，正确的说法是（ ）
A．它们都能在真空中传播
B．它们都能产生反射和折射
C．它们都能产生干涉
D．声波能产生干涉而光波不能
【解析】 它们都具备波所具有的特征，即反射、折射、干涉等现象，光能在真空中传播，而声波不能在真空中传播．
【答案】 BC
4．用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象是图中的（ ）
【解析】 在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，所以D对．
【答案】 D
5．（多选）在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（n为自然数，λ为光波波长）（ ）
A．距双缝的路程相等的点形成暗条纹
B．距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹
C．距双缝的路程差为n
的点形成亮条纹
D．距双缝的路程差为
λ的点形成暗条纹
【解析】 光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，D对，路程差为波长的整数倍出现亮纹，B对．
【答案】 BD
6．如图所示为双缝干涉实验装置．当使用波长为6×10－7m的橙色光做实验时，光屏上的P点及其上方的P1点形成两条相邻的明纹．若使用波长为4×10－7m的紫光重复上述实验，在P点和P1点形成的明、暗纹情况是（ ）
A．P和P1都是明纹B．P是明纹，P1是暗纹
C．P是暗纹，P1是明纹D．P和P1都是暗纹
【解析】 根据形成明、暗条纹的条件可知：
无论换用哪种波长的色光、波程差，Δr＝PS1－PS2＝0，故P点总是明纹．
橙色光在P1点形成第一级明纹，有
Δδ＝P1S2－P1S1＝nλ＝1×6×10－7m
＝6×10－7m，
这对紫光来说：
P1S2－P1S1＝1.5λ紫，故P1为暗纹．
【答案】 B
7．如图（甲）所示为双缝干涉实验的装置示意图，（乙）图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央条纹，（丙）图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是（ ）
A．（丙）图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．（丙）图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．（丙）图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．（丙）图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
【解析】 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错，A对．
【答案】 A
8．如右图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮纹，已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是9×10－7m，则实验所用的单色光的频率是多少？
第二条暗纹到两双缝的路程差为多少？
【解析】 第一条亮纹到双缝的路程差应等于光波的波长，故可知该单色光的波长λ＝9×10－7m.
由波长、波速和频率的关系可知该单色光的频率
f＝
＝
Hz＝3.3×1014Hz.
第一条暗纹到双缝的路程差等于
，第二条暗纹到双缝的路程差等于
λ，即1.35×10－6m.
【答案】 3.3×1014Hz 1.35×10－6m
9．用单色光做双缝干涉实验，已知屏上一点P到双缝的路程差δ＝1.5×10－6m，当单色光波长λ1＝0.5×10－6m，P点将形成亮条纹还是暗条纹？
若单色光波长λ2＝0.6×10－6m时，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
【解析】 由双缝干涉出现明、暗条纹的条件，即S2P－S1P＝nλ（n＝0，±1，±2，±3，…）时，产生亮条纹；当S2P－S1P＝
λ（n＝0，±1，±2，±3，…）时，产生暗条纹．
当λ1＝0.5×10－6m时，S2P－S1P＝nλ1，解得n＝3，故P点为亮条纹．
当λ2＝0.6×10－6m时，S2P－S1P＝（2n＋1）λ/2，解得n＝2，故P点为暗条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹．
【答案】 P为亮条纹 2条
能力提升
1．在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（ ）
A．第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍
B．第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍
C．第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍
D．第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍
【解析】 如图所示，
（1）产生亮纹的条件：
Δr＝r2－r1＝kλ（k＝0,1,2,3，…）
第三级亮纹：
k＝3，则Δr＝3λ，故D项正确，B、C两项错误．
（2）产生暗纹的条件：
Δr＝r2－r1＝（2k－1）×
λ（k＝1,2,3，…）
第三级暗纹：
k＝3，则Δr＝（2×3－1）×
λ＝
λ＝2.5λ，故A项错误．
【答案】 D
2.xx年诺贝尔物理学奖授予对激光研究做出杰出贡献的三位科学家．如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹．已知入射激光波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号亮纹，由P向上数与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，设P1处的亮纹恰好是10号亮纹，直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于（ ）
A．5λB．10λ
C．20λD．40λ
【解析】 屏上某处出现亮条纹的条件：
该点到双缝的距离差r2－r1＝kλ，其中k＝0,1,2…且k＝0对应P处亮纹为第0号亮纹，k＝1、2分别记为第1号、第2号亮纹，那么同理可知，第10号亮纹对应的k＝10，即r2－r1＝10λ，故只有B项正确．
【答案】 B
3．如右图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差r1－r2应为（ ）
A．c/2fB．3c/2f
C．3c/fD．5c/2f
【解析】 出现暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为
×（2n－1）＝
λ而λ＝
，所以r1－r2＝
λ＝
，因而D是正确的．
【答案】 D
4.
2014年7月23日湘煤嘉禾矿业发生瓦斯爆炸事故．煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：
在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体（ ）
A．一定含瓦斯
B．一定不含瓦斯
C．不一定含瓦斯
D．无法判断
【解析】 如果屏的正中央O变为暗纹，说明从两个子光源到屏的光程差发生变化，所以B中气体一定含瓦斯．
【答案】 A
5．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）．
洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜．S经平面镜反射后的光与直接发出的光在屏上相交，已知两列光波到屏上P的路程差Δr＝1.5×10－6m，当单色光波λ1＝0.5μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？
若色光波长λ2＝0.6μm呢？
【解析】 由题意知，当λ1＝0.5μm时，Δr＝
λ1＝3λ1，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹；当λ2＝0.6μm，Δr＝
λ2＝
λ2，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹．
【答案】 亮条纹 暗条纹
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