高中物理选修3-4光的折射和全反射Word文档下载推荐.doc

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4.直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α=60°

．已知这种玻璃的折射率n=，则：

①这条光线在AB面上的的入射角为；

②图中光线ab（填“能”或“不能”）从AC面折射出去．

5.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC．现在有一束单色光从空气中以θ=45°

的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15°

，然后光线射到AC面而刚好发生了全反射，则这种透明材料的折射率为________，全反射的临界角为_________，角∠A=________.

6.如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；

在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°

.则该透光物质的折射率n＝________，并在图中画出正确完整的光路图．

三、实验题（题型注释）

四、计算题（题型注释）

7.如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）

8.知光线自空气射入甲介质中，入射角为60°

，折射角为30°

；

光线从乙介质射入空气，入射角为45°

，折射角为60°

（1）甲、乙两种介质的折射率之比n甲∶n乙；

（2）光在甲、乙两种介质中的光速之比v甲∶v乙

9.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°

角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间．

10.如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n＝的透明玻璃球．一束光沿与直径成θ0＝45°

11.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB=a。

棱镜材料的折射率为。

在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜（如图所示）。

画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。

12.如图所示，是一透明的圆柱体的横截面，半径R=2cm，折射率n=。

真空中一束光线沿平行于直径AB的方向从D点射人圆柱体，折射光线恰好通过B点。

真空中光速c=3．0×

108m/s，求：

①光在圆柱体中的传播速度v0。

②入射点D与AB间的距离d。

13.如图所示，为某种透明介质的截面图，△AOC为等腰直角三角形，BC为半径R=12cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点．由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i=45°

，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑．已知该介质对红光和紫光的折射率分别为，．

①判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；

②求两个亮斑间的距离．

14.图示为半径R=m的半球形介质截面，O为圆心，相互平行的单色光a和b从不同位置进入介质．光线a在O点恰好发生全反射。

光线b的入射角为α=15°

．入射点为M，出射点为N．求：

（光的速度c=3.0×

108m/s）

①介质的折射率。

②光线b从M传播到N的时间。

（结果保留两位有效数字）

15.有一顶角为直角的玻璃砖，放在空气中，一光束斜射入玻璃砖的一个侧面，如图所示，然后投射到它的另一个侧面．若该玻璃砖全反射临界角为42°

，问：

①这束光线能否从另一侧面射出？

并说明理由

②若光线能从侧面射出，玻璃砖折射率应满足何条件？

16.如图所示，直角三棱镜的折射率n＝，∠A＝30°

。

一束与OB面成30°

角的光线射向OB面，从AB面上的C点射出。

若不考虑光在OB面上的反射，求能从C点射向空气的光的方向。

17.如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A＝60°

，∠C＝90°

，一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率为n＝，求：

①求此玻璃的临界角；

②光从棱镜第一次射入空气时的折射角；

③光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间（设光在真空中的传播速度为c）。

18.一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。

现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。

已知入射光线与桌面的距离为。

求出射角。

19.如图所示，一个半径为R的透明圆柱体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入圆柱体后经B点射出，最后射到水平面上的C点。

已知OA＝，该圆柱体对蓝光的折射率为，则：

①它从圆柱面射出时的出射角β为多大？

②若换用一束红光同样从A点射向该圆柱体，则它从圆柱体射出后在水平面上形成的光点在C点的哪侧？

20.图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。

已知光在真空中的传播速度为c.

（1）为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；

（2）求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所用的最长时间。

21.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝。

在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。

（13分）

22.

（2）（10分）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=，直径AB与屏幕垂直并接触于B点．激光a以入射角i=30°

射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现）画出如图光路图

23.如图是一个透明圆柱介质的横截面，B、C为圆上两点。

一束单色光沿AB方向入射，从c点射出，已知∠ABO＝∠BOC=1200，真空中光速c=3×

108m/s。

求：

①光在介质中的折射率n

②光在介质中传播速度v

24.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成．一束频率为5.3×

1014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角α＝60°

.已知光在真空中的速度c＝3×

108m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：

（1）这束入射光线的入射角多大？

（2）光在棱镜中的波长是多大？

（3）该束光线第一次从CD面出射时的折射角．（结果可用三角函数表示）

25.半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O,两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直光线①的入射点A为圆柱面的顶点,光线②的入射点为B,∠AOB=60°

已知该玻璃对红光的折射率n=求：

（1）求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；

（2）若入射的是单色蓝光,则距离d比上面求得的结果是大是小?

26.如图所示,直角三棱镜ABC的折射率为,棱镜的角B为300,今有一束平行于BC边从斜边D点入射的单色光，在BC上某点E发生全反射后,从AC边上F点射出.已知BC边的长度为2d,BD的长度为d,光在真空中的传播速度为C.要求:

作出光在三棱镜中的光路图;

求发生全反射的点E与B点的距离;

求光在三棱镜中传播的时间.

27.如图所示，等腰直角三角形ABC为一个三棱镜的截面，折射率为n（n>

1.5），直角边AB的长为a．一束很细的单色光从AB中点垂直入射，光在真空中的传播速度为c．

①在图上画出该光束在棱镜中的光路图；

②求该单色光通过三棱镜的时间为多少？

五、简答题（题型注释）

六、作图题（题型注释）

28.如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，画出这束光进入棱镜后的光路图（要求必须有计算步骤）

七、辨析题（题型注释）

八、估算题（题型注释）

九、判断题（题型注释）

十、证明题（题型注释）

试卷答案

1.C

据题意，由于岀射光线和入射光线平行，则光线AB和光线BC关于法线B0对称，则法线与岀射光线和入射光线平行，所以∠ABO=30°

，则折射角r=∠OAB=30°

，据折射定律有：

n=sin60°

/sin30°

=，所以C选项正确。

3.BCD

4.①45°

（2分）②不能

5.

6.让P2的像挡住（1分）　挡住P1、P2的像（1分）

　挡住P3以及P1、P2的像（1分）　　（2分）见解析图（2分）

7.

8.

9.设光线在玻璃球中的折射角为θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝

解得：

θ＝30°

由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为L＝2Rcosθ＝R

光在玻璃的速度为v＝c/n＝/2c

光线在玻璃球中的传播时间t＝L/v＝R/c.

10.设光线在玻璃球中的折射角为θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝

11.光路图如图所示（2分）

设折射光线与AB的交点为D设入射角为i，折射角为r，由折射定律得：

（1分）

解得（1分）

由几何关系可知，在D点的入射角（1分）

设全发射的临界角为，则（1分）

解得（1分）

因此，光在D点全反射。

设光线的出射点为E，由几何关系得：

（1分）

（1分）

即出射点在BC边上离B点的位置。

12.

13.①设红光和紫光的临界角分别为、，

，　（1分）

同理＜所以紫光在成发生全反射，而红光在面一部分折射，一部分反射，（1分）

且由几何关系可知，反射光线与垂直，所以在处产生的亮斑为红色，在处产生的亮斑为红色与紫色的混合色（2分）

②画出如图光路图，（1分）

设折射角为，两个光斑分别为、，根据折射定律

求得……………………（2分）

由几何知识可得：

解得cm……………………（1分）

由几何知识可得为等腰直角三角形，解得=12cm

所以cm．……………………（2分）

14.

15.

16.解：

设临界角为C，则，即

由折射定律，所以1分

，所以光在AO面上发生全反射。

1分

ⅰ．光线在AB面折射，1分

1分

解得1分

ⅱ．光线在AB面折射，垂直射向AO面，再次反射，之后光在AB面再次折射，有

1分

由对称性1分

综上所述：

有两束光从AB面射出，分别为与AB面成30°

角向右，与AB面成30°

角斜向左上方，如图所示。

17.解析：

（1）设玻璃对空气的临界角为C，则sinC＝＝，C＝45°

.

（2）如图所示，i1＝60°

，因i1>

45°

，发生全反射．

i2＝i1－30°

＝30°

<

C，由折射定律有：

＝，所以r＝45°

（3）棱镜中光速v＝＝，所求时间：

t＝＋＝.

18.

19.下图是民国时期非常流行的一款国产欧式女鞋广告，据此分析，国产“欧式”女鞋流行的原因是：

A．西方文明的冲击B．辛亥革命后社会习俗的变化

C．民族工业的发展D．“抵制洋货、爱用国货”运动的推动

20.

（1）sini≤

（2）Tmax=Ln2/c

21.

22.设折射角为r，根据折射定律

解得

由几何知识得，ΔOPQ为直角三角形，所以两个光斑 PQ之间的距离

解得两个光斑．求两个光斑之间的距离L．

23.m/s

24.

（1）设光在AD面的入射角、折射角分别为θ1、θ2，θ2＝30°

根据n＝得sinθ1＝nsinθ2＝1.5×

sin30°

＝0.75，

θ1＝arcsin0.75. （2分）

（2）根据n＝得

v＝＝m/s＝2×

108m/s，（1分）

根据v＝λf得

λ＝＝m≈3.77×

10－7m.（1分）

（3）光路如图所示，光线ab在AB面的入射角为45°

，

设玻璃的临界角为C，则

sinC＝＝≈0.67

sin45°

＞0.67，因此光线ab在AB面会发生全反射（2分）

光线在CD面的入射角θ2′＝θ2＝30°

图（2分）

根据n＝，光线在CD面的出射光线与法线的夹角θ1′＝θ1＝arcsin0.75.（2分）

25.R/3小

26.

（1）略

（2）BE=（3）

27.）①如图（2分）

②设单色光的临界角为C则，

单色光射入三棱镜后，在AC界面上的入射角，故发生全反射．反射角，光垂直于BC边射出，在三棱镜中的路径长度为a

单色光在三棱镜中的传播速度 （2分）

则光通过三棱镜的时间 （2分）

28.