高三物理一輪復(fù)習(xí)隨堂檢測(cè) 光的折射 全反射 光的波動(dòng)性（3-4-2-1） 新人教版

1、第1講 光的折射 全反射 光的波動(dòng)性1(2009·廣東，14)(1)在陽(yáng)光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會(huì)出現(xiàn)美麗的彩虹彩虹是太陽(yáng)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(2)如圖2113為聲波干涉演示儀的原理圖，兩個(gè)U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成_的波當(dāng)聲波分別通過(guò)A、B傳播到右側(cè)小孔時(shí)，若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長(zhǎng)，則此處聲波的振幅_；若傳播的路程相差一個(gè)波長(zhǎng)，則此處聲波的振幅_圖2113解析：聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率相同的波且相位差固定若波程相差為半波

2、長(zhǎng)的偶數(shù)倍，則干涉相長(zhǎng)；若波程相差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則干涉相消所以兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長(zhǎng)(奇數(shù)倍)，則此處聲波的振幅減??；若傳播的路程相差一個(gè)波長(zhǎng)(半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍)，則此處聲波的振幅增大答案：(1)界面折射率(2)相同減小增大2. 圖2114 (1)一玻璃磚橫截面如圖2114所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫(huà)出)，AB為直角邊，ABC45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則下列敘述正確的是_A從BC邊折射出一束寬度與BC邊長(zhǎng)度相等的平行光B屏上有

3、一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度C屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長(zhǎng)度D當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大(2)如圖2115所示，圖2115是研究激光相干性的雙縫干涉示意圖，擋板上有兩條狹縫S1、S2，由S1、S2發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，已知入射激光的波長(zhǎng)是，屏上的P點(diǎn)到兩狹縫S1、S2的距離相等，如果把P處的亮條紋記作0號(hào)條紋，由P向上數(shù)，與0號(hào)亮紋相鄰的亮紋依次是1號(hào)條紋、2號(hào)條紋則P1處的亮紋恰好是10號(hào)亮紋設(shè)直線S1P1的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S2P1的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，則L2L1等于多少？解析：(1)設(shè)光在玻璃磚BC面與AC弧面上的臨界角為C，則有sin C

4、，顯然C<45°，故可知光將在整個(gè)BC面上發(fā)生全反射，也會(huì)在AC弧面上靠近A點(diǎn)和C點(diǎn)附近區(qū)域發(fā)生全反射D點(diǎn)附近的射出光線形成會(huì)聚光束照到光屏P上由以上分析可知B、D選項(xiàng)正確(2)根據(jù)雙縫干涉原理，產(chǎn)生亮條紋的條件是光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即sn(n0、1、2)，當(dāng)n0時(shí)產(chǎn)生0號(hào)亮紋，當(dāng)n10時(shí)產(chǎn)生10號(hào)亮紋，所以L2L110.答案：(1)BD(2)10圖21163.如圖2116所示是一種折射率n1.5的棱鏡，現(xiàn)有一束光線沿MN的方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦值為sin i0.75.求：(1)光在棱鏡中傳播的速率；(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此束光線射出棱鏡后的方向并畫(huà)出光路圖(不考

5、慮返回到AB面上的光線)解析：(1)由n得v2×108 m/s.(2)設(shè)光線進(jìn)入棱鏡后的折射角為r，由n，得sin r0.5，r30°光線射到BC界面時(shí)的入射角i190°45°45°由于sin 45°>，所以光線在BC邊發(fā)生全反射，光線沿DE方向射出棱鏡后的方向與AC邊垂直，光路圖如圖所示答案：(1)2×108 m/s(2)見(jiàn)解析圖圖21174. (2009·蘇南八校聯(lián)考)如圖2117所示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R20 cm，折射率為，AB是一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求：(1)光

6、在圓柱體中的傳播速度；(2)距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn)解析：(1)光在圓柱體中的傳播速度v×108 m/s.(2)設(shè)光線PC經(jīng)折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，光路圖如圖所示由折射定律有：n，又由幾何關(guān)系有：2由以上兩式解得60°光線PC離直線AB的距離CDRsin 10 cm則距離直線AB為10 cm的入射光線經(jīng)折射后能到達(dá)B點(diǎn)答案：(1)×108 m/s(2)10 cm5 (1)一束紅光和一束紫光以相同的入射角斜射到同一厚平板玻璃的一個(gè)表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出，出射光線相對(duì)于入射光線側(cè)移了一段距離，則下列說(shuō)法中正確的是_A紅光的出射光線的側(cè)移

7、距離比紫光小 B紅光的出射光線的側(cè)移距離比紫光大C紅光穿過(guò)玻璃板的時(shí)間比紫光短 D紅光穿過(guò)玻璃板的時(shí)間比紫光長(zhǎng)圖2118(2)2008年奧運(yùn)會(huì)上，光纖通信網(wǎng)覆蓋了所有的奧運(yùn)場(chǎng)館，為各項(xiàng)比賽提供安全、可靠的通信服務(wù)，光纖通信是利用光的全反射將大量信息高速傳輸如圖2118是一根長(zhǎng)為l的光導(dǎo)纖維，由內(nèi)芯和包層兩層介質(zhì)組成，其折射率分別為n1和n2，則n1_n2(填“<”“>”或“”)；若發(fā)生全反射的臨界角為，光在真空中的速度為c，則一束光從它的一個(gè)端面射入，又從另一端面射出所需的最長(zhǎng)時(shí)間為_(kāi)解析：(1)因?yàn)橥环N介質(zhì)對(duì)紫光的折射率大，故入射角相同時(shí)，紫光側(cè)移距離較大，A選項(xiàng)正確、B選項(xiàng)錯(cuò)

8、誤；設(shè)入射角為，折射角為，玻璃板的厚度為h，則穿過(guò)玻璃板所用的時(shí)間為t，又有折射定律n，且n，聯(lián)立解得t，介質(zhì)對(duì)紅光的折射率較小，且兩種色光的折射率均大于1，所以分子中的n2起主要作用，故C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤(2)光從內(nèi)芯射向包層時(shí)會(huì)發(fā)生全反射，故內(nèi)芯的折射率應(yīng)大于包層的折射率；當(dāng)內(nèi)芯射向包層的入射光的入射角等于臨界角時(shí)，光的路線最長(zhǎng)，所用時(shí)間也最長(zhǎng)，設(shè)為tmax，此時(shí)光束在沿光導(dǎo)纖維方向的速度分量為vsin ，則光在穿過(guò)光導(dǎo)纖維時(shí)有l(wèi)vsin ·tmax，得tmax.答案：(1)AC(2)>1. (1)如圖2119所示，A、B、C為等腰棱鏡，a、b兩束不同頻率的單色光垂直A

9、B邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到DC的距離相等，兩束光通過(guò)棱鏡折射后相交于圖中的P點(diǎn)，以下判斷正確的是_圖2119A在真空中，a光光速大于b光光速B在真空中，a光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)Ca光通過(guò)棱鏡的時(shí)間大于b光通過(guò)棱鏡的時(shí)間Da、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過(guò)程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角圖2120(2)如圖2120所示，直角三棱鏡ABC的一個(gè)側(cè)面BC緊貼在平面鏡上，BAC.從點(diǎn)光源S發(fā)出的細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上，適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向，當(dāng)SO與AC成角時(shí)，其折射光與鏡面發(fā)生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，求此棱鏡的折射率解析：(1)本題考查不同

10、色光的比較光在真空中的傳播速度為3.0×108 m/s，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；畫(huà)出a、b兩束光通過(guò)棱鏡的光路圖，如圖所示由圖可知棱鏡對(duì)a光的偏折程度大于對(duì)b光的偏折程度，即a光的頻率、折射率大于b光的頻率和折射率，所以在真空中a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩種光在棱鏡中的傳播距離相等，由于a光在棱鏡中的傳播速度小于b光在棱鏡中的傳播速度，故a光通過(guò)棱鏡的時(shí)間較長(zhǎng)，故C選項(xiàng)正確；由Carcsin可知a光的臨界角小于b光的臨界角，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤(2)作出正確的光路圖，依題意可知光垂直BC反射才能從AC面射出后恰好與SO重合，則光在AC面的入射角為90°，由幾何關(guān)系可知折射角為9

11、0°，根據(jù)折射定律：n.答案：(1)C(2)2. 小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用刻度尺測(cè)半圓形玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)(如圖2121所示)，他進(jìn)行的主要步驟是：圖2121(A)用刻度尺測(cè)玻璃磚的直徑AB的大小d.(B)先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚移走，標(biāo)出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線OC.(C)將玻璃磚放回白紙的原處，長(zhǎng)直尺M(jìn)N緊靠A點(diǎn)并與直徑AB垂直放置(D)調(diào)節(jié)激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O，并使長(zhǎng)直尺M(jìn)N的左右兩端均出現(xiàn)亮點(diǎn)，記下左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1，右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x2.則(1)小明利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算玻璃折射

12、率的表達(dá)式n_.(2)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)以下說(shuō)法正確的是_ A在BOC的范圍內(nèi)，改變?nèi)肷涔釶O的入射角，直尺M(jìn)N上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)B左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1一定小于右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x2C左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1一定大于右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x2D要使左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1增大，應(yīng)減小入射角解析：(1)作出光路圖如圖所示，折射光線交于MN上的E點(diǎn)，反射光線交與MN上的F點(diǎn)折射率等于折射角的正弦與反射角的正弦的比，即n .(2)當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射，則只有反射光線照射到MN上，所以MN上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，故A項(xiàng)正確；由圖知，角大于角，所以左側(cè)亮點(diǎn)到A的距離總是比右側(cè)亮點(diǎn)到A的距離

13、小，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；要想左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離增大，必須減小折射角，由折射率公式可知，要減小折射角，必須減小入射角，故D項(xiàng)正確答案：(1)(2)ABD圖21223.(2010·廣西鴻鳴高中月考)(1)如圖2122所示，水下光源S向水面A點(diǎn)發(fā)射一束光線，折射光線分別為a，b兩束，則下列敘述正確的是() A在水中a光的速度比b光的小Ba、b兩束相比較，a光的波動(dòng)性較強(qiáng)C若保持入射點(diǎn)A位置不變，將入射光線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從水面上方觀察，b光先消失D用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，a光干涉條紋間距小于b光干涉條紋間距(2)透明光學(xué)材料制成的棱鏡的正截面為等腰直角三角形，其折射率

14、為n.一束波長(zhǎng)為564 nm的單色光與底面平行射入棱鏡，如圖2123所示，入射點(diǎn)為O(OC間距大于AC)，求：圖2123此單色光在棱鏡中的波長(zhǎng)該束光線從哪個(gè)面首先射出？出射光線的方向如何？計(jì)算后回答并畫(huà)出光路圖解析：(1)a光的折射角小于b光，說(shuō)明a光在水中的折射率小于b光，根據(jù)nc/v，在水中a光的速度比b光的大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)折射率小，則光的頻率相應(yīng)小，a、b兩束光相比較，a光的頻率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，波動(dòng)性較強(qiáng)，選項(xiàng)B正確；若保持入射點(diǎn)A位置不變，將入射光線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從水面上方觀察，b光折射角先達(dá)到90°，b光先消失，選項(xiàng)C正確；由雙縫干涉條紋間距公式可知，條紋間距與波長(zhǎng)成正比

15、，a光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，a光干涉條紋間距大于b光干涉條紋間距，選項(xiàng)D錯(cuò)誤(2)n，n399 nm. 在AC面上有，所以30°因?yàn)镺C>AC，所以折射光線只能射向AB面，入射角i75°，又因?yàn)閟in C，i>C，故該光在AB面上發(fā)生全反射光線將又射向BC面，入射角為30°.射出時(shí)，所以45°，即光線首先從BC面射出，與BC面成45°且與AB面平行. 答案：(1)BC(2)399 nmBC面，與BC面成45°角且與AB面平行，光路如右圖所示：圖21244(1)如圖2124所示，兩個(gè)同種玻璃

16、制成的三棱鏡，頂角1略大于2，兩單色光1和2分別垂直入射三棱鏡，其出射光線與豎直界面的夾角12，則下列判斷正確的是_A在棱鏡中1光的傳播速度比2光的小B1光的頻率大于2光的頻率C讓1光和2光通過(guò)同一雙縫干涉裝置，1光的條紋間距小于2光的條紋間距D在利用1光和2光做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，1光的實(shí)驗(yàn)效果顯著(2)某公園有一水池，水面下某處有一光源，在水面上形成一個(gè)半徑為3 m的圓形亮斑(水面下看)，已知水的折射率n.求：光源的深度；光從光源傳到水面的最短時(shí)間解析：(1)光在棱鏡的右側(cè)發(fā)生折射，由題意知，光由玻璃射向空氣的過(guò)程中，單色光1的入射角大于單色光2的入射角，由于折射角相等，由折射定律知玻璃對(duì)單色光1

17、的折射率小于對(duì)單色光2的折射率，即n1<n2，故1光的頻率小于2光的頻率，B選項(xiàng)錯(cuò)；由v得在棱鏡中1光的傳播速度比2光的大，A選項(xiàng)錯(cuò)；由c/f得1光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋間距越大，故C選項(xiàng)錯(cuò)；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射越明顯，故D選項(xiàng)正確(2)圓形亮斑是由光的全反射形成的，設(shè)光源的深度為h，臨界角為C，則有：sin C且sin C由兩式代入數(shù)據(jù)得h m光在水中的速度為v光在豎直方向上傳播到達(dá)水面的時(shí)間最短：即tmin由三式代入數(shù)據(jù)得：tmin×108 s.答案：(1)D(2) m×108 s圖21255 如圖2125示，一個(gè)半徑為R的透明球體放置在水平面

18、上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)已知OA，該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為.則：(1)它從球面射出時(shí)的出射角為多少？(2)若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)在C的哪側(cè)？解析：(1)設(shè)入射角為，由幾何關(guān)系可知：sin 由n可得：sin nsin ，所以：60°.(2)由于紅光的頻率小于藍(lán)光的頻率，所以紅光的折射率小于藍(lán)光的折射率，因入射角相同，由n可知紅光的折射角小于藍(lán)光的折射角，所以紅光從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)在C的右側(cè)答案：(1)B(2)C的右側(cè)圖21266.如圖2126所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知A60°，C90°，一束極細(xì)的光于AC的中點(diǎn)D垂直AC面入射，ADa，棱鏡的折射率為n，求：(1)光從棱鏡第一次射入空氣時(shí)的折射角；(2)光從進(jìn)入棱鏡到它第一次射入空氣所經(jīng)歷的時(shí)間(設(shè)光在真空中的傳播速度為c)解析：(1)如圖所示，i160°，設(shè)玻璃對(duì)空氣的臨界角為C，則sin C，C45°i1>45°，發(fā)生全反射i2i130°30°<C，由折射定律有：，所以45°.(2)鏡中光速v，所求時(shí)間：t.答案：(1)45°(2)圖21277.如圖2127