第3課時(shí)光的折射全反射習(xí)題含答案

1、.第3課時(shí)光的折射全反射考綱解讀 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)算1折射定律的應(yīng)用觀察者看見太陽從地平線升起時(shí)，下列關(guān)于太陽位置的敘述中正確的是()a太陽位于地平線之上b太陽位于地平線之下c太陽恰位于地平線d大氣密度不知，無法判斷答案b解析太陽光由地球大氣層外的真空射入大氣層時(shí)要發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，折射角小于入射角，折射光線進(jìn)入觀察者的眼睛，觀察者認(rèn)為光線來自它的反向延長(zhǎng)線這樣使得太陽的實(shí)際位置比觀察者看見的太陽位置偏低2折射定律與折射率的理解和應(yīng)用如圖1所示，光線以入射角1從空氣射向折射率n的玻璃表面當(dāng)入射角145時(shí)，求反射光線與折射光線

2、間的夾角.答案105 圖1解析設(shè)折射角為2，由折射定律得sin 2，所以，230.因?yàn)?145，所以1804530105.3全反射問題分析很多公園的水池底都裝有彩燈，當(dāng)一束由紅、藍(lán)兩色光組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí)，關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是()精品.答案c解析紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，所以藍(lán)光發(fā)生全反射的臨界角較紅光小，藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí)，紅光不一定發(fā)生，故只有c正確4光的色散現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)表明，可見光通過三棱鏡時(shí)各色光的折射率n隨波長(zhǎng)的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式：na，其中a、b、c是正的常量太陽光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖2所示，則 ()圖2a屏

3、上c處是紫光b屏上d處是紅光c屏上b處是紫光d屏上a處是紅光答案d解析可見光中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，折射率最小，折射程度最小，所以a為紅光，而紫光折射率最大，所以d為紫光1折射定律(1)內(nèi)容：如圖3所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比精品.圖3(2)表達(dá)式：n.(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的2折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量(2)定義式：n.(3)計(jì)算公式：n，因?yàn)関c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，入射角小

4、于折射角3全反射現(xiàn)象(1)條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)入射角大于或等于臨界角(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光4臨界角：折射角等于90時(shí)的入射角，用c表示，sin c.5光的色散(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列(3)光的色散現(xiàn)象說明：白光為復(fù)色光；同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢(4)棱鏡含義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一介質(zhì)中的折射率不同三棱鏡對(duì)光線的作用：改變光的傳播方向，使復(fù)

5、色光發(fā)生色散精品.考點(diǎn)一折射定律的理解與應(yīng)用1折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)2折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)3同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小4公式n中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，i總是真空中的光線與法線間的夾角，r總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角例1一半圓柱形透明物體橫截面如圖4所示，底面aob鍍銀，o表示半圓截面的圓心一束光線在橫截面內(nèi)從m點(diǎn)入射，經(jīng)過ab面反射后從n點(diǎn)射出已知光線在m點(diǎn)的入射角為30，moa60，nob30.求：圖4(1)光線在m點(diǎn)的折射角；(2)透明物體的折射率解析(1)如圖所示，透明物體內(nèi)部的光

6、路為折線mpn，q、m點(diǎn)相對(duì)于底面ef對(duì)稱，q、p和n三點(diǎn)共線設(shè)在m點(diǎn)處，光的入射角為i，折射角為r，omq，pnf.根據(jù)題意有30由幾何關(guān)系得，pnopqor，于是r60且r由式得r15(2)根據(jù)折射率公式有sin insin r由式得n1.932.答案(1)15(2)或1.932解決光的折射問題的一般方法(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖精品.(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，確定入射角和折射角(3)利用折射定律建立方程進(jìn)行求解突破訓(xùn)練1兩束平行的細(xì)激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖5所示已知光線1沿直線穿過玻璃，它的入射點(diǎn)是o；光線2的入射點(diǎn)為a，穿過玻璃后兩條光線

7、交于p點(diǎn)已知玻璃截面的圓半徑為r，oa，opr，光在真空中的傳播速度為c.據(jù)此可知() 圖5a光線2在圓弧面的入射角為45b玻璃材料的折射率為c光線1的玻璃中的傳播速度為c/d光線1在玻璃中的傳播時(shí)間為r/(2c)答案b解析作出光路圖如圖所示，設(shè)光線2沿直線進(jìn)入玻璃，在半圓面上的入射點(diǎn)為b，入射角設(shè)為1，折射角設(shè)為2，由sin 1得130，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；因opr，由幾何關(guān)系知bpr，則折射角260，由折射定律得玻璃的折射率為n，選項(xiàng)b正確；由nc/v解得光線1在玻璃中的傳播速度為c/，傳播時(shí)間為tr/vr/c，選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用1在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定

8、律；光路均是可逆的2當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射當(dāng)折射角等于90時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光了例2如圖6所示，陽光垂直射入靜止的水中，由于水中離墻足夠遠(yuǎn)的某處有一小平面鏡，在墻oa和oa上各有一光斑分別為s、s(圖中未畫出)若已知水對(duì)紅光折射率為n1，對(duì)紫光折射率為n2，平面鏡和水平面的夾角為.下列說法正確的是 ()a光斑s是彩色的且上邊緣為紫色 圖6b若增大，光斑s中首先消失的是紅光c若保證s、s均存在，則需sin 2精品.d若保證s、s均存在，則需sin 答案c解析作出一束光經(jīng)平面鏡反射后在o1處的折射和反射光路圖，如圖

9、所示，因陽光垂直射入靜止的水中，平面鏡和水平面的夾角為，由幾何關(guān)系知光在o1處的入射角2，但因水對(duì)各種光的折射角不同，所以折射角不同，紫光偏折程度大，靠近o點(diǎn)，所以光斑s是彩色的且下邊緣為紫色，a錯(cuò)；由sin c知，若增大，光斑s中首先消失的是紫光，b錯(cuò)；若保證s、s均存在，即紅光不能發(fā)生全反射，所以應(yīng)保證sin 2tb，iaib，故ra，即nanb，a錯(cuò)誤；光的頻率ab，b錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)ab，雙縫干涉條紋的間距x與入射光的波長(zhǎng)成正比，c正確，d錯(cuò)誤5.如圖17所示，一光線垂直入射到橫截面為半圓的柱狀透明體pqc的pq面上，在半圓弧上的入射點(diǎn)為a，o為半圓的圓心，ocpq面，aoc30，光線出

10、射后與co的夾角abo15.該光在真空中的傳播速度和波長(zhǎng)分別為c、0，則下列說法正確的是() 圖17a光在該介質(zhì)中的折射率是b光在該介質(zhì)中的傳播速度是cc光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0d當(dāng)入射光垂直pq面向p端移動(dòng)時(shí)，光射到半圓弧可能會(huì)發(fā)生全反射，且臨界角為45答案ad解析光在a點(diǎn)的入射角iaoc30，折射角raocabo45，則光在該介質(zhì)中的折射率n，選項(xiàng)a對(duì)；光在介質(zhì)中的傳播速度vc，選項(xiàng)b錯(cuò)；光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)vt，而0ct，得0，選項(xiàng)c錯(cuò)；當(dāng)入射光垂直pq面向p端移動(dòng)時(shí)，光射到半圓弧的入射角增大，若入射角增大為臨界角c時(shí)，則光開始發(fā)生全反射，sin c，得c45，選項(xiàng)d對(duì)精品.6.如圖18所示，

11、半徑r10 cm的半圓形玻璃磚放在水平桌面上，o1為圓心，o2為圓弧頂點(diǎn)，p1p2面與桌面平行現(xiàn)讓一很細(xì)的激光束垂直p1p2面射入玻璃磚，測(cè)得桌面上的亮點(diǎn)c到o2的距離d4 cm，o1a6 cm，則該玻璃磚的折射率為()a. b. 圖18c. d.答案b解析如圖，ab cm8 cm，sinabo10.6，cosabo10.8，bdadab10 cm8 cm2 cm，cdo2do2c6 cm4 cm2 cmbd，得cbd45，該玻璃磚的折射率n，只有選項(xiàng)b正確(限時(shí)：30分鐘)題組1光的折射現(xiàn)象與光的色散1如圖1所示是一觀察太陽光譜的簡(jiǎn)易裝置，一加滿清水的碗放在有陽光的地方，將平面鏡m斜放入水中

12、，調(diào)整其傾斜角度，使太陽光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射，最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上，即可觀察到太陽光譜的七色光帶逐漸增大平面鏡的傾斜角度，各色光將陸續(xù)消失，則此七色光帶從上到下的排列順序以及 圖1最先消失的光分別是()a紅光紫光，紅光 b紫光紅光，紅光c紅光紫光，紫光 d紫光紅光，紫光答案c解析根據(jù)折射定律作出光路圖可知，此七色光帶從上到下的排列順序是紅光紫光；因?yàn)樗畬?duì)紫光的折射率精品.n最大，根據(jù)公式sin c可知，其從水中射向水平面時(shí)發(fā)生全反射的臨界角最小，所以最先消失綜上分析，正確選項(xiàng)為c.2紅光與紫光相比()a在真空中傳播時(shí)，紫光的速度比較大b在玻璃中傳播時(shí)，紅光的速度比較大c

13、玻璃對(duì)紅光的折射率較紫光的大d從玻璃到空氣的界面上，紅光的臨界角較紫光的大答案bd解析因?yàn)楦鞣N色光在真空中的傳播速度均為3108 m/s，所以a錯(cuò)誤因?yàn)椴Ａ?duì)紅光的折射率較玻璃對(duì)紫光的折射率小，根據(jù)v得紅光在玻璃中的傳播速度比紫光大，所以b正確，c錯(cuò)誤根據(jù)公式sin c得紅光的臨界角比紫光的大，d正確3已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為，則()a該介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率等于b此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csin (c為真空中的光速)c此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的sin 倍d此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的答案abc解析介質(zhì)對(duì)該單色光的臨界角為，它的折射率n，a項(xiàng)正確；此單色光在介質(zhì)

14、中的傳播速度為vcsin ，b正確；0sin ，所以0sin 1，故c項(xiàng)正確；而光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無關(guān)，故d項(xiàng)錯(cuò)誤4(2013浙江16)與通常觀察到的月全食不同，小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的小虎畫出了月全食的示意圖，如圖2所示，并提出了如下猜想，其中最為合理的是 ()a地球上有人用紅色激光照射月球 圖2b太陽照射到地球的紅光反射到月球c太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球d太陽光中的紅光在月球表面形成干涉條紋精品.答案c解析同種介質(zhì)對(duì)頻率大的光折射率大，太陽光中紅光的頻率最小，經(jīng)大氣層時(shí)偏折的程度最小小明在月全食時(shí)，看到月亮呈現(xiàn)暗紅色，是因?yàn)?/p>

15、太陽光中的部分紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球，故選項(xiàng)c正確題組2光的全反射5公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈，在晚上觀察不同顏色彩燈的深度和 水面上被照亮的面積，下列說法正確的是 ()a紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較小b紅燈看起來較深，紅燈照亮的水面面積較小c紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較大d紅燈看起來較深，紅燈照亮的水面面積較大答案d解析光從水里射入空氣時(shí)發(fā)生折射，入射角相同時(shí)，折射率越大，折射角越大，從水面上看光源越淺，紅燈發(fā)出的紅光的折射率最小，看起來最深；設(shè)光源的深度為d，光的臨界角為c，則光能夠照亮的水面面積大小為s(dtan c)2，可見，臨界角越大的光，照亮

16、的面積越大，各種色光中，紅光的折射率最小，臨界角最大，所以紅燈照亮的水面面積較大，選項(xiàng)d正確6.如圖3所示，扇形aob為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角aob60.一束平行于角平分線om的單色光由oa射入介質(zhì)，經(jīng)oa折射的光線恰平行于ob，以下對(duì)該介質(zhì)的折射率值及折射光線中恰好射到m點(diǎn)的光線能不能發(fā)生全反射的說法正確的是() 圖3a.，不能發(fā)生全反射 b.，能發(fā)生全反射c.，不能發(fā)生全反射 d.，能發(fā)生全反射答案a解析畫出光路圖，并根據(jù)幾何關(guān)系標(biāo)出角度，如圖所示由圖可知，介質(zhì)的折射率n；因?yàn)閟in 30sin c，所以折射光線中恰好射到m點(diǎn)的光線不能發(fā)生全反射，選項(xiàng)a正確精品.7如圖4所示，ab、

17、cd分別是置于空氣中厚玻璃磚的上、下兩個(gè)表面，且abcd，光線經(jīng)ab表面射向玻璃磚，當(dāng)折射光線射到cd表面上時(shí)，下列說法中正確的是 ()不可能發(fā)生全反射只要適當(dāng)增大入射角1，就可能在cd面上發(fā)生全反射只要玻璃磚的厚度足夠大，就可能在cd面上發(fā) 圖4生全反射由于不知道玻璃的折射率，故無法判斷a只有正確 b只有正確c正確 d只有正確答案a解析如圖所示，折射光線o1o2能否在cd面上發(fā)生全反射，取決于是否滿足全反射的條件，由于玻璃的折射率大于空氣的折射率，故折射光線o1o2是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，設(shè)折射光線o1o2在cd面上的入射角為1，則12.據(jù)折射率的定義可得n.(其中190)據(jù)臨界角定義可得

18、n.可得12c.故折射光線o1o2在cd面上不能發(fā)生全反射8.為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學(xué)在半徑為r的圓形軟木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖5所示已知水的折射率為，為了保證表演成功(在水面上看不到大頭針)，大頭針末端離水面的最大距離h為() 圖5a.r b.rc.r d.r答案a解析只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，從水面上就看不到大頭針，如圖所示，根據(jù)圖中幾何關(guān)系有sin c，所以hr，選項(xiàng)a對(duì)9如圖6所示，mn是位于豎直平面內(nèi)的光屏，放在水平面上的半圓柱形玻璃磚的平面部分ab與屏平行由光源s發(fā)出的一束白光從半圓沿半徑射入玻璃磚，通過圓心o再射到屏上在水平面內(nèi)以o點(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)精品.，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失有關(guān)彩色 圖6的排列順序和最先消失的色光是()a左紫右紅，紫光 b左紅右紫，紫光c左紫右紅，紅光 d左紅右紫，紅光答案b解析如圖所示，由于紫光的折射率大，故在光屏mn上是左紅右紫，并且是紫光最先發(fā)生全反射，故選項(xiàng)b正確題組3光的折射與光的全反射的綜合問題10.如圖7所示，直角三角形abc為一三棱鏡的橫截面，a30.一束單色光從空氣射向bc上的e點(diǎn)，并偏折到ab上的f點(diǎn)，光線ef平行于底邊ac.已知入射光與bc邊的夾