12-1光的折射 全反射 光的色散.doc

1、 1 12-1 光的折射 全反射 光的色散 一、选择题 (本题共 10 个小题，每小题 7 分，共 70 分，每小题只有一个选项正确，请将正确 选项前的字母填在题后的括号内 ) 1如图所示，两束频率不同的光束 A 和 B 分别沿半径方向射入半圆形玻璃 砖，出射光线都是沿 OP 方向下面关于 A 光和 B 光的说法中不正确的是 ( ) A玻璃对 A 光的折射率更大 B真空中 A 光的波长更长 C A 光由玻璃射向空气的全反射临界角更大 D玻璃中 A 光的传播速度更大 2 (2011 年福建理综 )如图，半圆形玻璃砖置于光屏 PQ 的左下方一束白光沿半径方向从 A点射入玻璃砖，在 O 点发生反射和

2、折射，折射光在光屏上呈现七色光带若入射点由 A 向 B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到 O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 ( ) A减弱，紫光 B减弱，红光 C增强，紫光 D增强，红光 3如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 ABC 的单色光从空气射向 E 点，并偏折到 F 点，已知入射方向与边 AB 的夹角为 30， E、 F 分别为边 AB、 BC 的中点，则 ( ) A该棱镜的折 射率为 32 B光在 F 点发生全反射 C光从空气进入棱镜，波长变小 D从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束平行 4 (2011

3、年重庆理综 )在一次讨论中，老师问道： “ 假如水中相同深度处有 a、 b、 c三种不同 颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现， b 在水下的像最深， c 照亮水面的面积比 a 的大关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？ ” 有同学回答如下： c 光的频率最大 a 光的传播速度最小 b 光的折射率最大 a 光的波长比 b 光的短 根据老师 的假定，以上回答正确的是 ( ) A B C D 5如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为 60 .已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行，此玻璃对该单色光的折射率为 ( ) A. 2 B 1.5 2

4、 C. 3 D 2 6假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相 比 ( ) A将提前 B将延后 C在 某些地区将提前，在另一地区将延后 D不变 7如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜 ABC 和 A B C 置于空气中， AC 面和 A C 面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于 BC 面从 P 点射入，通过两棱镜后变为从 a、b 两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法正确的是 ( ) A从 a、 b 两点射出的单色光不平行 B从 a、 b 两点射出的单色光仍平行，且平行于 BC 面 C红光在玻璃中的传播速度比蓝光小 D从 a 点射出的单色光为蓝

5、光，从 b 点射出的单色光为红光 8 (2010 年重庆理综 )如图所示，空气中有一折射 率为 2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为 R 的扇形 OAB.一束平行光平行于横截面，以 45入射角照射到 OA 上， OB 不透光若只考虑首次入射到圆弧 AB 上的光，则 AB 上有光透出部分的弧长为 ( ) A.16 R B.14 R C.13 R D. 512 R 9如图所示，有一光束以与界面成 45入射到半径 为 R 的半玻璃球的球心 O 点处，折射光束与界面夹角为 60，现让光线向界面方向偏转，同时旋转半玻璃球且保持半玻璃球上表面始终水平，则出射光线照亮玻璃球的最大截面积是( ) A.

6、R22 B. R22 C. 2 R22 D.3 R22 10在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴 (图中虚线 )与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r 的圆 柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合已知玻璃的折射率为 1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为 ( ) A r B 1.5r 3 C 2r D 2.5r 二、非选择题 (本题共 2 小题，共 30 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位 ) 11 (15 分 )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

7、面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线 1 的入射点 A 为圆柱的顶点，光线 2 的入射点为 B， AOB 60 .已 知该玻璃对红光的折射率为 n 3. (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 将比上面求得的结果大还是小？ 12 (15 分 )如图所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片相机的镜头竖直向上，照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径 r 11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度 l 10 cm.若已知水的折射率 n 43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深 h.(结果保留两位 有效数字 )

8、 1 解析：根据光路的可逆性可知， OP 相当于入射光线， OA、 OB 分别为 A 光和 B光的折射光线，利用 n sin i/sin r 知， B 光的折射率更大， A 错；因 c f， B 光的折射率大，频率 f 也4 大，则 B 光的波长较短， B 对；由 n 1/sin C 知， C 对；根据 n c/v 知， D 对 答案： A 2 解析：光在传播时随入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减少根据能量守恒定律可知，当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增强，故 A、 B 两项均错；在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射，故光屏上最先消失 的光是紫光，故 C 项正确、 D 项错误 答

9、案： C 3 解析：在 E 点作出法线可知入射角为 60，折射角为 30，折射率为 3， A 错；由光路的可逆性可知，在 BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射， B 错；根据公式 介 空气n 可知 C 对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到 E 点的光束平行，故 D 错 答案： C 4 解析：由视深与实深的关系式 h 视 h实n 可知 b 光的折射率最小，故 错误，即 B、 D 两项均错； c 光从水下照亮水面的面积比 a 的大说明 c 光不容易发 生全反射，即 c 光的折射率比 a光的小，其频率也小于 a 的频率，故 错误， A 项错误，综上可知 nb nc na， b

10、 c a，再由 v cn及 c 可得 均正确 答案： C 5 解析：根据光路图可知，入射角为 60，折射角为 30，根据 n sin isin r可知，玻璃球体的折射率为 3， C 项正确 答案： C 6 解析：如图所示， a 是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生折射沿 b 方向传播到 P 点，在 P 点的人便看到太阳，如果无大气层，光束沿 a 直线传 播，同样的时刻在 P 点便看不到太阳，须等太阳再上升，使 a 光束沿 b 线方向时，才能看到太阳，故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟 答案： B 7 解析：由光路的可逆性可判断出从 a、 b 两点射出的单色光仍平行，且平行于

11、BC 面， A 错，B 正确；由于玻璃对红光的折射率较小，由 v cn可知红光在玻璃中的传播速度比蓝光大， C错；画出光路图，可知 D 错 答案： B 8解析：由 sin C 1n可知光在玻璃柱中发生全反射的临界角 C 45 .5 据折射定律可知所有光线从 AO进入玻璃柱后的 折射角均为 30 .从 O点入射后的折射光线将沿半径从 C 点射出假设从 E 点入射的光线经折射后到达 D 点时刚好发生全反射，则 ODE 45，如图所示，由几何关系可知 45 .故弧长 DC 14 R，故 B 正确 答案： B 9 解析：当光束以 45角入射时，折射角为 30， n sin 45sin 30 2.光线向

12、界面靠近，当入射角等于 90时，折射光线照亮玻璃球的截面积最大，此时折射角 45，被照亮的截面半径 r Rsin 45 22 R，被照亮的最大截面积 S r2 R22 ，故 B 选项正确 答案： B 10 解析：由 n 1.5 可知，光线射到斜边时发生全反射，作出光路图如图所示，由图中几何关系可得 rtan 60 (R r)tan 30，故 R 2r. 答案： C 11 解析： (1)光路如图所示，可知 i 60 由折射率 n sin isin r，可得 r 30 由几何关系及折射定律公式 n sin rsin i 得 i 30， r 60 所以 OC R2cos 30 3R3 在 OCD 中可得 d OD OCtan30 R3. (2)由于单色蓝光比单色红光波长小、折射率 n 大，所以光线 BC 向 OD 偏折更明显， d将减小 答案： (1)R3 (2)小 12 解析：设照片圆形区域的实际半径为 R，运动员的实际身长为 L，如图所示 由折射定律 nsin sin 90 几何关系 sin RR2 h2， Rr Ll 得 h n2 1 Llr 取 L 2.2 m，解得 h 2.1 m(1.6 m 2.6 m 都算对 ) 6 答案： 1.6 m 2.6 m