高中物理专题汇编光的折射全反射.docx

光的折射 全反射1(多选)关于光的现象，下列说法正确的是()A如果某单色光线从空气射入普通玻璃，光线传播速度一定减小B发生全反射时，反射光的能量几乎等于入射光的能量C光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象D刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象E在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光，就可以比较清楚地拍摄玻璃橱窗内的物品解析：选ABE根据v，光从空气射入普通玻璃中，折射率n>1，则传播速度减小，选项A正确；发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，选项B正确；全息照相利用了激光相干性好的特性，运用光的干涉现象，选项C错误；刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项D错误；由于反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，选项E正确。2(多选)彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(a、b是单色光)。下列关于a光与b光的说法正确的是()A水滴对a光的折射率大于对b光的折射率Ba光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度C用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距Da、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长E若a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射解析：选ABE进入水滴时，由折射定律n知，a光在水滴中的折射角小，折射率大，选项A正确；由v，a光在水滴中的传播速度小，选项B正确；由sin C，a光的临界角小，容易发生全反射，选项E正确；a光在水滴中的折射率大，频率大，波长小，由x，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，选项C错误；在真空和在水滴中，分别有c0f和vf，则，故a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，选项D错误。3(2021·珠海模拟)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。解析：设光在鳞片中的折射角为，由折射定律得sin insin 在鳞片中传播的路程l1，传播速度v，传播时间t1解得t1同理，在空气中的传播时间t2则tt1t2。答案：4.(2021·济南调研)有一透明柱体的截面是一个底角为30°的等腰三角形，D为AB中点。MN位于透明体正上方，是一个与AB平行且足够长的屏。现用一束宽为d的单色光，从D点左侧垂直于AB边向上照射透明体，如图所示，结果MN上横向宽为的部分被照亮。(1)画出光路图；(2)求透明体的折射率。解析：(1)光路如图所示。(2)由折射定律，透明体的折射率为n由几何关系30°dtan 30°tan 解得30°，由几何关系60°所以透明体的折射率为n。答案：(1)光路图见解析图(2)5.如图所示，将一个折射率为n的正方体玻璃砖放在空气中，正方形ABCD是它的一个截面，边长l60 cm。一单色细光束以入射角60°投射到AB面上的E点，E点到BC的距离d5 cm，细光束在BC面上发生全反射，最后从CD面上射出，求：(1)光从E点射入玻璃砖后的折射角；(2)D点到从CD边射出的光线距离。(结果可以用根式表示)解析：(1)光路图如图所示，设光从E点射入玻璃砖后，折射角为i，则n解得光从E点射入玻璃砖后的折射角i30°。(2)光在BC面上发生全反射，且BFEBtan 60°15 cm则CG(BCBF)tan 30°15 cm设光从CD面射出的折射角为，则n解得60°则DHDGcos (6015)×0.5 cm(307.5)cm。答案：(1)30°(2)(307.5)cm6.如图所示，ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角BAC30°，AB边的长度为l，P为垂直于直线BCD的光屏。一宽度也为l的平行单色光束垂直射向AB面，在屏上形成一条宽度等于l的光带，求棱镜的折射率。解析：平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如图所示。图中1、2为光在AC面上的入射角和折射角，根据折射定律，有n设出射光线与水平方向成角，则：21由于CC2A1A2l，可得C1C2l而AC1BCltan 30°，由以上可解得：tan 即30°，260°则折射率为：n。答案：7.(2021·宿州模拟)如图所示，两块半径均为R的半圆形玻璃砖正对放置，沿竖直方向的两条直径BC、BC相互平行，两圆心之间的距离为，一束单色光正对圆心O从A点射入左侧的玻璃砖，最后从右侧玻璃砖上的P点(图中未画出)射出。已知AOB60°，玻璃的折射率n，光在真空中的速度大小为c。若不考虑光在各个界面的反射，求该单色光在第一块半圆形玻璃砖中传播的时间和从P点射出时出射角的大小。解析：根据题意，作出光路图，如图所示：根据公式n，解得：v，则光在第一块玻璃砖中传播的时间为：t。光在O点发生折射，由图可知sin2nsin1，解得：245°光在D点发生折射，由几何关系可知入射角为45°，由光路可逆可知折射角330°在ODP中，由正弦定理有：而ODOOR解得：sin4所以430°，可得光从P点射出时的出射角545°。答案：45°8(全国卷)如图，ABC是一直角三棱镜的横截面，A90°，B60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析：(1)光线在BC面上发生折射，如图所示，由折射定律有n在AC面上发生全反射，i2r2在AB面上发生折射，n由几何关系得i2r260°，r1i330°F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为(r1i1)(180°i2r2)(r3i3)由式得60°。(2)光线在AC面上发生全反射，在AB面上不发生全反射，有i2C，i3C式中C是全反射临界角，满足sin C由式知，棱镜的折射率n的取值范围应为n2。答案：(1)60°(2)n29(全国卷)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。解析：设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示。设液体的折射率为n，由折射定律有nsin i1sin r1nsin i2sin r2由题意知r1r290°联立式得n2由几何关系可知sin i1sin i2联立式得n1.55。答案：1.55