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- 2021-06-02 发布
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13.2 全反射 每课一练(人教版选修3-4)
1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按
下面几种方式传播,可能发生全反射的是( )
A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳
C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶
图5
2.如图5所示,ABCD是平面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面平行,它们分别是玻
璃和空气的界面,设为界面Ⅰ和界面Ⅱ,光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出,
回到空气中,如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全放射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
3.某一束单色光在水中的传播速度是真空中的3/4,则( )
A.水的折射率为3/4
B.水的折射率为4/3
C.从水中射向水面的光线,一定可以进入空气中
D.这束光在水中传播时的频率为真空中的3/4
4.在完全透明的水下某处,放一点光源,在水面上可见到一个圆形透光平面,若透光圆
面的半径匀速增大,则光源正( )
A.加速上升 B.加速下沉
C.匀速上升 D.匀速下沉
5.
图6
如图6所示,一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC,∠A为直角.此截面所在平面内的
光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生
全反射.该棱镜材料的折射率为( )
A. B. C. D.
图7
6.如图7所示,在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图
- 6 -
中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形.有一半径为r的圆柱形平行光束垂直
入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5,则光束
在桌面上形成的光斑半径为( )
A.r B.1.5r C.2r D.2.5r
图8
7.如图8所示,光线从空气垂直射入棱镜界面BC上,棱镜的折射率n=,这条光线
离开棱镜时与界面的夹角为( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
8.空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如
图9所示.方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜.下图给出了两棱镜四种放置
方式的示意图.其中能产生如图所示效果的是( )
图9
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
9.
图10
如图10所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成四分之一圆弧形状,一细束
单色光由MN端面的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射,然后垂直PQ端
面射出.
(1)求该玻璃棒的折射率.
(2)若将入射光向N端平移,当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或
“无法确定能否”)发生全反射.
- 6 -
10.一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯,图11为过轴线的截面图,调
整入射角α,使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射,已知水的折射率为,求sin α
的值.
图11
11.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面,有一个半径为r的圆形发光面.为了
从玻璃板的上方看不见圆形发光面,可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片,所贴纸片的
最小半径为多大?
图12
12.如图12所示的圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透明液体,容器底部安装一块
平面镜,容器直径L=2H,在圆心正上方h高度处有一点光源S,要使S发出光从液体
上方观察照亮整个液体表面,h应该满足什么条件.
参考答案
1.C
- 6 -
[本题考查全反射的条件,光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射,从水晶射入玻璃、从水射入二硫化碳,从水射入水晶都是从光疏介质射入光密介质,都不可能发生全反射,故A、B、D错误,从玻璃射入水中是从光密介质射入光疏介质,有可能发生全反射,故C正确.]
2.CD [在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不会发生全反射现象,选项C正确;在界面Ⅱ光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但是,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃后再达到界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,因此入射角总是小于临界角,因此也不会发生全反射现象,选项D也正确.]
3.B [由于在水中的传播速度v=c,所以折射率为n==.故A错,B正确.从水中射向水面,如果发生了全反射,则光不会进入空气中,故C错.光在不同介质中传播时频率不变,故D错.]
4.D [所形成的透光圆面是由于全反射造成的,如图甲所示,圆面的边缘处是光发生全反射的位置,即i=C.
若光源向上移动,只能导致透光圆面越来越小,所以光源只能向下移动.如图乙所示,取时间为t,则透光圆面扩大的距离为s=vt.
设这段时间内,光源下移的距离为L,由几何关系可得L==vtcot C,由上面的表达式可知vcot C为定值,L与t成正比例关系,满足匀速运动条件,所以,光源应向下匀速运动.]
5.A
[根据折射率定义有,sin ∠1=nsin ∠2,nsin ∠3=1,已知∠1=45°,又∠2+∠3=90°,解得:n=.]
6.C [由sin C=,得C≈42°,可知光线首先发生全反射,作出光路图如图所示,由图中几何关系,可得rtan 60°=(R+r)tan 30°,故R=2r.]
7.B [光路图如图所示,此棱镜的临界角为C,则sin C==,所以C=45°,光线在AB面上发生全反射,又因为n== ,所以sin α=,所以α=45°,故光线离开棱镜时与界面夹角为45°.]
8.B [四个选项产生光路效果如下图:
- 6 -
由上图可知B项正确.]
9.(1) (2)能
解析 (1)如图所示,单色光照射到EF弧面上时恰好发生全反射,由全反射的条件可知C=45°①
由折射定律得n=②
联立①②式解得n=③
(2)当入射光向N端移动时,光线在EF面上的入射角将增大,所以能产生全反射.
10.
解析 当光线在水面发生全反射时,有sin C=①
当光线从左侧射入时,由折射定律=n②
联立①②式,代入数据可得sin α=.
11.r+
解析 根据题述,光路如图所示,图中S点为圆形发光面边缘上一点,
由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定,当入射角大于临界角C时,光线就不能射出玻璃板了.图中Δr=dtan C=d,而sin C=,则
cos C=,所以Δr=.故所贴纸片的最小半径R=r+Δr=r+.
12.H>h≥(-1)H
- 6 -
解析 设点光源S通过平面镜所成像为S′,如图,反射光线能照亮全部液面,入射角θ≤C,C为全反射临界角
sin C=1/n=1/2 C=30°
tan θ=(L/2)/(H+h)≤tan C
解得h≥(-1)H
则H>h≥(-1)H
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