《光的全反射》同步練習(xí)3

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1、 《光的全反射》同步練習(xí) 題組一 光疏介質(zhì)和光密介質(zhì) 1．下列說法正確的是 ( ) A ．因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì) B．因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì) C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大 D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小 解析 因為水的折射率為 1.33，酒精的折射率為 1.36，所以水對酒精來說是光疏 c 介質(zhì)；由 v＝ n可知，光在光密介質(zhì)中的速度較小． 答案 BD 2．一束光從介質(zhì) 1進(jìn)入介質(zhì) 2，如圖 4－ 3－ 5所示，下列對于 1、2兩種

2、介質(zhì)的光學(xué)屬 性判斷中正確的是 ( ) 圖4－3－5 A ．介質(zhì) 1是光疏介質(zhì) B．介質(zhì) 1的折射率大 C．光在介質(zhì) 1中傳播速度大 D．光在介質(zhì) 2中傳播速度大 解析 光線從介質(zhì) 1射入介質(zhì) 2，從光路圖可以看出入射角為： i ＝90°－ 60°＝ 3 0°，折射角為： r＝ 90°－15°＝ 75°，入射角小于折射角，說明介質(zhì) 1的折射率 c 大，選項 B正確， A 錯誤；由 n＝ v可知光在介質(zhì) 2中的傳播速度大，選項 C錯誤， D正確．

3、 答案 BD 3．當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時 ( ) A ．反射光線的強度隨入射角的增大而減小 B．折射光線的強度隨入射角的增大而減小 C．當(dāng)入射角等于臨界角時，折射光線的強度等于零 D．當(dāng)入射角等于零時，反射光線的強度等于零 解析 反射光的能量隨入射角增大而增多，折射光的能量隨入射角的增大而減 少，當(dāng)入射角等于臨界角時，從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)中的光線恰好發(fā)生全反 射，故折射光線的強度等于零． 答案 BC 題組二 全反射現(xiàn)象及應(yīng)用 4．關(guān)于光纖的說法，正確的是 ( ) A ．光纖是由高級金屬制成的，所以它

4、比普通電線容量大 B．光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲，但導(dǎo)電性能特別好，所以它比普通電線衰減 小 C．光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，光纖是利用全反射 原理來實現(xiàn)光的傳導(dǎo)的 D．在實際應(yīng)用中，光纖必須呈筆直狀態(tài)，因為彎曲的光纖是不能傳導(dǎo)光的 解析 光導(dǎo)纖維的作用是傳導(dǎo)光，它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻 璃絲，且由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大．載有聲音、圖像 及各種數(shù)字信號的激光傳播時，在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射，光纖具有 容量大、衰減小、抗干抗性強等特點．在實際應(yīng)用中，光纖是可以彎曲的．所 以，正確

5、選項是 C. 答案 C 5．以下哪些現(xiàn)象是由于光的全反射形成的 ( ) A ．在岸上能看見水中的魚 B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩燈 C．夏天，海面上出現(xiàn)的海市蜃樓 D．用光導(dǎo)纖維傳輸光信號 E．水中的氣泡看起來特別明亮 答案 CDE 6．下列選項為光線由空氣進(jìn)入全反射玻璃棱鏡再由棱鏡射入空氣的光路圖．可以 發(fā)生的是 ( ) 解析 光垂直等腰直角三角形的某直角邊射入玻璃棱鏡時，在斜邊發(fā)生全反 射，故 A 正確． 答案 A 7

6、．光從介質(zhì) 1通過兩種介質(zhì)的交界面進(jìn)入介質(zhì) 2的光路如圖 4－3－6所示．下列論 述：①光在介質(zhì) 1中的傳播速度較大；②光在介質(zhì) 2中的傳播速度較大；③光從 介質(zhì) 1射向兩種介質(zhì)的交界面時，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象；④光從介質(zhì) 2射向兩種 介質(zhì)的交界面時，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象．其中正確的是 ( ) 圖4－3－6 A ．只有①③正確 B．只有①④正確 C．只有②③正確 D．只有②④正確 c 解析 由圖可知，介質(zhì) 1的折射率小于介質(zhì) 2的折射率．由 n＝ v可知，折射率越

7、 大，光在其中的傳播速度越小，①說法正確，②錯誤；由全反射的條件可知， ③錯誤，④正確． 答案 B 8．如圖所示，將一個半圓形玻璃磚置于空氣中，當(dāng)一束單色光入射到玻璃磚的圓 心 O時，下列情況不可能發(fā)生的是 ( ) 解析 當(dāng)光由空氣射向玻璃的界面時，折射角小于入射角，選項 A 錯誤， B 正 確；當(dāng)光由玻璃射向空氣的界面時，折射角大于入射角；若入射角大于等于臨 界角，則發(fā)生全反射，只有反射光線，沒有折射光線，選項 C

8、、 D都有可能． 答案 A 9．一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖 4－ 3－7所示．下列說法中 正確的是 ( ) 圖4－3－7 A ．此介質(zhì)的折射率等于 1.5 B．此介質(zhì)的折射率等于 2 C．入射角小于 45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．入射角小于 30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 解析 由折射定律 n＝ sin i ，得介質(zhì)的折射率 n＝ sin 45° 2，選項 A 錯誤， B sin r ＝

9、 sin 30° 正確；因為光從空氣射向介質(zhì)，無論入射角滿足什么條件都不能發(fā)生全反射現(xiàn) 象，選項 C、 D錯誤． 答案 B 10.如圖 4－ 3－ 8所示， ABCD是兩面平行的透明玻璃磚， AB面和 CD面是玻璃和空氣 的界面，分別設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ .光線從界面Ⅰ射入玻璃磚，再從界面Ⅱ射 出，回到空氣中，如果改變光到達(dá)界面Ⅰ時的入射角，則 ( ) 圖4－3－8 A ．只要入射角足夠大，光線在界面Ⅰ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．只要入射角足夠大，光線在界面Ⅱ上可能發(fā)生

10、全反射現(xiàn)象 C．不管入射角多大，光線在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．不管入射角多大，光線在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 解析 在界面Ⅰ光由空氣進(jìn)入玻璃磚，是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不管入射 角多大，都不能發(fā)生全反射現(xiàn)象，則選項 C正確；在界面Ⅱ光由玻璃進(jìn)入空 氣，是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面 Ⅰ進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角， 入射角總是小于臨界角，因此也不會發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項 D也正確． 答案 CD 題組三 綜合應(yīng)用 11.如圖 4－ 3－ 9所示，有一

11、束平行于等邊三棱鏡截面 ABC 的單色光從空氣射向 E 點，并偏折到 F點，已知入射方向與邊 AB的夾角為 θ＝30°，E、 F分別為邊 AB、 BC的中點，則 ( ) 圖4－3－9 A ．該棱鏡的折射率為 3 B．光在 F點發(fā)生全反射 C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小 D．從 F點出射的光束與入射到 E點的光束平行 解析 在 E點作出法線可知入射角為 60°，折射角為 30°，折射率為 3， A 正確； 由光路的可逆性可知，在 BC邊上的入

12、射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射， B錯 λ空氣 誤；由公式 λ介 ＝ n ，可知 C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不 會與入射到 E點的光束平行，故 D錯誤． 答案 AC 12．如圖 4－ 3－ 10所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓 弧狀，一細(xì)束單色光由 MN 端面的中點垂直射入，恰好能在弧面 EF 上發(fā)生全反 射，然后垂直 PQ端面射出． 圖4－3－10 (1)求該玻璃棒的折射率； (2) 若將入射光向 N端平移，當(dāng)?shù)?/p>

13、一次射到弧面 EF 上時 ________( 填“能”“不 能”或“無法確定能否” )發(fā)生全反射． 解析 (1) 因為一細(xì)束單色光由 MN 端面中點垂直射入，所以到達(dá)弧面 EF 界面時 入射角 1 為 45°，又因為恰好發(fā)生全反射，所以 45°為臨界角 C，由 sin C＝n可知，該玻 1 璃棒的折射率 n＝ sin C＝ 2.(2) 如圖所示若將入射光向 N端平移，第一次射到弧面 EF上的入射角將增大，即大于臨界角 45°，所以能發(fā)生全反射 . 答案 (1) 2 (2)能

14、 13．圖 4－3－11為單反照相機取景器的示意圖， ABCDE 為五棱鏡的一個截面， AB ⊥ BC. 光線垂直 AB射入，分別在 CD 和 EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直 BC射出．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？ (計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示 ) 圖4－3－11 解析 根據(jù)光路圖可知 4α＝90° 則入射角 α＝ 22.5 °，

15、即臨界角 C≤α 1 1 由 sin C＝n，得折射率最小值 n＝sin 22.5 ° 1 答案 sin 22.5 ° 14.一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，如圖 4－ 3－12所示，為 過軸線的截面圖，調(diào)整入射角 α，光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已 4 知水的折射率為 3，求 sin α的值． 圖4－3－12 1 解析 當(dāng)光線在水面發(fā)生全反射時有 sin C＝ n，當(dāng)光線從左側(cè)射入玻璃杯時

16、， sin α 7 由折射定律有 n＝ π ，聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)可得 sin α＝ 3 . sin 2－C 答案 7 3 15．如圖 4－ 3－ 13所示，水的折射率為 n，水面上漂浮著一圓木板，圓木板中央插 著一根大頭針，且在水中部分長為 h.若從圓木板四周恰好看不到大頭針的頂尖 P，則圓木板的面積是多少？ 圖4－3－13 解析 若從圓木板四周恰好看不到大頭針的頂尖 P，則 P點光線

17、射到木板邊緣時 恰好發(fā)生全反射，即在空氣中沒有出射光線，則圓木板半徑 r＝ htan C，又由全 1 n2－1 1 h 反射公式得 sin C＝n，cos C＝ n .即 tan C＝ n2－1，則 r＝ n2－1. πh2 面積 S＝πr2＝n2－1. πh2 答案 n2－ 1 16.如圖 4－ 3－ 14所示，一玻璃球體的半徑為 R，O為球心， AB為直徑．來自 B點的光線 BM 在 M 點射出，出射光線平行于 AB ，另一光線 BN 恰好在 N點發(fā)生全反射．已知∠ ABM＝30°，求：

18、 圖4－3－14 (1)玻璃的折射率； (2)球心 O到 BN的距離． 解析 (1) 設(shè)光線 BM 在 M點的入射角為 i，折射角為 r ，由幾何知識可知， i ＝ 3 0° r ＝ 60° ， ，根據(jù)折射定律得 sin r n＝ sin i ① 代入數(shù)據(jù)得 n＝ 3② (2)光線 BN恰好在 N點發(fā)生全反射，則∠ BNO為臨界角 C 1 sin C＝n③ 設(shè)球心到 BN的距離為 d，由幾何知識可知 d＝ Rsin C④ 3 聯(lián)立②③④式得 d＝ 3 R⑤ 3 答案 (1) 3 (2)3R