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1、专题十五光学34(2013高考新课标全国卷)(2)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.()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；()求光线从玻璃丝的 AB 端面传播到另一端面所需的最长时间解析：(2)( ) 设光线在端面 AB 上 C 点( 见图)的入射角为 i，折射角为 r，由折射定律有sin insin r 设该光线射向玻璃丝内壁 D 点的入射角为 ，为了使该光 线可在此光导纤维中传播， 应有 式中， 是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足n
2、sin 1 由几何关系得r90 由式得sin i . n2 1()光在玻璃丝中传播速度的大小为v cn光速在玻璃丝轴线方向的分量为vxvsin 光线从玻璃丝端面 AB 传播到其另一端面所需时间为T Lvx光线在玻璃丝中传播，在刚好 发生全反射时，光 线从端面 AB 传播到其另一端面所需的时间最长，由式得Tmax .Ln2c答案：(2)( )sin i n2 1()T maxLn2c34(2013高考新课标全国卷)(2)如图，三棱镜的横截面为直角三角形 ABC，A30 ，B60. 一束平行于 AC 边的光线自 AB 边的 P 点射入三棱镜，在 AC 边发生反射后从 BC 边的 M 点射出，若光线
3、在 P点的入射角和在 M 点的折射角相等()求三棱镜的折射率；()在三棱镜的 AC 边是否有光线透出，写出分析过程( 不考虑多次反射)解析：(2)首先根据光路图的几何关系分析入射角和折射角，利用 n 求解折射率，然sin isin r后确定光在该介质中的临界角，判断光 线能否从 AC 边透出()光路图如图所示，图中 N 点为光线在 AC 边发生反射的入射点设光线在 P 点的入射角为 i、折射角为 r，在 M 点的入射角为 r、折射角依题意也为 i，有i60 由折射定律有sin insin r nsin rsin i 由式得 rr OO为过 M 点的法 线， C 为直角， OOAC .由几何关系
4、有MNCr 由反射定律可知PNAMNC 联立式得PNAr 由几何关系得 r30 联立式得n . 3()设在 N 点的入射角为 i，由几何关系得i60 此三棱镜的全反射临界角满足nsin a1 由式得 i a 此光线在 N 点发生全反射，三棱镜的 AC 边没有光线透出答案：(2)( ) ()没有光线透出，分析过程见解析314.(2013高考大纲全国卷) 下列现象中，属于光的衍射的是()A雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C海市蜃楼现象D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析：选 B.出现彩虹是大气对 光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干
5、涉的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项 B 正确14(2013高考北京卷)如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心 O，经折射后分为两束单色光 a 和 B.下列判断正确的是()A玻璃对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率Ba 光的频率大于 b 光的频率C在真空中 a 光的波长大于 b 光的波长Da 光光子能量小于 b 光光子能量解析：选 B.按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的 顺序，在同一种介质中，折射率逐渐增大，频率逐渐增大，波长逐渐减小由光路可逆原理知，a 光的入射角大于 b 光的入射角，且 a、b 两光在玻璃中的折射角相等，由折射定律 n 得， nanb，则 ab，
6、故 选项 A 错误 ，选项 B 正确；由 c 得 ，sin 1sin 2 c频率大的光的波长短，所以 a，1nA 1nB故 nAnB，选项 A 正确；根据 n ，得 vAvB，选项 B 错误；当 时，A 光发生全反射，Bcv光发生折射和反射，在光屏 PQ 上有两个光斑，选项 C 错误 ；当 时，A、 B 两光都发生全2反射，光屏 PQ 上有一个光斑，选项 D 正确11(2013高考重庆卷)(2)利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度在如图所示的光路中，A 为激光的出射点，O 为半圆柱形玻璃横截面的圆心， AO 过半圆顶点若某条从 A 点发出的与 AO成 角的光线，以入射角 i 入射到半圆弧
7、上，出射光线平行于 AO，求此玻璃的折射率解析：(2)由几何关系知折射角 ri，由折射定律得 n .sin isini 答案：(2)sin isini 37.(2013高考山东卷) (2)如图乙所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O 点垂直 AD 边射入，已知棱镜的折射率 n ，ABBC8 cm，OA2 cm，OAB60.2求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向第一次的出射点距 C_cm.解析：(2)设发生全反射的临界角为 C，由折射定律得sin C1n代入数据得C45光路图如图所示，由几何关系可知光 线在 AB 边和 BC 边的入射角均 为 60，均 发生
8、全反射设光线在 CD 边的入射角 为 ，折射角为 ，由几何关系得 30 ，小于 临界角，光线第一次射出棱镜是在 CD 边，由折射定律得n sin sin 代入数据得45. cm.433答案：(2)光线与 CD 成 45角43312(2013高考江苏卷)(3) 图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE 为五棱镜的一个截面，AB BC.光线垂直 AB 射入，分别在 CD 和 EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直 BC 射出若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示) 解析：(3)光线在棱镜中的光路图如图所示，根据反射定律和题设条件，得 490
9、所以入射角 22.5根据全反射规律，sin A1n故 sin 22.51n所以 n ，即折射率的最小值为 .1sin 22.5 1sin 22.5答案：(3)1sin 22.516(2013高考浙江卷)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在 2012 年 12 月 10 日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹解析：选 C.A 选项中地月之间距离较大，激光能量不足以照亮整个月球； B 选项中太阳照射到
10、地球上的红光被反射后应该朝向太阳一侧；D 选项 中不满足光的干涉条件14(2013高考福建卷)一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是()解析：选 B.解答本题首先要搞清楚七种色光在同一介 质中折射率的大小关系，其次还要明确三棱镜有使光线向底边偏折的作用在玻璃中，有 n 红 n 紫 ，所以在玻璃中，红光的折射角大于紫光的折射角，故选项 A、C 错误；三棱镜有使光线 向底边偏折的作用，折射率越大的光，越偏向底边，故选项 B 正确，选项 D 错误3(2013高考四川卷)光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知()A折射现象的出现说明光是纵波B光总会分为反射光和折射光C折射光与入射光的传播方向总是不同的D发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同解析：选 D.光的折射不能反映光是 纵波还是横波，由光的偏振现象可知光是横波，选项A 错误；当光从光密介质射入光疏介 质，且入射角大于等于临界角时，发生全反射现象，没有折射光，选项 B 错误；当光线垂直于界面入射时，折射光与入射光的传播方向相同，选项 C 错误；发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同， 选项 D 正确
