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1、第十三章 第1讲光的折射全反射基础巩固1在一次讨论中，老师问道：“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，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，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：c光的频率最大；a光的传播速度最小；b光的折射率最大；a光的波长比b光的短，根据老师的假定，以上回答正确的是()ABC D解析：C根据视深公式h，说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，错误，正确；照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足tan C，又sin C，c照
2、亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，a的传播速度最小，错误，正确故选C.2.(2021浙江卷)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b间的夹角为90，则()A光盘材料的折射率n2B光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度解析：D如图所示由几何关系可得入射角为i45，折射角为r30，根据折射定律有n，所以A错误；根
3、据vc，所以B错误；光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折射光线OP的强度，所以D正确3(多选)如图所示的是在四川景区九寨沟拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和池底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到下列说法正确的是()A远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光线在水面上发生了全反射B光从空气射入水中，光的波速变小，波长变小C远处水面下景物的光线到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见D来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折
4、射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中解析：BC远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误光线由空气射入水中，光的波速变小，频率不变，由波速公式vf知波长变小，故B正确远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于或等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故D错误4.如图所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖
5、，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为()A. BC. D解析：A根据折射率公式得sin C，n，单色光在玻璃砖中通过的光程为snL，则单色光在玻璃砖中通过的时间为t，故选A.5两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象()下列结论中正确的是()A光束b的频率比光束a低B在水中的传播速度，光束a比光束b小C水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大解析：C根据图示和折射定律n可知，b光的折射率较大，则b的频率较大，故A
6、错误，C正确；由n可知，b光的折射率较大，在同种介质传播速度较小即在水中的传播速度，光束a比光束b大，故B错误；由临界角公式sin C分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小，故D错误6(2021广东卷)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式解析：本题考查光的折射与全反射由光从M点射向空气的过程可知，挡风玻璃的折射率n，又知该光在N点刚好发生全反射，发生全反射时的临界角满足sin ，则光从玻璃射到
7、空气时临界角的正弦值sin .答案：sin 能力提升7(多选)如图所示，一由玻璃制成的直角三棱镜ABC，其中ABAC，该三棱镜对红光的折射率大于.一束平行于BC边的白光射到AB面上，光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出下列说法正确的是()A各色光在AB面的折射角都小于30B各色光在BC面的入射角都大于45C有的色光可能不在BC面发生全反射D从AC面射出的有色光束中红光在最上方解析：AB设光在AB面的折射角为，由折射定律知，解得sin ，即各色光在AB面的折射角都小于30，选项A正确；由几何关系知，各色光射向BC面时，入射角都大于45，选项B正确；由临界角公式sin C知，各色光
8、全反射的临界角都小于45，各色光都在BC面发生全反射，选项C错误；从AC面射出的光束一定平行于BC边，由于红光射向BC面时的入射角最大，故红光射到AC面时处于最下方，选项D错误8(2021全国高三专题练习)如图所示，两束平行的黄光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜ABC，已知该三棱镜对该黄光的折射率为，入射光与AB界面夹角为45，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是()A两束黄光从BC边射出后不再平行B黄光经三棱镜折射后偏向角为30C改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些D若让入射角增大，则出射光束不平行解析：B作出光路图如图，由折射率公式n可知r30
9、，由几何关系可知折射光在三棱镜内平行于底边AC，由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i45，因此光束的偏向角为30，A错误，B正确；由于同种材料对不同的色光的折射率不同，相对于黄光而言红光的折射率小，因此折射后红光的偏向角小些，C错误；若让入射角增大，折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，D错误9(2021河北衡水高三调研)(多选)如图所示，某同学设计了一种能看见室外全景的猫眼猫眼是由同种材料的球冠和圆柱体拼接在一起的复合形状观察者能在室内猫眼的中点O，恰能看到室外的全景设墙壁的厚度为d，玻璃的折射率为，圆柱体的直径为2d，则()A球面的半径R2dB沿墙壁射向猫眼的极限光线，其入射角为
10、60C从室内猫眼中点入射的光可能在球冠与空气的界面上发生全反射D球冠的球心位置处在猫眼的内部解析：AB作图知，设法线与图中竖直线夹角为，则有n，解得30，故入射角为60，选项B正确圆柱体的直径为2d，半径rd，球面的半径Rr/sin 302d，选项A正确发生全反射的临界角正弦值sin C，根据光路可逆的原理可知，从室内猫眼中点入射的光，不可能在球冠与空气的界面上发生全反射，选项C错误；球冠的球心位置处在猫眼的底部，选项D错误10(2021河北卷)将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为.当60时，A
11、右侧恰好无光线射出；当30时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h.不考虑多次反射求：(1)半圆柱体对该单色光的折射率；(2)两个半圆柱体之间的距离d.解析：(1)由题意可知，当60时，入射光恰好发生全反射，有sin60，解得n.(2)当30时，有光线沿B的半径射出，光路如图所示，由光的折射定律，有n，由几何知识得hdtan Rsin ，解得d.答案：(1)(2)11.(2021湖南卷)我国古代著作墨经中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射 (1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？解析：(1)如图所示，若人脚处反射的光恰能成像，则透明介质的折射率最小，由几何关系得此时入射角的正弦值sin i0.8，折射角的正弦值sin r，所以nmin.(2)光从光疏介质向光密介质传播，入射角接近90时为掠射分析可知，当掠射的光恰好从洞的边缘射出时折射率最小，则有nmin.答案：(1)(2)