高考物理一轮复习课时检测七十五光的折射全反射含解析新人教版

光的折射  全反射

1．(2021年1月新高考8省联考·辽宁卷)如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则(　　)

A．λ1<λ2　　　　　　　 B．λ1>λ2

C．f1<f2      D．f1>f2

解析：选B　根据折射定律可知折射率小的介质光线与法线的夹角大，因此n1<n2，由n＝，可得v1>v2，因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变，即f1＝f2，根据v＝λf，可知波长与波速成正比，即λ1>λ2。

2. (多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．此介质的折射率等于1.5

B．此介质的折射率等于

C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象

D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象

解析：选BC　由题图及折射率定义得，n＝＝，选项A错，B对；当光线从介质射向真空中时，发生全反射的临界角C满足sin C＝，解得C＝45°，即入射角大于等于45°时可发生全反射现象，选项C对，D错。

3．(多选)一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，选项图中能正确表述其光路的是(　　)

解析：选AC　由折射定律可知，光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，可能发生全反射，由此判断A、C正确；光从空气射到玻璃砖表面，应有折射光线，且折射角小于入射角，B、D错误。

4．(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

解析：选AB　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。

5. (多选)如图所示，一束黄光和一束蓝光，从O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知α＝45°，β＝60°，光速c＝3×108 m/s。则下列说法正确的是(　　)

A．两束光穿过玻璃柱体所需时间相同

B．OM是黄光，ON是蓝光

C．玻璃对OM光束的折射率为

D．若将OM光束从N点沿着NO方向射入，一定不会发生全反射

解析：选BCD　玻璃对蓝光的折射率较大，可知OM是黄光，ON是蓝光，选项B正确；根据v＝可知，蓝光在玻璃中传播速度较小，则蓝光穿过玻璃柱体所需的时间较长，选项A错误；玻璃对OM光束的折射率为n＝＝＝，选项C正确；OM光线恰发生全反射时有sin C＝，则临界角C＝45°，则若将OM光束从N点沿着NO方向射入，此时的入射角小于临界角，则一定不会发生全反射，选项D正确。

6. (2019·天津高考)如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是(　　)

解析：选C　由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理－eU＝0－Ek得eU＝hν－W0，知遏止电压大，则光的频率大，由题图可知νb>νc>νa，由光的色散现象知频率越大，折射率越大，光的偏折角越大。选项C正确。

7.一个柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率n＝。一细束单色光在O点左侧与O相距R处垂直于AB从玻璃砖下方入射，不考虑光线射出玻璃砖时从原路返回的情形。求：

(1)光线发生全反射的临界角C；

(2)光线从玻璃砖的射出点到B点的距离s。

解析：(1)光线发生全反射的临界角C满足：sin C＝，

解得：C＝45°。

(2)设光线在距O点R的C点射入后，在上表面的入射角为α，

由几何关系可知：sin α＝

解得：α＝60°

由于α＞C，故光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，

由几何关系可得：＝＝R

经分析可知：s＝R－，解得：s＝R

答案：(1)45°　(2)R

8.如图所示，光屏PQ的上方有一横截面为半圆形的玻璃砖，其直径AB与水平面成30°角。

(1)若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转入射光，调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O′点最远？(已知玻璃砖对该光的折射率为n＝)

(2)若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光？若使白光绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失？

解析：(1)如图所示，光在O点刚好要发生全反射时，在光屏PQ上的落点距O′点最远，且此时sin C＝

解得C＝45°

由几何关系知，入射光与竖直方向的夹角为θ＝C－30°＝15°。

(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧。若使白光绕圆心O逆时针转动，入射角增大，由于紫光发生全反射的临界角最小，所以紫光最先消失。

答案：(1)15°　(2)紫光　紫光

[潜能激发]

9. (多选)如图所示，两束平行的黄光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜ABC，已知该三棱镜对黄光的折射率为，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜折射后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法正确的是(　　)

A．两束黄光从BC边射出后仍是平行的

B．黄光经三棱镜折射后偏向角为30°

C．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些

D．改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些

解析：选ABD　如图所示，由折射率公式n＝可知r＝30°；由几何关系可知折射光线在三棱镜内平行于AC边，由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i＝45°，因此光束的偏向角为30°，则A、B正确；由于同种材料对不同的色光的折射率不同，相对于黄光，红光的折射率较小，绿光的折射率较大，因此折射后绿光的偏向角大些，红光的偏向角小些，C错误，D正确。

10.如图所示，管状的光学仪器(斜线阴影)内有一个半径为2R的圆形空腔，空腔左面侧壁上有一台激光器，可以沿空腔的直径方向发出在真空中传播速度为c的激光束。空腔中放置了一个比空腔略小(半径可视为2R)的折射率为2的透明圆柱状光学材料，光学材料的圆心在空腔的圆心O点，并且材料中被挖掉了一块半径为R的截面为半圆形的柱体(圆心和O点重合)，挖掉的部分为真空(反射与折射在同一界面时只考虑折射)。

(1)求激光从发出到照射到空腔右面侧壁的时间；

(2)激光器始终开启，光学材料围绕空腔圆心O点顺时针转动过程中，空腔壁上能被激光照射到的圆弧长度为多少？(只考虑折射光线照射的圆弧长度)

解析：(1)激光在半圆形真空中的传播时间为t1＝

光学材料中激光光速为v＝，

传播距离为3R

激光在光学材料中的传播时间为

t2＝＝

传播的总时间t＝t1＋t2＝。

(2)在O点，激光从光密介质射入光疏介质，设发生全反射的临界角为C，则sin C＝

解得C＝

此时入射光线与半圆形真空过O点界面的夹角

θ＝－＝

所以空腔壁上能被激光照射到的圆弧长度为

l＝θ·2R＝。

答案：(1)　(2)

11. (2018·全国卷Ⅱ)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°。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＝ ①

光线在AC面上发生全反射，

i2＝r2 ②

光线在AB面上发生折射，n＝ ③

由几何关系得

i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30° ④

F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为

δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3) ⑤

由①②③④⑤式得

δ＝60°。 ⑥

(2)光线在AC面上发生全反射，在AB面上不发生全反射，有i2≥C，i3＜C⑦

式中C是全反射临界角，满足sin C＝ ⑧

由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为

≤n＜2。 ⑨

答案：(1)60°　(2)≤n＜2