17 C光的折射 提升版2025新課改-高中物理-選修第1冊（21講）

17C光的折射提升版2025新課改-高中物理-選修第1冊（21講）光的折射知識點：光的折射一、折射定律1．光的反射(1)反射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到該介質(zhì)與第2種介質(zhì)的分界面時，一部分光會返回到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象．(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；反射角等于入射角．2．光的折射(1)折射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到該介質(zhì)與第2種介質(zhì)的分界面時，一部分光會進入第2種介質(zhì)的現(xiàn)象．(2)折射定律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，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常數(shù))．(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．二、折射率1．定義光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).2．折射率與光速的關(guān)系某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v).3．理解由于c＞v，故任何介質(zhì)的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.技巧點撥一、折射定律1．光的折射(1)光的方向：光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時，傳播方向要發(fā)生變化．(2)光的傳播速度：由v＝eq\f(c,n)知，光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，傳播速度一定發(fā)生變化．注意：當光垂直界面入射時，光的傳播方向不變，但這種情形也屬于折射，光的傳播速度仍要發(fā)生變化．(3)入射角與折射角的大小關(guān)系：當光從折射率小的介質(zhì)斜射入折射率大的介質(zhì)時，入射角大于折射角，當光從折射率大的介質(zhì)斜射入折射率小的介質(zhì)時，入射角小于折射角．2．折射定律的應(yīng)用解決光的折射問題的基本思路：(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖．(2)利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角是入射光線、折射光線與法線的夾角．(3)利用折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)、折射率與光速的關(guān)系n＝eq\f(c,v)列方程，結(jié)合數(shù)學(xué)三角函數(shù)的關(guān)系進行運算．二、折射率1．對折射率的理解(1)折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，θ1為真空中的光線與法線的夾角，不一定為入射角；而θ2為介質(zhì)中的光線與法線的夾角，也不一定為折射角．(2)折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角的大小無關(guān)，與介質(zhì)的密度沒有必然聯(lián)系．2．折射率與光速的關(guān)系：n＝eq\f(c,v)(1)光在介質(zhì)中的傳播速度v跟介質(zhì)的折射率n有關(guān)，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1.(2)某種介質(zhì)的折射率越大，光在該介質(zhì)中的傳播速度越小．例題精練1．（2021?德州二模）豎直放置的三棱鏡的橫截面為直角三角形，∠A＝60°，直角邊AB的長為L，足夠長的豎直放置的光屏到三棱鏡AB邊的距離也為L，圖中O點在C點的正上方，和A點等高?，F(xiàn)有一光源自O(shè)點由靜止開始自由落體運動，若光源下落過程中射出的單色光線始終水平向左，僅考慮從AB邊射出的光線，則照射到屏上的光點首先會向下做勻變速直線運動，已知棱鏡的折射率為，重力加速度大小為g，照射到屏上的光點向下做勻變速直線運動的加速度大小為（）A．g B．g C．g D．2g2．（2020秋?濟寧期末）頻率不同的兩束單色光1和2均以45°角從同一點射入一厚玻璃磚，其光路如圖所示。下列說法正確的是（）A．在玻璃磚中單色光1的波長大于單色光2的波長 B．在玻璃磚中單色光1的傳播速度小于單色光2的傳播速度 C．光從玻璃磚射向空氣發(fā)生全反射時，單色光1的臨界角大于單色光2的臨界角 D．單色光1通過玻璃磚所需的時間小于單色光2通過玻璃磚所需的時間隨堂練習1．（2020?朝陽區(qū)二模）如圖所示，儲油桶的底面直徑與高均為d。當桶內(nèi)沒有油時，從某點A恰能看到桶底邊緣的點B，當桶內(nèi)裝滿油時，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的點C，C、B兩點相距d，光在空氣中的傳播速度可視為真空中的光速c。則（）A．僅憑上述數(shù)據(jù)可以求出筒內(nèi)油的折射率 B．僅憑上述數(shù)據(jù)可以求出光在筒內(nèi)油中傳播的頻率 C．僅憑上述數(shù)據(jù)可以求出光在筒內(nèi)油中傳播的波長 D．來自C點的光射向油面時一定會出現(xiàn)全反射現(xiàn)象2．（2019秋?浙江月考）如圖所示，EOFGO為某種透明介質(zhì)的截面圖，EC是半徑為R的四分之一圓弧，OFGC是一個正方形，AB為足夠大的水平屏幕并緊貼介質(zhì)的底面，由紅光和紫光兩和單色光組成的復(fù)色光射向圓心O，該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為n1＝，n2＝，設(shè)光在真空中的速度為c，則（）A．紅光在介質(zhì)中的傳播速度為v紅＝c B．隨著角度α逐漸變大的過程中，紫光和紅光依次發(fā)生全反射 C．當α＝53°時，光在屏幕AF上出現(xiàn)了兩個亮斑，則這兩個亮斑之間的距離為 D．紅光在玻璃中的頻率比空氣中的頻率大綜合練習一．選擇題（共15小題）1．（2021?湖北模擬）紙張中的纖維素晶體的折射率為1.6左右，而食用油的折射率為1.5左右，水的折射率約為1.3．普通紙中纖維素晶體之間留有大量的孔隙，因而顯得不透明，但是浸油的紙卻會變得很透明．下列關(guān)于這個現(xiàn)象的說法中，錯誤的是（）A．這四種介質(zhì)（纖維素晶體、食用油、水、空氣）中，光在纖維素晶體中的速度最小 B．光線穿過普通紙時，會在纖維素晶體和空氣的眾多分界面上發(fā)生各種不同方向的反射和折射 C．普通紙浸油后，光在油和纖維素晶體分界面上折射時，不會發(fā)生較大的光路彎折 D．光線在浸水的紙中各分界面上的彎折程度，比光線在浸油的紙中各分界面上的彎折程度更小2．（2021?臨海市二模）如圖是半徑為R的半圓形玻璃磚，一束單色光從A點射入玻璃磚，在直徑面上發(fā)生全反射，最終射出玻璃磚（B點位置末標出）。已知出射光與入射光之間互相垂直，真空中光速為c，則（）A．玻璃磚的折射率為 B．光在玻璃磚內(nèi)的速度為c C．光在玻璃磚中的臨界角為 D．光在直徑面上的全反射點P與O點的距離為3．（2021?歷下區(qū)校級模擬）一種“光開關(guān)”的“核心區(qū)”如圖虛框區(qū)域所示，其中1、2是兩個完全相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛框平行，兩斜面平行，略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同介質(zhì)以實現(xiàn)開關(guān)功能。單色光a從1的左側(cè)垂直于棱鏡表面射入，若能通過2，則為“開”，否則為“關(guān)”，已知棱鏡對a的折射率為1.5，下列說法正確的是（）A．單色光a在棱鏡中的波長是在真空中波長的1.5倍 B．若不充入介質(zhì)，則不能實現(xiàn)“開”功能 C．若充入的介質(zhì)相對棱鏡是光疏介質(zhì)，有可能實現(xiàn)“開”功能 D．若充入的介質(zhì)相對棱鏡是光密介質(zhì)，有可能實現(xiàn)“關(guān)”功能4．（2021?東麗區(qū)模擬）物理老師在課堂上做了一個演示實驗：讓某特制的一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚（玻璃較厚），經(jīng)折射分成兩束單色光a、b，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光光子的能量小于b光光子的能量 B．若增大入射角i，則a光可能先消失 C．進行雙縫干涉實驗，在其他條件相同的情況下，a光條紋間距大于b光條紋間距 D．在真空中，a光與b光的速度相同5．（2021?臺州二模）如圖所示，真空中有一透明材料制成的圓柱形棒，其直徑為cm，長為50cm。一細束光線從圓柱棒的一個底面中心垂直于底面射入圓柱棒，光線進入圓柱棒后經(jīng)×10﹣8s，再由棒的另一底面射出。則下列說法不正確的是（）A．這種材料的折射率為 B．光在材料里的傳播速度為×108m/s C．若保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，光在材料中傳播的最長時間為×10﹣8m/s D．若保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，光在材料中經(jīng)歷的全反射次數(shù)可達20次6．（2021春?蓮都區(qū)校級月考）夜晚高速公路路標在燈光的照射下特別亮，主要是因為使用了由大量均勻透明介質(zhì)球組成的反光材料。如圖所示，介質(zhì)球的球心位于O點，半徑為R。平行于直徑AOB的單色光從空氣射入介質(zhì)球，其中一條光線沿DC射入球體，在球內(nèi)表面經(jīng)一次反射后，再次折射回空氣中時出射光線恰好仍與DC平行，已知DC與AB的距離為，下列說法正確的是（）A．介質(zhì)球的折射率為n＝ B．換不同的單色光線，沿DC入射，在球內(nèi)表面經(jīng)一次反射后，再次折射回空氣時仍與DC平行 C．在同一過球心的截面內(nèi)，只有三條光線在球內(nèi)表面經(jīng)一次反射后，再次折射回空氣時與入射光平行 D．增大單色光的頻率，入射光射入球體后，在球內(nèi)表面可能發(fā)生全反射7．（2021?天津模擬）一半球形玻璃磚，C點為其球心，直線OO′與玻璃磚上表面垂直，C為垂足，如圖所示。與直線OO′平行且到直線OO′距離相等的a、b兩條不同頻率的細光束從空氣射入玻璃磚，折射后相交于圖中的P點，以下判斷正確的是（）A．真空中單個a光光子的能量大于b光光子的能量 B．a(chǎn)光從空氣射入玻璃磚后速度變小，頻率變小，波長變長 C．若a光、b光從同一介質(zhì)射入真空，a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光 D．若用a、b分別在空氣中做雙縫干涉實驗，同等條件下，光屏上得到的相鄰兩條干涉條紋的間距a光大于b光8．（2021?濱州二模）如圖所示，某棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，其折射率為，已知∠A＝30°、∠C＝90°，一束平行于AC的光射向棱鏡右側(cè)界面，且折射后先射到AC面。若入射光線向下平移，則光從AB邊射入到第一次射出棱鏡的時間將（）A．變長 B．變短 C．不變 D．無法確定9．（2021春?德清縣校級月考）一束由紅光和紫光組成的復(fù)色光斜射到水平放置的平行矩形玻璃磚的上表面上的O點，如圖所示，入射光線與法線的夾角為i。下列說法中正確的是（）A．紅光從玻璃磚下表面射出時偏折程度比紫光大 B．紅光在玻璃磚中傳播速度比紫光小 C．紅光從玻璃磚下表面射出時，相對入射光線側(cè)移距離比紫光小 D．增大入射角i，紅光先從玻璃磚下表面上消失10．（2021?遼寧模擬）半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，其截面如圖所示，O為圓心，OA為其水平軸，PQ為直徑上的兩點，且PQ⊥OA，OP＝2OQ＝R，兩束相同的光線分別從P、Q兩點垂直于直徑射入。已知從P點射入的光線在圓弧面上恰好發(fā)生全反射，光在真空中的光速為c，下列判斷正確的是（）A．該玻璃磚的折射率為 B．由P點射入的光線進入玻璃磚后頻率變?yōu)樵瓉淼?C．由Q點射入的光線在玻璃磚內(nèi)（不考慮反射）運動的時間為 D．由Q點射入的光線的折射光線與OA的交點到圓心的距離為R11．（2021?濟寧二模）如圖所示，有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R＝0.2m的扇形NBC，柱體厚度為h＝0.1m。一束剛好覆蓋ABNM面的單色光，以與該面成45°角的方向照射到ABNM面上。若只考慮首次入射到ABCD面上的光，則ABCD面上有光透出部分的面積為（）A． B． C． D．12．（2021?青島模擬）如圖，一束復(fù)色自然光通過玻璃三棱鏡折射后，在豎直放置的光屏上接收到a、b、c三種單色光，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b、c三種單色光仍為自然光 B．a(chǎn)光在玻璃棱鏡中傳播時的波長最大 C．若用b光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則用c光照射該金屬也能發(fā)生光電效應(yīng) D．若b光從彎曲玻璃棒的端面以某入射角射入后恰好能從另一端面射出，則讓該束復(fù)色光以相同入射角射向該玻璃棒端而后會有兩種色光從另一端而射出13．（2021?嵊州市模擬）如圖1所示，某種油量計是由許多透明等厚、長度不等的薄塑料片疊合而成的，每個薄片的形狀如圖2所示，其底部為等腰直角三角形。原理可以解釋為光豎直向下射入固定在容器中的油量計，當容器內(nèi)有油時，光大部分折射進入油中，只有少部分反射回觀察窗口，當容器內(nèi)無油時，光在塑料和空氣的界面發(fā)生全反射而返回油量計上端，這樣就可以通過觀察窗上的亮暗分布來判斷油量的多少，下列說法正確的是（）A．這款油量計對所有液體都適用 B．隨著油量的減少，觀察窗右邊最先開始亮 C．觀察窗亮的部分越長，說明剩余油量越多 D．可以用折射率為1.35的透明塑料來制作這款油量計14．（2021?揚州模擬）等腰直角三角形的棱鏡置于空氣中，折射率為1.5，當光垂直于直角邊射入棱鏡時，下列光路圖中正確的是（）A． B． C． D．15．（2021?淄博三模）如圖所示，a、b和c是三塊平行玻璃磚，它們相互之間也平行，折射率大小na＞nb＞nc，厚度之比ha：hb：hc＝3：2：1。一束單色光從空氣以入射角i射到a的上表面，在中光線的側(cè)移量（入射光線與出射光線間的距離）分別為da、db、dc。下列說法正確的是（）A．逐漸增大i，從c下表面射出的光線將消失 B．逐漸減小i，從c下表面射出的光線將消失 C．在i一定時，da：dc＜3：1 D．在i一定時，db：dc＞2：1二．多選題（共15小題）16．（2021春?寧波期末）如圖所示，一截面半徑為R的透明圓柱體，放置在水平桌面上?，F(xiàn)有一束位于截面內(nèi)的光線，平行于桌面射到圓柱體表面上，折射進入后再從右側(cè)豎直表面射出，已知入射光線與桌面的距離為，且圖中AD＝OD。則（）A．這種材料的折射率為 B．光線從A點射入圓柱體表面的折射角為30° C．OD兩點的距離為 D．光線從右側(cè)豎直表面射出時的出射角θ＝60°17．（2021春?紹興期末）直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖所示。a、b光相比（）A．玻璃對a光的折射率更大 B．b光在玻璃中的傳播時間較短 C．相同的雙縫干涉實驗裝置，a光形成的條紋間距更寬 D．相同的光電效應(yīng)實驗裝置，b光照射下的金屬更容易逸出光電子18．（2021?肥城市模擬）如圖所示，一束黃光和一束藍光從O點以相同角度沿PO方向射入橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線分別從M、N兩點射出。已知α＝45°，β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s.下列說法正確的是（）A．兩束光穿過玻璃柱體所需時間相同 B．OM是黃光，ON是藍光 C．玻璃對OM光束的折射率為 D．OM光束在該玻璃中傳播的速度為×108m/s19．（2021?柯橋區(qū)模擬）為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，橫截面如圖甲所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O的法線成θ角射入。CD為光學(xué)傳感器，可以探測光的強度。從AB面反射回來的光強隨角θ變化的情況如圖乙所示。現(xiàn)在將這種新材料制成的一根光導(dǎo)纖維束，彎成半圓形，暴露于真空中，如圖丙所示，設(shè)半圓形外半徑為R，光導(dǎo)纖維束的半徑為r。則下列說法正確的是（）A．該新材料的折射率n＞1 B．該新材料的折射率n＜1 C．圖a中若減小入射角θ，則反射光線和折射光線之間的夾角也將變小 D．用同種激光垂直于光導(dǎo)纖維束端面EF射入，若該束激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面射出，則彎成的半圓形半徑R與纖維束半徑r應(yīng)滿足的關(guān)系為R≥10r20．（2021?沈陽四模）“拂霞疑電落，騰虛狀寫虹”出自李世民的《詠興國寺佛殿前幡》，描述了虹這一自然現(xiàn)象。如圖所示，虹是陽光經(jīng)過空中的水滴時，再通過折射和反射形成的，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，下列說法正確的是（）A．在真空中a的傳播速度小于b的傳播速度 B．b比a更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C．以相同角度斜射到同一玻璃磚透過平行表面后，a光的側(cè)移量大 D．若兩光均能對鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)，則a光照射鋅時產(chǎn)生的電子的最大初動能更大 E．b比a更容易發(fā)生全反射21．（2021?鎮(zhèn)海區(qū)校級模擬）如圖所示，兩束激光束對稱地射到上下對稱的三棱鏡上A和B點上，光線方向與三棱鏡中心軸OO'平行，A、B與三棱鏡中心線距離為d。已知每束激光束的功率為P0。三棱鏡的頂角為θ＝30°，對激光的折射率為n＝。假若激光射到三棱鏡后全部通過，不考慮反射光，下列說法正確的是（）A．激光通過三棱鏡后方向改變60°角 B．若不計三棱鏡左右厚度，則兩激光束在中心軸上交點與三棱鏡距離為 C．激光束對三棱鏡水平方向作用力大小為F＝2（1﹣cos30°） D．增加三棱鏡頂角，激光可能不能通過三棱鏡22．（2021?和平區(qū)一模）氫原子發(fā)出a、b兩種頻率的單色光，相互平行地射到平板玻璃上，經(jīng)平板玻璃后射出的光線分別為a′、b′，如圖所示。下列說法正確的是（）A．光線a′、b′仍然平行 B．光線b進入玻璃后的傳播速度大于光線a進入玻璃后的傳播速度 C．若光線a能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，光線b也一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng) D．若光線a是氫原子從能級4向能級2直接躍遷發(fā)出的光，則光線b可能是氫原子從能級3向能級2直接躍遷發(fā)出的光23．（2021春?德清縣校級月考）如圖所示，一玻璃三棱鏡，其橫截面為直角三角形，∠A＝90°，∠B＝30°。一光線平行于BC邊從AB邊中點P射入棱鏡，在BC邊全反射后，從AC邊上Q點（圖中未畫出）射出，出射光線垂直于AC邊。已知真空中的光速為c，則（）A．Q點為AC邊中點 B．玻璃三棱鏡的折射率為1.5 C．光在玻璃三棱鏡內(nèi)的傳播速度為 D．將入射點P上移些，光線可以從BC邊上垂直射出24．（2021?長春模擬）一玻璃磚橫截面如圖，ABOD是正方形，BC是四分之一圓弧，OB、OC為其半徑，現(xiàn)將CD面置于水平桌面上，單色光a、b分別從AD平面和BC曲面水平入射，只考慮a、b光線第一次到達BC面的情況，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光線的入射位置向上平移，在到達BC面時入射角變大 B．a(chǎn)光線的入射位置不變，改用頻率更大的光，經(jīng)玻璃磚折射后到達桌面的位置距離C點更近 C．從BC曲面入射的b光線能在BC面發(fā)生全反射 D．從相同高度入射的a、b光線，穿過BC曲面后折射角大的，玻璃磚對其折射率也大 E．若玻璃磚對a光折射率為，從AD中點入射的a光線照射到BC面上不會發(fā)生全反射25．（2021?濱海新區(qū)模擬）每逢沙塵暴天氣，天空中的太陽往往呈現(xiàn)藍色光芒，通過查閱資料可以了解到，那是因為陽光遇到沙塵微粒發(fā)生散射導(dǎo)致的。除了散射以外，不同顏色的光因頻率與波長的差異還會有很多奇妙的自然現(xiàn)象，下列說法中表述正確的有（）A．在玻璃中傳播時，紅光比藍光速度更快 B．照射到某金屬表面時，紅光比藍光更容易發(fā)生光電效應(yīng) C．觀察雙縫干涉實驗中干涉條紋的寬度時，紅光比藍光的條紋更寬 D．紅藍復(fù)色光從水中射向空氣時，隨著入射角的增大，紅光比藍光的折射光線先消失26．（2021?天津二模）雨后的彩虹絢麗多彩，其形成原理可簡化為：一束太陽光從左側(cè)射入球形水滴，先折射一次，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開水滴時再折射一次就形成了彩虹，如圖所示，a、b是其中的兩條出射光線，關(guān)于這兩條出射光線，下列說法正確的是（）A．遇到同樣的障礙物，a光比b光更容易發(fā)生明顯衍射 B．用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，a光條紋間距小于b光條紋間距 C．a(chǎn)光在水滴中的傳播時間比b光在水滴中的傳播時間長 D．a(chǎn)、b照射某種金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，b光照射產(chǎn)生的光電子最大初動能較大27．（2021?南山區(qū)校級模擬）如圖所示，由不同頻率的a、b兩種單色光組成的復(fù)色光沿半圓形玻璃磚的半徑MO方向以入射角θ1＝37°射向玻璃磚的圓心O，其出射光束OP中只有a光，且出射光束的出射角θ2＝53°。則下列說法正確的是（）A．玻璃磚對a光比對b光的折射率小 B．玻璃磚對a光的折射率為0.75 C．若a為藍光，則b光可能為黃光 D．a(chǎn)光將比b光先從ON方向射出 E．將a、b兩種光分別通過同一雙縫裝置時，a光的干涉條紋間距大28．（2021?蔡甸區(qū)校級模擬）如圖所示，甲、乙兩塊透明介質(zhì)，折射率不同，截面為圓周，半徑均為R，對接成半圓。一光束從A點垂直射入甲中，，在B點恰好發(fā)生全反射，從乙介質(zhì)D點（圖中未畫出）射出時，出射光線與BD連線間夾角為15°。已知光在真空中的速度為c，則有（）A．乙介質(zhì)的折射率為 B．甲介質(zhì)的折射率為 C．光由B到D傳播的時間為 D．光由B到D傳播的時間為29．（2021?湖北模擬）如圖所示是一玻璃球體，其半徑為R，O為球心，AB為水平直徑，M點是玻璃球的最高點，來自B點的光線BD從D點射出，出射光線平行于AB。已知∠ABD＝30°，光在真空中的傳播速度為c，則（）A．此玻璃的折射率為 B．光線從B到D需用的時間為 C．若增大∠ABD，光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．若減小∠ABD，從AD段射出的光線均不能平行于AB30．（2021?山東模擬）一半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，半圓的半徑為R、圓心為O。一光線DE沿橫截面從直徑AB上的E點以入射角i＝45°經(jīng)玻璃磚折射后，射到圓弧AB上的F點（圖中未畫出）恰好發(fā)生全反射。已知玻璃磚對該光線的折射率n＝，則下列說法正確的是（）A．光線在玻璃磚中傳播的速度大小為c（c為真空中的光速） B．光線DE在直徑AB上發(fā)生折射的折射角為30° C．O、E兩點間的距離為R D．O、E兩點間的距離為R三．填空題（共10小題）31．（2021?武侯區(qū)校級模擬）公園里的音樂噴泉十分美麗，音樂與水柱融為一體帶給我們不一樣的體驗。某公園中的音樂噴泉是由池底的彩燈及噴頭組成，已知水對不同色光的折射率如表所示：色光紅光黃光深綠色紫光折射率1.33111.33301.33711.3428若其中一只彩燈在池底發(fā)出黃光，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)該彩燈處水池的深度為1.333m。（已知在角度很小時，可以認為該角度的正弦值和正切值相等），若從彩燈的正上方觀察，黃光彩燈的深度為；為了使人們從彩燈的正上方觀察到各種不同彩燈的深度都與黃光彩燈的深度相同，需要將不同色光的彩燈安裝到不同的深度，則在上表四種不同色光的彩燈中哪種彩燈安裝得最淺？，安裝最深的彩燈比安裝最淺的彩燈深。32．（2021?甲卷）如圖，單色光從折射率n＝1.5、厚度d＝10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為3.0×108m/s，則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間t的取值范圍是s≤t＜s（不考慮反射）。33．（2021?玉田縣校級模擬）由兩種透明材料甲、乙制成的棱鏡的截面ABC如圖所示，其中材料甲的截面ABO為直角三角形，∠A＝60°，∠AOB＝90°，AB＝4a，材料乙是圓截面。一細光束由AB邊的中點D與AB成30°角斜射入材料甲，經(jīng)折射后該光束剛好在乙的圓弧面上發(fā)生全反射，然后射到AC邊上的G點（未畫出）。已知材料甲的折射率n1＝，真空中光速為c。材料乙的折射率n2＝；該細光束在此棱鏡中從D傳播到G所經(jīng)歷的時間t＝。34．（2021?安徽模擬）如圖所示，由某種單色光形成的兩束平行的細光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上。光束1沿直線穿過玻璃，入射點為圓心O；光束2的入射點為A，穿過玻璃后兩條光束交于P點。已知玻璃截面的半徑為R，OA＝，OP＝R，光在真空中的傳播速度為c。玻璃對該種單色光的折射率為；光束2從A點傳播到P點所用的時間為。35．（2021?河南模擬）如圖，一束復(fù)色光垂直于玻璃直角三棱鏡的AB面入射，經(jīng)AC面折射后分成a、b兩束，光束a與AC面的夾角為45°，光束b與AC面的夾角為30°，則a、b兩束光在玻璃中的傳播速度之比va：vb＝；若用a、b兩束光分別照射同一雙縫干涉裝置的雙縫時，光束的干涉條紋間距較小。36．（2021?渭南模擬）一等腰三棱鏡的橫截面如圖所示，O1O2為等腰三角形的對稱軸，兩束不同的單色細光束MN、PQ（關(guān)于O1O2對稱）在橫截面內(nèi)平行O1O2射入三棱鏡，射出后相交于O1O2下方的S點。三棱鏡對MN光的折射率對PQ光的折射率，MN光在真空中的波長PQ光在真空中的波長；若使兩光束通過同一雙縫干涉裝置，則MN光的干涉條紋間距PQ光的干涉條紋間距（均選填“大于”“等于”或“小于”）。37．（2021?安慶一模）如圖所示，在研究光的全反射實驗中，一束單色光沿半圓形玻璃磚的半徑方向射向玻璃磚與空氣的分界面，不考慮反射，當入射角為30°時，測得折射角為θ，改變?nèi)肷浣?，當入射角為θ時，恰好發(fā)生全反射。則光發(fā)生全反射的臨界角C＝，玻璃的折射率n＝，光在玻璃中的傳播速度v＝（空氣中的光速等于真空中的光速c）。38．（2021?安徽模擬）如圖所示，截面ABCD為矩形的透明設(shè)備放置在真空環(huán)境中，AB＝2a，頻率為ν的光L1入射到上表面與AD的夾角為θ＝30°，折射到AB面中點時恰好發(fā)生全反射，則該設(shè)備材料的折射率為；若真空中的光速為c，則光從射入到第一次射出需要的時間為；若有另一束光L2能和L1發(fā)生干涉，則L2的頻率v（填“大于”“等于”或“小于”）。39．（2021?梅州一模）在“測定玻璃折射率”的實驗中，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖線如圖所示．當光線是由空氣射入玻璃磚時，則θ1和θ2中為入射角的是；當光線由玻璃磚射入空氣時，臨界角的正弦值是；從圖線可知玻璃磚的折射率是．40．（2020秋?廣東月考）玻璃片形狀如圖所示△HMN，∠M為直角，∠H＝60°，玻璃材料折射率為1.5，細光束從HM邊垂直入射，第一次經(jīng)HN邊（填“會”或“不會”）發(fā)生全反射。光線第一次射到MN邊，出射光線與法線夾角60°（填“大于”“等于”或“小于”）。四．計算題（共2小題）41．（2021春?寶雞期末）如圖所示，一透明介質(zhì)制成的直角三棱鏡，頂角∠A＝30°，BC＝l。一束光由真空垂直射向AC面的中點，經(jīng)AB面射出后的光線偏離原來方向15°。已知光在真空中的傳播速度為c。求：（1）該介質(zhì)對光的折射率；（2）光在介質(zhì)中的傳播時間．42．（2021春?寶雞期末）當前，我國軍事技術(shù)不斷向高端發(fā)展，基本防御設(shè)施更加完善，在某種防御設(shè)施中有一種特殊材料制作的觀察孔玻璃磚，既有較強的抗擊打能力，又可以有較好的視角。如圖所示，在寬度為d，厚度未知的矩形玻璃磚里側(cè)，挖掉一塊截面為半圓的部分，玻璃磚折射率合適時，外部180°角度處景物發(fā)出的光線恰能全部進入O點的人眼，且穿過玻璃磚內(nèi)側(cè)界面時不偏折，方便觀察。假設(shè)在O點瞭望員的視角θ為60°設(shè)該玻璃磚對自然光的折射率為n，真空中光速為c。（1）求該玻璃磚對自然光的折射率n；（2）求光線同時沿AO與CO方向在玻璃磚中傳播的時間差。全反射知識點：全反射一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)：折射率較小(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(2)光密介質(zhì)：折射率較大(填“大”或“小”)的介質(zhì)．(3)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(填“相對”或“絕對”)的．2．全反射現(xiàn)象(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，同時發(fā)生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光線完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時的入射角．用字母C表示，光從介質(zhì)射入空氣(真空)時，發(fā)生全反射的臨界角C與介質(zhì)的折射率n的關(guān)系是sinC＝eq\f(1,n).(3)全反射發(fā)生的條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角等于或大于臨界角．二、全反射棱鏡1．形狀：截面為等腰直角三角形的棱鏡．2．全反射棱鏡的特點：當光垂直于它的一個界面射入后，都會在其內(nèi)部發(fā)生全反射，與平面鏡相比，它的反射率很高．三、光導(dǎo)纖維1．原理：利用了光的全反射．2．構(gòu)造：由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射．3．光導(dǎo)纖維除應(yīng)用于光纖通信外，還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等．4．光纖通信的優(yōu)點是傳輸容量大、衰減小、抗干擾性及保密性強等．技巧點撥一、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光的傳播速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大(2)相對性：光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的．任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判斷誰是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì)．(3)光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來說的，并不是它的密度大?。?，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介質(zhì)．2．全反射(1)全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)從能量角度來理解全反射：當光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角增大，折射角也增大．同時折射光線強度減弱，即折射光線的能量減小，反射光強度增強，能量增加，當入射角達到臨界角時，折射光線強度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量．3．不同色光的臨界角：不同顏色的光由同一介質(zhì)射向空氣或真空時，頻率越高的光的臨界角越小，越易發(fā)生全反射，說明頻率越高的色光在同一種介質(zhì)中的折射率越大．二、全反射棱鏡全反射棱鏡改變光路的幾種情況入射方式項目方式一方式二方式三光路圖入射面ABACAB全反射面ACAB、BCAC光線方向改變角度90°180°0°(發(fā)生側(cè)移)三、光導(dǎo)纖維1．構(gòu)造及傳播原理(1)構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有幾微米到一百微米，如圖5所示，它是由內(nèi)芯和外套兩層組成的，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率．圖5(2)傳播原理：光由一端進入，在兩層的界面上經(jīng)過多次全反射，從另一端射出，光導(dǎo)纖維可以遠距離傳播光信號，光信號又可以轉(zhuǎn)換成電信號，進而變?yōu)槁曇簟D像．2．光導(dǎo)纖維的折射率：設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當入射角為θ1時，進入光導(dǎo)纖維的光線傳到側(cè)面恰好發(fā)生全反射，則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sinθ1＝eq\r(n2－1).由圖6可知：當θ1增大時，θ2增大，由光導(dǎo)纖維射向空氣的光線的入射角θ減小，當θ1＝90°時，若θ＝C，則所有進入光導(dǎo)纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即解得n＝eq\r(2).圖6以上是光從光導(dǎo)纖維射向真空時得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq\r(2)大些．例題精練1．（2021?姜堰區(qū)模擬）在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒介．光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的．若紅、藍激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進的方向。如圖所示．下列說法中正確的是（）A．圖中光束①是紅光，光束②是藍光 B．在光盤的透明介質(zhì)層中，光束①比光束②傳播速度更快 C．若光束①、②先后通過同一小孔，則①衍射現(xiàn)象更明顯 D．若光束①、②從透明介質(zhì)層以相同逐漸增大的入射角射向空氣中，則①先發(fā)生全反射2．（2021?沈陽模擬）在抗擊新冠疫情期間，流暢穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號是保證同學(xué)們學(xué)習效果的關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò)信號的穩(wěn)定傳輸通常需要用到光纖和Wi﹣Fi無線路由器，下列表述正確的是（）A．光纖通訊利用光纖來傳輸包含信息的電流信號 B．光纖通訊利用光的全反射原理傳輸包含信息的光信號 C．Wi﹣Fi無線路由器發(fā)射包含信息的超聲波信號 D．Wi﹣Fi無線信號可以繞過障礙物傳播是利用了波的干涉原理隨堂練習1．（2021?丹東二模）關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說法正確的是（）A．藍光比紅光的波長短，所以在真空中藍光的傳播速度更大些 B．在同種均勻介質(zhì)中，藍光比紅光折射率小，所以藍光傳播速度大 C．在同一條件下，若藍光能發(fā)生全反射，則紅光也一定能發(fā)生全反射 D．在同一雙縫干涉實驗裝置中，藍光條紋間距比紅光條紋間距窄2．（2021春?南開區(qū)校級期中）下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象說法正確的是（）A．圖甲中荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠將光線會聚而形成的 B．圖乙中看到的全息照片利用的是光的全反射原理而制成的 C．圖丙中用加有偏振濾光片的相機拍照，可以拍攝清楚汽車內(nèi)部的情景 D．圖丁中肥皂膜在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象3．（2021?德州一模）如圖所示光導(dǎo)纖維的長度為L，某種頻率的光在其中的折射率為n，若有各種入射方向的該頻率的光照射到此光導(dǎo)纖維一端的橫截面上，認為自另一端射出的光在此光導(dǎo)纖維傳播的過程中都發(fā)生全反射，已知光在真空中的傳播速度為c，自另一端射出的光在此光導(dǎo)纖維中的最長傳播時間為（）A．n2Lc B．nLc C．綜合練習一．選擇題（共15小題）1．（2021?天津模擬）下列說法正確的是（）A．紅外體溫計是依據(jù)人體輻射的紅外線強度來測體溫的 B．依據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場產(chǎn)生的磁場一定是變化的 C．炎炎夏日，我們在樹下看到茂密的樹葉間有彩色的光環(huán)，這是全反射現(xiàn)象 D．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸2．（2021春?北侖區(qū)校級期中）以下關(guān)于光學(xué)知識的敘述中，不正確的是（）A．甲圖是著名的泊松亮斑圖案，這是光波的衍射現(xiàn)象 B．乙圖中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的 C．丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的偏振原理 D．丁圖是醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡，其核心部件光導(dǎo)纖維能傳輸光像信號，是利用光的全反射3．（2020秋?欽北區(qū)校級月考）日出和日落時太陽看起來特別紅，這是由于（）A．光的色散 B．大氣的全反射 C．大氣的折射 D．紅光的波長長4．（2020春?兗州區(qū)月考）下列與光有關(guān)的說法正確的是（）A．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的折射原理 B．肥皂泡呈彩色、三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣都是由于光照射時發(fā)生了薄膜干涉 C．“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明遇到同樣障礙物時聲波比可見光容易發(fā)生衍射 D．麥克斯韋提出光是一種電磁波并通過實驗證實了電磁波的存在5．（2020春?青銅峽市校級期中）如圖，一細束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是（）A．若三種色光在三棱鏡發(fā)生全反射，則a光的臨界角最小 B．a(chǎn)、b、c三色光在真空傳播，a光的波長最長 C．a(chǎn)、b、c三色光在玻璃三棱鏡中傳播，a光速度最大 D．若分別讓a、b、c三色光通過一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋