高中物理1 光的折射课堂检测

一、单选题

1.霓是大气中有时和虹一起出现的一种光的现象，也叫“副虹”。它的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，则a、b两光相比较（   ） 

A. b光的频率更高
B. 在同一介质中，a光的传播速度更快
C. 分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显
D. 从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大

【答案】 D  

【解析】A．由光路图可知，在第一次折射时，a、b两光的入射角相同，可b光的折射角明显大于a光折射角，由折射率公式 ，b光折射率小，频率也小，A不符合题意；

B．在相同介质中传播时，由 可知，因nb<na  ， 所以va<vb  ， B不符合题意；      

C．分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件可知，a、b光相比，波长越长衍射现象越明显，因为b光的频率小，波长大，所以b光的衍射现象更明显，C不符合题意；   

D．从水中射入空气，满足从光密介质射入光疏介质的条件，会产生全反射，由临界角公式 可知，因nb<na  ， 所以b光临界角更大，D符合题意。

故答案为：D。

2.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是（   ） 

A. 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
B. 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
C. 单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光2的干涉条纹间距较大
D. 单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光1的干涉条纹间距较大

【答案】 C  

【解析】A．由图看出光在玻璃板上表面发生折射时，入射角相等，单色光1的折射角小于单色光2的折射角，根据折射定律

得知玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由

分析得知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，A不符合题意；

B．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由临界角公式

分析得知，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角，B不符合题意；

CD．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，结合频率大的光的折射率大可知单色光1的频率大于单色光2的频率，由

得知单色光1的波长小于单色光2的波长，单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，由

可知单色光1的干涉条纹间距较小，单色光2的干涉条纹间距较大，C符合题意，D不符合题意；

故答案为：C。

3.如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光，沿AO方向从真空射入玻璃，分成OB、OC两束光。则（   ） 

A. 光束OB是红光
B. 在玻璃中紫光的频率比红光的频率小
C. 两束光分开后沿OB、OC传播所用的时间相等
D. 若将复色光平移到横截面的圆心 处射入，则两束光在玻璃中传播时间相等

【答案】 C  

【解析】A．由折射定律

可知，相同入射角i的情况下，红光的折射率n较小，折射角r较大，故光束OC是红光，A不符合题意；

B．紫光在真空中的频率比红光的大，光束射入玻璃后频率不变，故在玻璃中紫光的频率比红光的频率大，B不符合题意；

C．设半圆柱体玻璃的半径为R，光束AO的入射角为i，光束OB在玻璃中的折射角为r，如图所示，则光束OB的长度

玻璃对光束OB的折射率

光束OB在玻璃中的传播速度

则光束OB传播时间

联立可解得 ，与光束的折射率无关，故两束光分开后沿OB、OC传播所用的时间相等，C符合题意；

D．若将复色光平移到横截面的圆心 处射入，折射光束长度均为R，则在玻璃中传播时间

由于红光的折射率n较小，故传播时间较短，D不符合题意。

故答案为：C。

4.如图所示，扇形透明介质AOB的半径为R，圆心角为45°，单色光沿平行OB方向从C点射介质，C点到OB的距离H= ，该介质的折射率n= 。光在AB面的入射角的正弦值为（   ） 

A.                                       B.                                       C.                                       D. 

【答案】 B  

【解析】光路如图所示

在C点根据折射定律

代入数据解得r=30°

在三角形 中，根据几何知识可得

根据正弦定理可得

根据几何知识可得

联立可得光在AB面的入射角的正弦值为

故答案为：B。
5.光在某种玻璃中的传播速度是 ，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成 夹角，则入射角应是（光在空气中的速度为 ）（  ） 

A.                                     B.                                     C.                                     D. 

【答案】 A  

【解析】根据 得

入射角为 ，根据折射定律得

即

解得

故答案为：A。

6.如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（   ） 

A. 反射太阳光线，遵循光的反射定律                      B. 反射太阳光线，不遵循光的反射定律
C. 折射太阳光线，遵循光的折射定律                      D. 折射太阳光线，不遵循光的折射定律

【答案】 A  

【解析】光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。

故答案为：A。

二、填空题

7.如图所示，在“利用插针法测定玻璃砖折射率”实验中，某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大了些，则他测得折射率________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 

【答案】 偏小  

【解析】如图所示

虚线表示作图所得光路，实线是实际光路，由此可见入射角不变，但折射角的测量值偏大，根据

可知折射率偏小。

8.光能在光导纤维中传播是利用了光的全反射现象.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播内芯的折射率为n1  ， 外套的折射率为n2  ， 则n1________（填“大于”“等于”或“小于”）n2；若光纤只有内芯并置于空气中，光纤的长为L并已拉直，让光从它的一个端面入射，从另一端面射出，则光在光纤中传播的最长时间为________.（已知光在真空中的传播速度为c，光在光纤表面只发生全反射） 

【答案】 大于；  

【解析】光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射，因此n1大于n2。从表面恰好发生全反射时，运动的路程最长，时间最长，由于

最长路程

光在介质中传播的速度

因此最长传播时间

9.在测定玻璃的折射率实验中，如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示。计算折射率时，用________（填d或e）点得到的值误差较小。丙同学在纸上画出界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则丙同学测得的折射率与真实值相比________（填偏大、偏小或不变）。 

【答案】 光学面；e；偏小  

【解析】光学实验用的长方体玻璃砖的光学面不能用手直接接触。连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec连线与入射光线平行，误差较小，如图所示

作出实际的光路图，如实线所示；作出作图时的光路图，如虚线所示

可知，折射角的测量值将偏大，入射角没有误差，根据

可知，所得的折射率将偏小。

三、解答题

10.如图所示，圆形的光学仪器（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壁的时间．

②激光器始终开启，若光学材料围绕空腔圆心O点顺时针转 动 ，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）

【答案】 解：①光在半圆真空中的传播时间为     

介质中光速为   传播距离为3R；

介质中传播时间为：

传播的总时间  

②在O处，光从光密介质射入光疏介质，发生全反射的临界角为C，则sinC=1/n

解得C= ，

所以照射的弧长范围为

【解析】（1）利用传播的路程和传播的速度可以求出传播的时间；
（2）利用折射定律结合临界角的大小可以求出弧长的范围。

11.如图所示，a、b为两束平行单色光束，等边三角形 是某三棱镜横截面，三角形的边长为 ， 边的右侧有平行于 的光屏；光束a、b分别从三角形的 边中点和 边中点垂直于 边射入三棱镜，之后会聚于 边的中点，经折射后射到光屏上，屏上两光斑间距恰好等于三角形边长。 

 (i)作出光束a进入三棱镜直到射到光屏上的光路图；

(ii)求三棱镜材料对光a、b的折射率。

【答案】 解：(i)依题意作出光路图如图所示 

(ii)过a光束的入射点作直线AB的垂线，由几何知识可知，a光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为 ，

则折射率

【解析】结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率。

12.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。求该棱镜材料的折射率n。 

【答案】 解：设在AC边发生全反射时的临界角为θ，则 

射到AB边后的折射角r=90°–θ

sinθ=

由折射定律得n=

由以上三式联立解得n=

【解析】通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率。