届物理二轮第40课光的折射全反射专题卷全国通用Word格式文档下载.docx

1、根据题意可知r1r290联立解得n2（2分）根据几何关系有sin i1（1分）sin i2（2分）联立解得n1.55（1分）b利用折射定律和折射率求几何关系（2）（2016全国，10分）如图所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。150（10分）设球半径为R，球冠底面中心为O，连接OO，则OOAB，如图所示。令OAO，则cos ，即30（1分）根据题意可知MAAB，则OAM60，OAM为等边三角形，则光

2、线在M点的入射角为60。（2分）设光线在M点的折射角为r，玻璃的折射率为n。根据折射定律有sin 60nsin r（2分）解得r30设图中N点为光线在球冠底面上的反射点，在N点的入射角为i，反射角为i，作底面在N点的法线NE，由于NEAM，有i30根据反射定律可得 i30由几何关系可知，ENO30，所以ENO为反射角，ON为反射光线，这一反射光线经球面再次折射后不改变方向，所以，经一次反射后射出玻璃球的光线相对于入射光线的偏角180i 1502光的折射与全反射a利用折射定律和全反射条件求入射角或出射角（3）（2018改编，8分）如图所示，一个横截面为等腰三角形的三棱镜，AB75棱镜材料的折射率

3、n。一条与AC边成某一角度的光线斜射向AC边，光线进入三棱镜后恰好在AB边发生全反射，最后从BC边射出。求：光从AC边入射时的入射角；画出光线在三棱镜中传播时的光线图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。45（7分）见解析（1分）如图所示，设光线从AC边入射的入射角为i，折射角为r，在AB边发生全反射的临界角为。光线在AB边恰好发生全反射，则有sin （2分）解得45根据几何关系有r30根据折射定律有sin insin r（2分）解得i45光路图如图所示，出射光线与界面法线的夹角为45b利用全反射的临界角求折射率（4）（2014全国，10分）一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为

4、r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全挡住从圆形发光面发出的光线（不考虑反射），求平板玻璃的折射率。如图所示，O点为圆形发光面和圆纸片的圆心连线与平板玻璃底面的交点，S点为圆形发光面边缘上一点，A 点为圆纸片的边缘上一点。圆纸片恰好能完全挡住从圆形发光面发出的光线，则S点发出的光线在A点恰好发生全反射，设临界角为C，圆形发光面的边缘与圆纸片的边缘之间的距离为r。根据几何关系有rhtan C（2分）根据全反射有 sin C（2分）解得r（2分）则应贴圆纸片的最小半径Rrrr（2分）解得n（2分）c利用折射定律和全反射条件

5、求几何关系（5）（2017全国，10分）如图所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。R（5分） （5分）如图所示，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角C时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l0。设玻璃的折射率为n，根据全反射临界角的定义有sin C（2分）根据几何关系

6、有sin C（2分）联立解得l0R（1分）设距光轴的光线在球面B点折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，根据折射定律有nsin i1sin r1（1分）设出射光线与光轴的交点为C，在OBC中，根据正弦定理有（1分）由几何关系有Cr1i1（1分）sin i1（1分）联立解得OC（1分）d利用折射定律和全反射条件求光在介质中传播的距离或时间（6）（2013全国，9分）图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；求光线从玻璃丝的AB端面传播到

7、另一端面所需的最长时间。sin i （4分）tmax（5分）如图所示，设光线在端面AB上C点的入射角为i，折射角为r，光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为。根据折射定律有 sin insin r（1分）为了使该光线可在光导纤维中传播，应有C（1分）根据临界角的定义有sin C（1分）根据几何关系得r90联立解得sin i （1分）光在玻璃丝中的传播速度的大小为v（2分）光速在玻璃丝轴线方向的分量为 v vsin （1分）光线从玻璃丝端面AB传播到其另一个端面所需时间为t（1分）光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需时间最长。联立解得 tmax（1分）3不同色光在

8、介质中的偏转角度随频率的变大而变大（7）（2017北京理综，6分）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A红光 B黄光 C绿光 D紫光D根据题意作出完整光路图，如图所示，a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律n可知，玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，故D项正确。4实验：测定玻璃的折射率a测量平行玻璃砖的折射率（8）（经典题，8分）图（a）是某同学用平行玻璃砖测玻璃折射率的实验，图中aa和bb分别代表玻璃砖的两个界面。图（a）图（b）图（c）图（d）图（e）图（f）如图（a）所示，AO代表入射光线，OB代表出射

9、光线，则OO代表 ，玻璃的折射率可以用公式 进行计算。若实验中，已画好玻璃砖界面aa和bb，不慎将玻璃砖向上平移了一些，如图（b）中所示，实验中其他操作均正确，测得的折射率将（）。A偏大 B偏小 C不变 D无法确定若实验中利用图（c）所示的玻璃砖，以插针法测玻璃的折射率，如图P1、P2、P3、P4为插针位置，由于玻璃砖的两个面aa和bb明显不平行，那么P1P2和P3P4 （选填“平行”或“不平行”）。用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa和bb与玻璃砖位置的关系分别如图（d）、（e）、（f）所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的

10、其他操作均正确，且均以aa和bb为界面画光路图，则：a甲同学测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）；b乙同学测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）；c丙同学测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）。折射光线（1分）n （2分）C（1分） 不平行（1分）a.偏小（1分）b不变（1分）c无法确定（1分）AO代表入射光线，OB代表出射光线，则OO代表折射光线，玻璃的折射率可以用公式n计算。如图所示，玻璃砖向上平移了一些，则经过玻璃砖的实际光路如图中AOOB，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，则作

11、图得到的经过玻璃砖的光线如图中AAOB，则测出的折射角与正确操作时相同，测得的折射率不变，故C项正确。无论玻璃砖的两个面aa和bb是否平行，进入玻璃时折射光线射到的位置固定不变，即P2、P3在aa和bb面上照射的位置固定，但由于aa和bb不平行时，在bb面的入射角比平行时的入射角大，则折射角也会变大，但折射角增大的度数与入射角增大的度数不相等，故P1P2和P3P4不平行。a.如图所示为甲同学操作的光路图，左线为实际光线，右线为测量光线，由图可知测量光线的折射角大于实际光线的折射角，由n可知，测得的折射率偏小。b乙同学所用玻璃砖的两个界面虽然不平行，但在操作时和作图时均无失误，入射角和折射角没有

12、误差，故测出的n值不变。c丙同学的测量可能出现三种可能，如图所示，当出射点为c时，测量值与真实值相同，当出射点在c左侧时，测量值小于真实值，当出射点在c点右侧时，测量值大于真实值，故丙同学测得的折射率与真实值相比的结果无法确定。b测量半圆形玻璃砖的折射率（9）（经典题，8分）利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实

13、验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等；某同学用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是 。他应该采取的措施是 为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插 枚大头针。请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“”表示，作出光路图。为了计算折射率，应该测量的量（在光路图上标出），有： ，玻璃的折射率公式是 。光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于或等于临界角，发

14、生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来（2分）向上移动半圆柱形玻璃砖，使到达圆弧面上光线的入射角小于临界角（2分）1（1分）见解析入射角i和折射角r（2分）n（1分）在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，则光线不能穿过半圆柱形玻璃砖，即不能从圆弧面折射出来，则说明光线到达圆弧面上的入射角大于或等于临界角，发生了全反射。为了能看到折射光线，需要使入射角小于临界角，即可以向上移动半圆柱形玻璃砖，使光线到达圆弧面上的入射角小于临界角。因为圆弧面已经确定，入射光线在MN面上传播方向不变，可以确定在圆弧面上的入射点，所以在玻璃砖的右侧需插入1枚大头针，即可确定折射光线。光路图如图所示，根据折射定律有nsin isin r，则需要测量入射角i和折射角r，折射率为n。