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1、1 高中物理光的折射、全反射检测题 1.(2020 广元模拟 ) 如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A点发出一束白光， 射到水面上的O点后，折射光发生了折射照到器壁上a、b之间，对应a、b两种 颜色的单色光，则下列说法正确的是( ) A由A到O，a光的传播时间大于b光的传播时间 B若发光点A不变而入射点O向左移，则b光可能发生全反射 C光束a的临界角较小 D用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，a光的条纹间距较宽 解析：选D 由题图可知，两光在水中的入射角度相同，而a光在空气中的折射角度较小，故可知a 光的折射率小于b光的折射率，由v c n可知， a光的传播速度大于b光的传播
2、速度，故由A到O，a光 的传播时间小于b光的传播时间，故选项A错误；发光点A不变而入射点O向左移，则入射角减小， 不会发生全反射，故选项B错误；根据sin C1 n可知 a光的临界角较大，故选项C错误；a光的折射 率小，频率小，波长长，由x l d可得用 a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，a 光的条纹间距较宽，故选项D正确。 2. 多选 如图所示，一束光射入平行玻璃砖后分成1、2 两束，然后射出玻璃 砖 ( 射出光线没画) ，1、2 两光对应的频率分别为1、2，玻璃砖对它们的 折射率分别为n1、n2。下列说法正确的是( ) An1n2 B12 C射出玻璃砖的两束光相互平行 D若增
3、大入射光束的入射角，则2 光先发生全反射 E无论怎样改变入射光束的入射角，1、2 光均不会发生全反射 解析：选ACE 由nsin i sin r 可知，入射角i相同，折射角r1n2，故 A正确；由n1n2可知， 频率12，故 B 错误；由于玻璃砖上下表面平行，所以两次折射的法线也平行，第一次的折射角等 于第二次的入射角，所以出射光线与入射光线平行，进而两出射光线相互平行，故C 正确；因第二次 的折射角等于第一次的入射角，所以第二次不会发生全反射，故D 错误， E 正确。 3. 多选 (2020 泉州模拟 )a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖 的圆心O射向空气，其光路图如图所示。下列说
4、法正确的是( ) A由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对a光的临界角较大 B玻璃对a光的折射率较大 2 Ca光在玻璃中传播的波长较短 Db光的光子能量较大 Eb光在该玻璃中传播的速度较小 解析：选ADE 由光路图可知，a、b光入射角相同，在分界面上a光发生反射及折射，而b光发生全 反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据sin C 1 n，知 a光的折射率小于b光的折射率，故 A 正确， B错误；折射率越大，频率越大，波长越短，故b光的波长短，C错误；b光的折射率大，知 b光的频率大，根据Eh知，b光的光子能量大，故D正确；b光折射率大，根据v c n 知，b光在玻 璃中的传播速度小，故E正确
5、。 4 多选 如图所示是一束复色光进入水珠后传播的示意图，出射后形成两束单色 光a和b，则下列说法正确的是( ) A该复色光斜入射平行玻璃砖时，在另外一侧出射时将分成两束平行光线，其 中b光束侧移量较大 B两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光束入射时得到的相邻亮条纹中心间距较 大 C该复色光从水下入射到水面时，随着入射角的增大，a光束的折射光先消失 D两束单色光从空气入射到水中时，a光束在水中传播的速度比b光束大 解析：选AD 由题图可知，b光的偏折较大，即b的折射率大于a的折射率，当该复色光斜入射平行 玻璃砖时，由于b光的折射率大，入射角相同，所以b光的侧移量较大，故A正确；
6、由公式vf可 知，由于b光的折射率大，即b光的频率大，所以波长较小，由公式x l d 可知，波长越小，相邻 亮条纹中心间距越小，所以a光的较大，故B错误；由全反射的临界角sin C 1 n可知，折射率越大的， 临界角越小，所以b光束的折射光先消失，故C错误；由公式vc n可知，折射率越大的光，传播速度 越小，所以a光束在水中传播的速度比b光束大，故D正确。 5 多选 如图，将黄色平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分圆形柱 面有光线射出。已知，透明半圆柱体对黄光折射率为n2，半径为R1 m， 长为L2 m，不考虑二次反射，那么( ) A黄光从空气射入半圆柱体速度变小 B黄光从空气射入半圆柱
7、其光子能量变小 C有黄光从圆形柱面射出部分的区域面积S 2 3 m 2 D若只将黄光换成蓝光，有光线从圆形柱面射出部分的面积将增大 解析：选AC 光在真空中速度最大，则知黄光从空气射入半圆柱体速度变小， 故 A正确；光的频率由光源决定，与介质无关，则黄光从空气射入半圆柱频率 3 不变，其光子能量不变，故B 错误；半圆柱体的横截面如图所示，OO为半径，设从A点入射的光线 在B点处恰好发生全反射，入射角等于临界角C，则： sin 1 n 1 2，解得： 6 ，由几何关系 得：OOB，则有黄光从圆形柱面射出部分的区域面积S2RL 2 3 m 2，故 C 正确；蓝 光的折射率比黄光大，蓝光的临界角比黄
8、光的小，若只将黄光换成蓝 光，有光线从圆形柱面射出部分的面积将减小，故D错误。 6 多选 一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，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 导纤维的说法正确的是( ) 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 当内芯的折射率比
9、外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故 选项 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vc n，光在光 纤中传播的速度越大，故选项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， 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，故选项E 正 确。 7. 打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在1 2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全 反射 ( 仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情 况 ) ，则下列判断
10、正确的是( ) A若2，光线一定在OP边发生全反射 B若2，光线会从OQ边射出 C若1，光线会从OP边射出 D若1，光线会在OP边发生全反射 解析： 选 D 光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质时，入射角i大于临界角C。光线从 图示位置入射，到达OP边时入射角i1 2 ，越小，i1越大，发生全反射的可能性越大，根据题 意，要在OP边上发生全反射，应满足2，A、B错误。若光线在OP边上发生全反射后到达OQ边， 4 入射角i23 2 ，越大，i2越大，发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OQ边上发生全反 射，应满足1，C错误， D正确。 8. 多选 如图所示，自左向右依次固定放置半圆形
11、玻璃砖、足够长的竖立的长方体 玻璃砖和光屏，BC、MN、PQ三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧BAC移动。 从点光源发出的一束白光始终正对圆心O射入半圆形玻璃砖，经过长方体玻璃砖 后，打在光屏上。已知玻璃对紫光的折射率为n1.532 。若不考虑光在各个界 面的反射，则下列说法正确的是( ) A点光源从B移动到C的过程中，光屏上总有彩色光斑 B点光源从B移动到C的过程中，光屏上红色光斑的移动速率比紫色光斑的小 C点光源在A点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的上方 D点光源在A点时，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向上移动 E点光源在A点时，若将光屏稍向右平移，光屏上红色光斑与紫色光斑的间距将增
12、大 解析：选BCE 当入射光与BC垂直时，光线不发生偏折，在光屏上没有彩色光斑，故A错误；由于红 光的折射率比紫光的折射率小，红光通过半圆形玻璃砖后折射角比紫光的小，则点光源在A点时，光 屏上红色光斑在紫色光斑的上方，故C正确；点光源从B移动到C的过程中，光屏上红色光斑的移动 距离比紫色光斑小，红色光斑移动速率比紫色光斑的小，故B正确；点光源在A点时，光线通过长方 体玻璃砖后会向上发生移动，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向下移动，故D 错误；点光源 在A点时，若将光屏稍向右平移，出射光线方向不变，根据几何关系可知，光屏上红色光斑与紫色光 斑的间距将增大，故E正确。 9. 一直桶状容器的高
13、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 r1 nsin i2sin r2 由题意知r1r290
14、 联立式得n 2 1 sin 2i 1sin 2i 2 由几何关系可知sin i1 l 2 4l 2l 2 4 1 17 5 sin i2 3 2l 4l 29l 2 4 3 5 联立式得n1.55 。 答案： 1.55 10. (2018全国卷 ) 如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记 “ ” ( 图中O点) ， 然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上， 小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同 学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察， 恰好可以看到小标记的像；过 O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm。求三棱
15、镜的折射率。( 不考虑光线在三棱镜 中的反射 ) 解析：如图所示，过D点作AB边的法线NN，连接OD，则、分别为O 点发出的光线在D点的入射角和折射角，根据折射定律有n sin sin 由几何关系可知60 30 在OEF中有 OE2EF 2 cm 所以OED为等腰三角形，可得30 解得n3。 答案：3 11. (2020廊坊调研 ) 如图所示，横截面为等腰梯形ABCD的柱形玻璃，底角 60，一束细光束从底边垂直于AD射入玻璃柱后，恰好射到腰AB的 中点，已知该玻璃的折射率n3，ABBCCD4 cm，完成下列问题： (1) 请画出完整的光路图； (2) 计算该束光在玻璃柱内运动的时间。 解析：
16、(1) 光路如图所示； (2) 设该光在玻璃中发生全反射的临界角为C， sin C 1 n 3 3 光射到E点时入射角60 sin sin C 在E点发生全反射，射到F点，如图，由数学知识知F点恰为BC的中点发生全反射。根据对称性，光 射到CD中点G，再次发生全反射后垂直AD射出。 光在玻璃中路程s 4 AB 2 sin 2 AB 2 sin 63 cm 6 设光在玻璃中速度为v，由nc v，得 vc n 310 8 m/s 该束光在玻璃柱内运动的时间t s v610 10 s 。 答案： (1) 光路图见解析(2)6 10 10 s 12. (2020湖北调研 ) 如图所示，某种材料制成的扇形透明砖放置在水平桌面上， 光源S发出一束平行于桌面的光线从OA的中点垂直射入透明砖，恰好经过两次 全反射后，垂直OB射出，并再次经过光源S，已知光在真空中传播的速率为c， 求： (1) 材料的折射率n； (2) 该过程中，光在空气中传播的时间与光在材料中传播的时间之比。 解析： (1) 光路如图所示， 由折射定律
