【物理】2020届一轮复习人教版选修3－4光的折射全反射作业 4页

(八十一) 光的折射 全反射 作业 1．(多选)一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，选项图中 能正确表述其光路的是( ) 解析：选 ACE 由折射定律可知，光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角， 可能发生全反射，由此判断 A、C 正确；光从空气射到玻璃砖表面，应有折射光线，且折 射角小于入射角，B、D 错误，E 正确。 2.(多选)水下一点光，发出 a、b 两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ 区域有 a 光、b 光射出，Ⅱ 区域只有 a 光射出，如图所示。下列判断正确的是( ) A．a、b 光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a 光的折射角小 B．在真空中，a 光的波长大于 b 光的波长 C．水对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 D．水下 b 光不能射到图中Ⅱ区域 E．水下 a、b 光能射到图中Ⅱ区域以外区域 解析：选 ABE 根据题述可知，b 光发生全反射的临界角较小，由 sin C＝1 n 可知，水 对 b 光的折射率较大，对 a 光的折射率较小，a、b 光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a 光的折 射角小，A 正确，C 错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a 光的频率较小，波长 较长，B 正确；水下 b 光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下 b 光在题图中Ⅱ区域发生了全反 射，Ⅱ区域只有 a 光射出，D 错误；水下 a、b 光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生 了全反射，不能射出水面，E 正确。 3．(多选)光纤通讯中信号传播的主要载体是光纤，它的结构 如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯 中传播。下列关于光纤的说法中正确的是( ) A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射 C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度 入射时，不能在光纤中发生全反射 解析：选 ACE 由光纤的应用原理可知，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯 与外套的界面上发生全反射，故 A 正确，B 错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的 折射率 n 越小，根据公式 v＝c n ，光在光纤中传播的速度越大，故 C 正确，D 错误；根据 sin C＝1 n 知，折射率越大，全反射临界角越小，光纤对红光的折射率小，则全反射临界角大， 若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故 E 正确。 4.(多选)如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一 束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃 板的上表面。下列说法正确的是( ) A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 解析：选 ACD 光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角 和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同 理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，A 正确，B 错误；因为光在玻璃板上表面的折 射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入 射光的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光 方向平行，C 正确；光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃 板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D 正确；蓝光的频率大于红光的频率，所 以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率，故蓝光的偏折程度大，出射光线中蓝光在 红光的左侧，E 错误。 5．(2018·全国卷Ⅰ)如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A ＝30°。一束红光垂直 AB 边射入，从 AC 边上的 D 点射出，其折射角 为 60°，则玻璃对红光的折射率为________。若改用蓝光沿同一路径入 射，则光线在 D 点射出时的折射角________(填“小于”“等于”或 “大于”)60°。 解析：根据光路的可逆性及折射率定义有 n＝sin 60° sin 30° ＝ 3；玻璃对蓝光的折射率比对红 光的折射率大，沿同一路径入射时，入射角仍为 30°不变，对应的折射角变大，因此折射角 大于 60°。答案： 3 大于 6．(2017·江苏高考)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个 球体共轴。平行光束宽度为 D，对称地沿轴线方向射入半径为 R 的小球，会聚在轴线上的 P 点。取球体的折射率为 2，且 D＝ 2R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出) 解析：如图所示，由几何关系得 sin i＝ D 2R 解得 i＝45° 由折射定律sin i sin r ＝n 解得 r＝30° 且 i＝r＋α 2 ，解得α＝30°。答案：30° 7.如图所示的圆柱形容器中盛满折射率 n＝ 2 的 某 种 透 明 液 体，容器高为 H，底部安装一块平面镜，底面直径 L＝2H，在圆心正上方高为 h 处有一点 光 S。要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光 S 发出的光， h 应该满足什么条件？ 解析：设点光 S 通过平面镜所成的像为 S′，作出光路图如图 所示。 要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光 S 发出的光，即相当于像 S′发出的光 则入射角θ≤C，C 为全反射临界角，则有：sin C＝1 n 根据几何关系得：tan θ＝ L 2 H＋h ，且 L＝2H 解得：h≥( 3－1)H 故( 3－1)H≤h