貴州省普安一中2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí)同步練習(xí)57：光的折射、全反射

1、貴州省普安一中2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí)同步練習(xí)57：光的折射、全反射12009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2009年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國華裔科學(xué)家高錕以及美國科學(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯高錕在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”取得了突破性的成就若光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和包層組成，下列說法正確的是 ()A內(nèi)芯和包層折射率相同，折射率都大B內(nèi)芯和包層折射率相同，折射率都小C內(nèi)芯和包層折射率不同，包層折射率較大D內(nèi)芯和包層折射率不同，包層折射率較小解析：為了使光線不射出來，必須利用全反射，而發(fā)生全反射的條件是光從折射率較大的光密介質(zhì)進(jìn)入折射率較小的

2、光疏介質(zhì)且入射角大于等于臨界角，因此，內(nèi)芯的折射率應(yīng)大于包層的折射率，故選項D正確答案：D2(2009·廣東高考)在陽光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會出現(xiàn)美麗的彩虹彩虹是太陽光射入球形水珠經(jīng)折射、內(nèi)反射、再折射后形成的光的折射發(fā)生在兩種不同介質(zhì)的_上，不同的單色光在同種均勻介質(zhì)中_不同答案：界面折射率3(2009·山東高考)一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，圖13110所示為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角，使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射已知水的折射率為，求sin的值解析：當(dāng)光線在水面發(fā)生全反射時，有sinC 當(dāng)光線從左側(cè)射入時，由折射定律有n 聯(lián)立式，代

3、入數(shù)據(jù)可得sin.答案：4.折射率為n、長度為L的玻璃纖維置于空氣中，若從A 端射入的光線能在玻璃纖維中發(fā)生全反射，最后從B端射出，如圖13111所示，求：(1)光在A面上入射角的最大值(2)若光在纖維中恰能發(fā)生全反射，由A端射入到從B端射出經(jīng)歷的時間是多少？解析：(1)光路圖如右圖所示，要在纖維中發(fā)生全反射，其臨界角C有sinC折射角290°C所以cos2，sin2由折射定律：sin1nsin21arcsin.(2)光在纖維中傳播的速度v(c為光在真空中傳播的速度)光在沿纖維軸線方向上的速度分量v1vcos2所用時間：t.答案：(1)arcsin(2)5(2009·海南高

4、考)如圖13112所示，一透明半圓柱體折射率為n2，半徑為R，長為L.一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，從部分柱面有光線射出求該部分柱面的面積S.圖13112 解析：半圓柱體的橫截面如圖所示，OO為半徑設(shè)從A 點入射的光線在B點處恰好滿足全反射條件，由折射定律有 sin 式中，為全反射臨界角由幾何關(guān)系得 OOB S2RL·OOB 代入題所給條件得 SRL. 答案：RL6如圖13113所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢查池角出液口的安全情況已知池寬為L，照明燈到池底的距離為H，若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某種液體，當(dāng)液面高為時，池底的光斑距離出液口.圖13113(1)

5、試求：當(dāng)液面高為H時，池底的光斑到出液口的距離x.(2)控制出液口緩慢地排出液體，使液面以vh的速率勻速下降，試求池底的光斑移動的速率vx.解析：(1)作出光路圖如圖所示 由幾何關(guān)系知：由折射定律：n·代入h、l得：n聯(lián)立式得x·h.當(dāng)hH時，解得x.(2)由x·h知，x·h，則·，即vx·vh.答案：(1)(2)·vh7(2010·蘇南模擬)一臺激光器，它的功率為P，如果它發(fā)射出的單色光在空氣中的波長為.(1)它在時間t內(nèi)輻射的光能為_，如果已知這束單色光在某介質(zhì)中的傳播速度為v，那么這束單色光從該介質(zhì)射向真空發(fā)

6、生全反射的臨界角為_(2)由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光，所以光導(dǎo)纖維中用激光作為信息高速傳輸?shù)妮d體要使射到粗細(xì)均勻的圓形光導(dǎo)纖維一個端面上的激光束都能從另一個端面射出，而不會從側(cè)壁“泄漏”出來，光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多大？解析：(1)激光器t時間內(nèi)發(fā)出的光能WPt由n，sinC，則Carcsin.(2)設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維端面的入射角為i，折射角為r，折射光線射向側(cè)面時的入射角為i，折射角為r，如圖所示由折射定律：n，由幾何關(guān)系：ri90°，sinrcosi.由全反射臨界角的公式：sini，cosi ，要保證從端面射入的任何光線都能發(fā)生全反射，應(yīng)有ir90&#

7、176;，sini1.故n，解得n，故光導(dǎo)纖維的折射率至少應(yīng)為.答案：(1)Ptarcsin(2)8.如圖13114所示為用某種透明材料制成的一塊柱體形棱鏡的水平截面圖，F(xiàn)D為圓周，圓心為O，光線從AB面入射，入射角160°，它射入棱鏡后射在BF面上的O點并恰好不從BF面射出(1)畫出光路圖；(2)求該棱鏡的折射率n和光線在棱鏡中傳播的速度大小v(光在真空中的傳播速度c3.0×108 m/s)解析：(1)光路圖如圖所示(2)設(shè)光線在AB面的折射角為2，折射光線與OD的夾角為C，則n.由題意，光線在BF面恰好發(fā)生全反射，sinC，由圖可知，2C90°聯(lián)立以上各式解出

8、n1.3(或)又n，故解出v2.3×108 m/s(或×108 m/s)答案：(1)見解析圖(2)1.3(或)2.3×108 m/s(或×108 m/s)9(2010·南通模擬)如圖13115所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成一束頻率為5.3×1014 Hz的單色細(xì)光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角60°.已知光在真空中的速度c3×108 m/s，玻璃的折射率n1.5，求：(1)這束入射光線的入射角多大？(2)光在棱鏡中的波長是多大？(3)該束光線第一次從CD面出射時的折射角(結(jié)果可用三角函數(shù)表示)解析：(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為1、2，230°根據(jù)n得sin1nsin21.5×sin30°0.75，1arcsin0.75.(2)根據(jù)n得v m/s2×108 m/s，根據(jù)vf得 m3.77×107 m.(3)光路如圖所示，光線ab在AB面的入射角為45°，設(shè)玻璃的臨界角為C，則sinC0.67sin45°0.6