2021屆（人教版）新高三高考物理一輪復(fù)習(xí)題型練習(xí)卷：光的折射全反射

1、光的折射全反射題型一光的折射對折射率的理解(1)公式n=中,不論是光從真空射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入真空,1總是真空中的光線與法線間的夾角,2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定,與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。(5)同一種色光,在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同,但頻率相同。典例1 甲、乙兩束單色光同時(shí)射到兩種介質(zhì)的分界面MN上,由于發(fā)生折射后合為一束,如圖所示(反射光未畫出),則下列判斷正確的是()A.甲光頻率比

2、乙光頻率大B.相同條件下,甲光比乙光容易發(fā)生衍射C.對同種介質(zhì),甲光的折射率比乙光的折射率大D.在同種介質(zhì)中甲光傳播速度比乙光傳播速度小變式1:“B超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況。如圖是超聲波從肝臟表面入射,經(jīng)折射與反射,最后從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時(shí)遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似,可表述為=(式中1是入射角, 2是折射角,v1,v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度),超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時(shí)遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同。已知v2=0.9v1,入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間的距離是d,入射角是i,腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行,則腫瘤離肝臟表面的深度h為()A. B.C.D.題

3、型二光的全反射1.對全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用(1)光線射向兩種介質(zhì)的界面上時(shí),往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象,但在全反射現(xiàn)象中,只發(fā)生反射現(xiàn)象,不發(fā)生折射現(xiàn)象。折射角等于90°時(shí),實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光線了。(2)光導(dǎo)纖維:簡稱“光纖”,它是非常細(xì)的特制玻璃絲(直徑在幾微米到一百微米之間),由內(nèi)芯和外套兩層組成。內(nèi)芯的折射率比外套大,光在內(nèi)芯中傳播時(shí),在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生了全反射。光纖通信就是利用了全反射原理。(3)發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)的光能量的變化光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),在入射角逐漸增大的過程中,反射光的能量逐漸增強(qiáng),折射光的能量逐漸減弱,一旦入射角等于臨界角時(shí),折射光的能量實(shí)際上

4、已減為零,即此時(shí)已經(jīng)發(fā)生了全反射。2.解答全反射類問題的技巧(1)解答全反射類問題時(shí),要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件。光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線,準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵,且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。3.解決全反射問題的一般方法(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sin C=確定臨界角。(3)根據(jù)題設(shè)條件,判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射,畫出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖。(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算,解決問題。典例2 (多選)一束光從空氣射向折射率

5、n=的某種玻璃表面,如圖所示,1代表入射角,則()A.當(dāng)1>45°時(shí)會發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無論入射角1是多大,折射角2都不會超過45°C.欲使折射角2=30°,應(yīng)以1=45°的角度入射D.當(dāng)入射角滿足tan 1=,反射光線跟折射光線恰好互相垂直變式2:很多公園的水池底都裝有彩燈,當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí),關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象,下列光路圖中正確的是()題型三光路控制問題分析類別項(xiàng)目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,

6、但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線,經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向改變光的傳播方向 典例3 一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a,b。已知a光的頻率小于b光的頻率。圖中哪個(gè)光路圖可能是正確的()變式3:空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖甲所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖,其中能產(chǎn)生圖甲效果的是()題型四光的色散各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低高同一介質(zhì)中的折射率小大同一介質(zhì)

7、中的速度大小波長大小臨界角大小通過棱鏡的偏折角小大典例4 雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a,b,c,d代表四條不同顏色的出射光線,則它們依次可能是()A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光變式4:實(shí)驗(yàn)表明,可見光通過三棱鏡時(shí)各色光的折射率n隨著波長的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式:n=A+,其中A,B,C是正的常量。太陽光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示,則()A.屏上c處是紫光B.屏上d處是紅光C.屏上b處是紫光D.屏上a處是紅光同步練習(xí)1.(光的反

8、射與折射)如圖所示,空氣中有一折射率為的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB,一束平行光平行于橫截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光,若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則圓弧AB上有光透出部分的弧長為()A.RB.RC.RD.R2.(光的全反射)某種液體的折射率為,距液面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源,從液面上看液面被光源照亮的圓形區(qū)域的直徑為()A.2hB.2hC.hD.h3.(對光路的控制)(多選)如圖所示,兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中,兩者的AC面相互平行放置,由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點(diǎn)射入,通過兩棱鏡后,變?yōu)閺腶,b兩點(diǎn)

9、射出的單色光,對于這兩束單色光()A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光小B.從a點(diǎn)射出的為紅光,從b點(diǎn)射出的為藍(lán)光C.從a,b兩點(diǎn)射出的單色光不平行D.從a,b兩點(diǎn)射出的單色光仍平行,且平行于BC4.(光的色散)虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球來說明.兩束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶,光路如圖所示.M,N,P,Q點(diǎn)的顏色分別為()A.紫、紅、紅、紫B.紅、紫、紅、紫C.紅、紫、紫、紅D.紫、紅、紫、紅5. (多選)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo),在厚度為20 cm的坦克壁上開了一個(gè)直徑為12 cm的孔,若在孔內(nèi)分別

10、安裝由同一材料制成的如圖所示的三塊玻璃,其中兩塊玻璃的厚度相同.坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是()A.圖1的大于圖2的B.圖1的小于圖3的C.圖2的小于圖3的D.圖2的等于圖3的6.如圖所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i和入射角i相等時(shí),出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為,則計(jì)算棱鏡對該色光的折射率表達(dá)式為()A.B.C. D.7.(2020·浙江1月選考,12) 如圖所示,一束光與某材料表面成45°角入射,每次反射的光能量為入射光能量的k倍(0<k<1)。若這束

11、光最終進(jìn)入材料的能量為入射光能量的(1-k2)倍,則該材料折射率至少為()A.B.C.1.5D.2光的折射全反射題型一光的折射對折射率的理解(1)公式n=中,不論是光從真空射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入真空,1總是真空中的光線與法線間的夾角,2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定,與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。(5)同一種色光,在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同,但頻率相同。典例1 甲、乙兩束單色光同時(shí)射到兩種介質(zhì)的分

12、界面MN上,由于發(fā)生折射后合為一束,如圖所示(反射光未畫出),則下列判斷正確的是()A.甲光頻率比乙光頻率大B.相同條件下,甲光比乙光容易發(fā)生衍射C.對同種介質(zhì),甲光的折射率比乙光的折射率大D.在同種介質(zhì)中甲光傳播速度比乙光傳播速度小答案:B變式1:“B超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況。如圖是超聲波從肝臟表面入射,經(jīng)折射與反射,最后從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時(shí)遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似,可表述為=(式中1是入射角, 2是折射角,v1,v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度),超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時(shí)遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同。已知v2=0.9v1,入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間

13、的距離是d,入射角是i,腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行,則腫瘤離肝臟表面的深度h為(D)A. B.C.D.題型二光的全反射1.對全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用(1)光線射向兩種介質(zhì)的界面上時(shí),往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象,但在全反射現(xiàn)象中,只發(fā)生反射現(xiàn)象,不發(fā)生折射現(xiàn)象。折射角等于90°時(shí),實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光線了。(2)光導(dǎo)纖維:簡稱“光纖”,它是非常細(xì)的特制玻璃絲(直徑在幾微米到一百微米之間),由內(nèi)芯和外套兩層組成。內(nèi)芯的折射率比外套大,光在內(nèi)芯中傳播時(shí),在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生了全反射。光纖通信就是利用了全反射原理。(3)發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)的光能量的變化光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),在入

14、射角逐漸增大的過程中,反射光的能量逐漸增強(qiáng),折射光的能量逐漸減弱,一旦入射角等于臨界角時(shí),折射光的能量實(shí)際上已減為零,即此時(shí)已經(jīng)發(fā)生了全反射。2.解答全反射類問題的技巧(1)解答全反射類問題時(shí),要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件。光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線,準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵,且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。3.解決全反射問題的一般方法(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sin C=確定臨界角。(3)根據(jù)題設(shè)條件,判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射,畫出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖。(5)運(yùn)

15、用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算,解決問題。典例2 (多選)一束光從空氣射向折射率n=的某種玻璃表面,如圖所示,1代表入射角,則()A.當(dāng)1>45°時(shí)會發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無論入射角1是多大,折射角2都不會超過45°C.欲使折射角2=30°,應(yīng)以1=45°的角度入射D.當(dāng)入射角滿足tan 1=,反射光線跟折射光線恰好互相垂直答案:BCD變式2:很多公園的水池底都裝有彩燈,當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí),關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象,下列光路圖中正確的是(C)題型三光路控制問題分析類別項(xiàng)目平行玻璃磚三

16、棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線,經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向改變光的傳播方向 典例3 一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a,b。已知a光的頻率小于b光的頻率。圖中哪個(gè)光路圖可能是正確的()答案:B變式3:空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖甲所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四

17、種放置方式的示意圖,其中能產(chǎn)生圖甲效果的是(B)題型四光的色散各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低高同一介質(zhì)中的折射率小大同一介質(zhì)中的速度大小波長大小臨界角大小通過棱鏡的偏折角小大典例4 雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a,b,c,d代表四條不同顏色的出射光線,則它們依次可能是()A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光答案:B變式4:實(shí)驗(yàn)表明,可見光通過三棱鏡時(shí)各色光的折射率n隨著波長的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式:n=A+,其中A,B,C是正的常量。

18、太陽光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示,則(D)A.屏上c處是紫光B.屏上d處是紅光C.屏上b處是紫光D.屏上a處是紅光同步練習(xí)1.(光的反射與折射)如圖所示,空氣中有一折射率為的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB,一束平行光平行于橫截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光,若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則圓弧AB上有光透出部分的弧長為(B)A.RB.RC.RD.R2.(光的全反射)某種液體的折射率為,距液面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源,從液面上看液面被光源照亮的圓形區(qū)域的直徑為(B)A.2hB.2hC.hD.h3.(對光路的控制)(多選)如圖所示,兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中,兩者的AC面相互平行放置,由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點(diǎn)射入,通過兩棱鏡后,變?yōu)閺腶,b兩點(diǎn)射出的單色光,對于這兩束單色光(BD)A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光小B.從a點(diǎn)射出的為紅光,從b點(diǎn)射出的