第3課時(shí) 光的折射 全反射

第3課時(shí)光的折射全反射考綱解讀1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的條件，會(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)算．1．[折射定律的應(yīng)用]觀察者看見太陽(yáng)從地平線升起時(shí)，下列關(guān)于太陽(yáng)位置的敘述中正確的是()A．太陽(yáng)位于地平線之上B．太陽(yáng)位于地平線之下C．太陽(yáng)恰位于地平線D．大氣密度不知，無(wú)法判斷答案B解析太陽(yáng)光由地球大氣層外的真空射入大氣層時(shí)要發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，折射角小于入射角，折射光線進(jìn)入觀察者的眼睛，觀察者認(rèn)為光線來(lái)自它的反向延長(zhǎng)線．這樣使得太陽(yáng)的實(shí)際位置比觀察者看見的太陽(yáng)位置偏低．2．[折射定律與折射率的理解和應(yīng)用]如圖1所示，光線以入射角θ1從空氣射向折射率n＝eq\r(2)的玻璃表面．圖1當(dāng)入射角θ1＝45°時(shí)，求反射光線與折射光線間的夾角θ.答案105°解析設(shè)折射角為θ2，由折射定律eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n得sinθ2＝eq\f(sinθ1,n)＝eq\f(sin45°,\r(2))＝eq\f(1,2)，所以，θ2＝30°.因?yàn)棣?′＝θ1＝45°，所以θ＝180°－45°－30°＝105°.3．[全反射問題分析]很多公園的水池底都裝有彩燈，當(dāng)一束由紅、藍(lán)兩色光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()答案C解析紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，所以藍(lán)光發(fā)生全反射的臨界角較紅光小，藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí)，紅光不一定發(fā)生，故只有C正確．4．[光的色散現(xiàn)象分析]實(shí)驗(yàn)表明，可見光通過三棱鏡時(shí)各色光的折射率n隨波長(zhǎng)λ的變化符合科西經(jīng)驗(yàn)公式：n＝A＋eq\f(B,λ2)＋eq\f(C,λ4)，其中A、B、C是正的常量．太陽(yáng)光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖2所示，則 ()圖2A．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處是紅光答案D解析可見光中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，折射率最小，折射程度最小，所以a為紅光，而紫光折射率最大，所以d為紫光．1．折射定律(1)內(nèi)容：如圖3所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比．圖3(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n.(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．2．折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量．(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)計(jì)算公式：n＝eq\f(c,v)，因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或 空氣)時(shí)，入射角小于折射角．3．全反射現(xiàn)象(1)條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光．4．臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，用C表示，sinC＝eq\f(1,n).5．光的色散(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象．(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列．(3)光的色散現(xiàn)象說明：①白光為復(fù)色光；②同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；③不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢．(4)棱鏡①含義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一介質(zhì)中的折射率不同．②三棱鏡對(duì)光線的作用：改變光的傳播方向，使復(fù)色光發(fā)生色散．考點(diǎn)一折射定律的理解與應(yīng)用1．折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無(wú)關(guān)．2．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)．3．同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越?。?．公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角．例1一半圓柱形透明物體橫截面如圖4所示，底面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心．一束光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)入射，經(jīng)過AB面反射后從N點(diǎn)射出．已知光線在M點(diǎn)的入射角為30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：圖4(1)光線在M點(diǎn)的折射角；(2)透明物體的折射率．解析(1)如圖所示，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點(diǎn)相對(duì)于底面EF對(duì)稱，Q、P和N三點(diǎn)共線．設(shè)在M點(diǎn)處，光的入射角為i，折射角為r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.根據(jù)題意有α＝30° ①由幾何關(guān)系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β＋r＝60° ②且α＋r＝β ③由①②③式得r＝15° ④(2)根據(jù)折射率公式有sini＝nsinr ⑤由④⑤式得n＝eq\f(\r(6)＋\r(2),2)≈1.932.答案(1)15°(2)eq\f(\r(6)＋\r(2),2)或1.932解決光的折射問題的一般方法(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖．(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，確定入射角和折射角．(3)利用折射定律建立方程進(jìn)行求解．突破訓(xùn)練1如圖5所示，在坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)有一橫截面為四分之一圓周的柱狀玻璃體OPQ，OP＝OQ＝R，一束單色光垂直O(jiān)P面射入玻璃體，在OP面上的入射點(diǎn)為A，OA＝eq\f(R,2)，此單色光通過玻璃體后沿BD方向射出，且與x軸交于D點(diǎn)，OD＝eq\r(3)R，求該玻璃的折射率．圖5答案eq\r(3)解析作光路圖如圖所示．在PQ面上的入射角sinθ1＝eq\f(OA,OB)＝eq\f(1,2)，θ1＝30°由幾何關(guān)系可得θ2＝60°折射率n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\r(3)考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用1．在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．當(dāng)光射到兩種介質(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，不發(fā)生折射．當(dāng)折射角等于90°時(shí)，實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光了．例2如圖6所示，光屏PQ的上方有一半圓形玻璃磚，其直徑AB與水平面成30°角．圖6(1)若讓一束單色光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，由AB面折射后射出，當(dāng)光點(diǎn)落在光屏上時(shí)，繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整入射光與豎直方向的夾角，該角多大時(shí)，光在光屏PQ上的落點(diǎn)距O′點(diǎn)最遠(yuǎn)？(已知玻璃磚對(duì)該光的折射率為n＝eq\r(2))(2)若讓一束白光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上形成完整彩色光帶，則光帶的最右側(cè)是什么顏色的光？若使光線繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，什么顏色的光最先消失？解析(1)如圖，剛好發(fā)生全反射時(shí)，落點(diǎn)距O′最遠(yuǎn)sinC＝eq\f(1,n)解得C＝45°入射光與豎直方向的夾角為θ＝C－30°＝15°(2)由于介質(zhì)時(shí)紫光的折射率最大，所以位于光帶的最右側(cè)．若使光線繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，入射角增大，由于紫光的臨界角最小，所以紫光最先消失．答案(1)15°(2)紫光紫光解答全反射類問題的技巧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：一是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，二是入射角大于或等于臨界角．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，這樣更有利于問題的分析．突破訓(xùn)練2為測(cè)量一塊等腰直角三棱鏡ABD的折射率，用一束激光沿平行于BD邊的方向射向直角邊AB邊，如圖7所示．激光束進(jìn)入棱鏡后射到另一直角邊AD邊時(shí)，剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡的折射率為多少？圖7答案eq\f(\r(6),2)解析作出法線如圖所示n＝eq\f(sin45°,sinr)，n＝eq\f(1,sinC)，C＋r＝90°即eq\f(sin45°,cosC)＝eq\f(1,sinC)解得tanC＝eq\r(2)，sinC＝eq\f(\r(6),3)，n＝eq\f(\r(6),2).考點(diǎn)三光路控制問題分析1．玻璃磚對(duì)光路的控制兩平面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移，如圖8所示．圖8圖92．三棱鏡對(duì)光路的控制(1)光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折，偏折角為δ，如圖9所示．(2)光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折．(3)全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)，如圖10所示．圖10特別提醒不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同，發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同．例3“B超”可用于探測(cè)人體內(nèi)臟的病變狀況．如圖11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eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(v1,v2)(式中θ1是入射角，θ2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 ()圖11A.eq\f(9dsini,2\r(100－81sin2i)) B.eq\f(d\r(81－100sin2i),10sini)C.eq\f(d\r(81－100sin2i),20sini) D.eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)解析如圖所示，根據(jù)光的折射定律有eq\f(sini,sinθ)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(v1,v2)由幾何關(guān)系知sinθ＝eq\f(\f(d,2),\r(\f(d,2)2＋h2))以上兩式聯(lián)立可解得h＝eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)，故選項(xiàng)D正確．答案D突破訓(xùn)練3已知直角等腰三棱鏡對(duì)入射光的折射率大于eq\r(2)，則下列選項(xiàng)中光路可能正確的是 ()答案C解析如果入射光線平行于底邊從一直角邊入射，入射角為45°，折射角小于45°，如果光線直接入射到另一直角邊，根據(jù)幾何關(guān)系，入射角大于45°，光線在另一直角邊發(fā)生全反射，不可能平行于底邊射出，A錯(cuò)誤；如果入射光線垂直于一直角邊入射，在底邊的入射角為45°，直角等腰三棱鏡對(duì)入射光的折射率大于eq\r(2)，由臨界角公式可知，此三棱鏡對(duì)光的全反射的臨界角小于45°，因此光在三棱鏡中入射到底邊時(shí)發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；如果入射光線平行于底邊從一直角邊入射，入射角為45°，折射角小于45°，如果光線入射到底邊，根據(jù)幾何關(guān)系，光線在底邊上的入射角大于45°，光線發(fā)生全反射入射到另一直角邊，根據(jù)對(duì)稱性和光路可逆，出射光線仍然與底邊平行，C正確；D圖中的光線從一直角邊入射后的折射光線與入射光線在法線的同側(cè)，因此D錯(cuò)誤．48．平行板玻璃磚模型的分析平行玻璃磚不改變光線的方向，只是使光線發(fā)生側(cè)移，由于玻璃對(duì)不同色光的折射率不同，不同色光經(jīng)玻璃磚后的側(cè)移量也不同．例4如圖12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(duì)于這兩束單色光 ()圖12A．紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光大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BC審題與關(guān)聯(lián)解析由玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率較大，可知A選項(xiàng)正確．由偏折程度可知B選項(xiàng)正確．對(duì)于C、D二選項(xiàng)，我們應(yīng)首先明白，除了題設(shè)給出的兩個(gè)三棱鏡外，二者之間又形成一個(gè)物理模型——平行玻璃磚(不改變光的方向，只使光線發(fā)生側(cè)移)．中間平行部分只是使光發(fā)生了側(cè)移．略去側(cè)移因素，整體來(lái)看，仍是一塊平行玻璃板，AB∥BA.所以出射光線仍平行．作出光路圖如圖所示，可知光線Pc在P點(diǎn)的折射角與光線ea在a點(diǎn)的入射角相等，據(jù)光路可逆，則過a點(diǎn)的出射光線與過P點(diǎn)的入射光線平行．由此，D選項(xiàng)正確．答案ABD高考題組1．(2013·福建理綜·14)一束由紅、紫兩色光組成的復(fù)色光，從空氣斜射向玻璃三棱鏡．下面四幅圖中能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光的是 ()答案B解析光通過玻璃三棱鏡后向它的橫截面的底邊偏折，故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；同一介質(zhì)對(duì)頻率越高的光的折射率越大，所以復(fù)色光經(jīng)玻璃折射后，光路應(yīng)分開，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．紫光的頻率比紅光的大，故經(jīng)玻璃三棱鏡后紫光的偏折程度大于紅光的，故B選項(xiàng)正確．2．(2013·天津理綜·8)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖13，O點(diǎn)為圓心，OO′為直徑MN的垂線．足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN.由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn)，入射光線與OO′夾角θ較小時(shí)，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，逐漸增大θ角，當(dāng)θ＝α?xí)r，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大θ角，當(dāng)θ＝β時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則 ()圖13A．玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大B．A光在玻璃磚中的傳播速度比B光的大C．α＜θ＜β時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑D．β＜θ＜eq\f(π,2)時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑答案AD解析當(dāng)入射角θ逐漸增大時(shí)，A光斑先消失，說明玻璃對(duì)A光的折射率大于對(duì)B光的折射率(nA＞nB)，所以fA＞fB，vA＜vB，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤．當(dāng)A光、B光都發(fā)生全反射時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．3．(2013·山東理綜·37(2))如圖14所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，截面所在平面內(nèi)的一束光由O點(diǎn)垂直AD邊射入．已知棱鏡的折射率n＝eq\r(2)，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm，圖14①求光第一次射出棱鏡時(shí)，出射光的方向．②第一次的出射點(diǎn)距C________cm.答案①見解析②eq\f(4\r(3),3)解析①設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由折射定律得sinC＝eq\f(1,n)代入數(shù)據(jù)得C＝45°光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為60°，均發(fā)生全反射．設(shè)光線在CD邊的入射角為α，折射角為β，由幾何關(guān)系得α＝30°，小于臨界角，光線第一次射出棱鏡是在CD邊的E點(diǎn)，由折射定律得n＝eq\f(sinβ,sinα)代入數(shù)據(jù)得β＝45°②CE＝eq\f(BC,2)tan30°＝eq\f(4,3)eq\r(3)cm模擬題組4.如圖15，光導(dǎo)纖維由“內(nèi)芯”和“包層”兩個(gè)同心圓柱體組成，其中心部分是內(nèi)芯，內(nèi)芯以外的部分為包層，光從一端進(jìn)入，從另一端射出．下列說法正確的是()圖15A．內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B．內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C．不同頻率的可見光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r(shí)間相同D．若紫光以如圖所示角度入射時(shí)，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射時(shí)，也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射答案A解析光導(dǎo)纖維是依據(jù)全反射原理工作的，內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；不同頻率的可見光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r(shí)間不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若紫光以如圖所示角度入射，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射，由于紅光臨界角大于紫光，所以不能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．半徑為R的玻璃圓柱體，截面如圖16所示，圓心為O，在同一截面內(nèi)，兩束相互垂直的同種單色光射向圓柱面的A、B兩點(diǎn)，其中一束沿AO方向，∠AOB＝30°，若玻璃對(duì)此單色光的折射率n＝eq\r(3).圖16(1)試作出兩束光從射入到第一次射出的光路圖，并求出各光線射出時(shí)的折射角；(當(dāng)光線射向柱面時(shí)，如有折射光線則不考慮反射光線)(2)求兩束光經(jīng)圓柱體后第一次射出的光線的交點(diǎn)(或反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn))與A點(diǎn)的距離．答案(1)光路圖見解析0°60°(2)(eq\r(3)－1)R解析(1)過A點(diǎn)的光線不偏折，折射角為0°.設(shè)過B的光線折射角為θ，則n＝eq\f(sin60°,sinθ)＝eq\r(3)，故θ＝30°經(jīng)C點(diǎn)發(fā)生折射，入射角為30°，同理折射角為60°光路圖如圖所示．(2)由幾何關(guān)系可知，DO＝eq\r(3)CO＝eq\r(3)R，故DA＝(eq\r(3)－1)R.(限時(shí)：30分鐘)?題組1光的折射現(xiàn)象與光的色散1．如圖1所示是一觀察太陽(yáng)光譜的簡(jiǎn)易裝置，一加滿清水的碗放在有陽(yáng)光的地方，將平面鏡M斜放入水中，調(diào)整其傾斜角度，使太陽(yáng)光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射，最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上，即可觀察到太陽(yáng)光譜的七色光帶．逐漸增大平面鏡的傾斜角度，各色光將陸續(xù)消失，則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光分別是()圖1A．紅光→紫光，紅光 B．紫光→紅光，紅光C．紅光→紫光，紫光 D．紫光→紅光，紫光答案C解析根據(jù)折射定律作出光路圖可知，此七色光帶從上到下的排列順序是紅光→紫光；因?yàn)樗畬?duì)紫光的折射率n最大，根據(jù)公式sinC＝eq\f(1,n)可知，其從水中射向水平面時(shí)發(fā)生全反射的臨界角最小，所以最先消失．綜上分析，正確選項(xiàng)為C.2．紅光與紫光相比 ()A．在真空中傳播時(shí)，紫光的速度比較大B．在玻璃中傳播時(shí)，紅光的速度比較大C．玻璃對(duì)紅光的折射率較紫光的大D．從玻璃到空氣的界面上，紅光的臨界角較紫光的大答案BD解析因?yàn)楦鞣N色光在真空中的傳播速度均為3×108m/s，所以A錯(cuò)誤．因?yàn)椴Ａ?duì)紅光的折射率較玻璃對(duì)紫光的折射率小，根據(jù)v＝eq\f(c,n)得紅光在玻璃中的傳播速度比紫光大，所以B正確，C錯(cuò)誤．根據(jù)公式sinC＝eq\f(1,n)得紅光的臨界角比紫光的大，D正確．3．已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為θ，則 ()A．該介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率等于eq\f(1,sinθ)B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于c·sinθ(c為真空中的光速)C．此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的sinθ倍D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的eq\f(1,sinθ)答案ABC解析介質(zhì)對(duì)該單色光的臨界角為θ，它的折射率n＝eq\f(1,sinθ)，A項(xiàng)正確；此單色光在介質(zhì)中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝csinθ，B正確；λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(c·sinθ,c/λ0)＝λ0sinθ，所以λ∶λ0＝sinθ∶1，故C項(xiàng)正確；而光的頻率是由光源決定的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．4．(2013·浙江·16)與通常觀察到的月全食不同，小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的．小虎畫出了月全食的示意圖，如圖2所示，并提出了如下猜想，其中最為合理的是 ()圖2A．地球上有人用紅色激光照射月球B．太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球C．太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球D．太陽(yáng)光中的紅光在月球表面形成干涉條紋答案C解析同種介質(zhì)對(duì)頻率大的光折射率大，太陽(yáng)光中紅光的頻率最小，經(jīng)大氣層時(shí)偏折的程度最?。∶髟谠氯硶r(shí)，看到月亮呈現(xiàn)暗紅色，是因?yàn)樘?yáng)光中的部分紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球，故選項(xiàng)C正確．?題組2光的全反射5．公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈，在晚上觀察不同顏色彩燈的深度和水面上被照亮的面積，下列說法正確的是 ()A．紅燈看起來(lái)較淺，紅燈照亮的水面面積較小B．紅燈看起來(lái)較深，紅燈照亮的水面面積較小C．紅燈看起來(lái)較淺，紅燈照亮的水面面積較大D．紅燈看起來(lái)較深，紅燈照亮的水面面積較大答案D解析光從水里射入空氣時(shí)發(fā)生折射，入射角相同時(shí)，折射率越大，折射角越大，從水面上看光源越淺，紅燈發(fā)出的紅光的折射率最小，看起來(lái)最深；設(shè)光源的深度為d，光的臨界角為C，則光能夠照亮的水面面積大小為S＝π(dtanC)2，可見，臨界角越大的光，照亮的面積越大，各種色光中，紅光的折射率最小，臨界角最大，所以紅燈照亮的水面面積較大，選項(xiàng)D正確．6.如圖3所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB，以下對(duì)該介質(zhì)的折射率值及折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線能不能發(fā)生全反射的說法正確的是()圖3A.eq\r(3)，不能發(fā)生全反射B.eq\r(3)，能發(fā)生全反射C.eq\f(2\r(3),3)，不能發(fā)生全反射D.eq\f(2\r(3),3)，能發(fā)生全反射答案A解析畫出光路圖，并根據(jù)幾何關(guān)系標(biāo)出角度，如圖所示．由圖可 知，介質(zhì)的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)；因?yàn)閟in30°＝eq\f(1,2)<eq\f(\r(3),3)＝eq\f(1,n)＝sinC， 所以折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線不能發(fā)生全反射，選項(xiàng)A正 確．7．如圖4所示，AB、CD分別是置于空氣中厚玻璃磚的上、下兩個(gè)表面，且AB∥CD，光線經(jīng)AB表面射向玻璃磚，當(dāng)折射光線射到CD表面上時(shí)，下列說法中正確的是()①不可能發(fā)生全反射②只要適當(dāng)增大入射角θ1，就可能在CD面上發(fā)生全反射③只要玻璃磚的厚度足夠大，就可能在CD面上發(fā)生全反射④由于不知道玻璃的折射率，故無(wú)法判斷圖4A．只有①正確 B．只有②③正確C．②③④正確 D．只有④正確答案A解析如圖所示，折射光線O1O2能否在CD面上發(fā)生全反射，取 決于是否滿足全反射的條件，由于玻璃的折射率大于空氣的折射率，故折射光線O1O2是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，設(shè)折射光線O1O2在CD面上的入射角為θ1′，則θ1′＝θ2.據(jù)折射率的定義可得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(其中θ1<90°)據(jù)臨界角定義可得n＝eq\f(1,sinC).可得θ1′＝θ2<C.故折射光線O1O2在CD面上不能發(fā)生全反射．8.為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學(xué)在半徑為r的圓形軟木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖5所示．已知水的折射率為eq\f(4,3)，為了保證表演成功(在水面上看不到大頭針)，大頭針末端離水面的最大距離h為 ()圖5A.eq\f(\r(7),3)r B.eq\f(4,3)r C.eq\f(3,4)r D.eq\f(3\r(7),7)r答案A解析只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，從水面上就看不到大頭針，如圖所示，根據(jù)圖中幾何關(guān)系有sinC＝eq\f(r,\r(r2＋h2))＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)，所以h＝eq\f(\r(7),3)r，選項(xiàng)A對(duì)．9．如圖6所示，MN是位于豎直平面內(nèi)的光屏，放在水平面上的半圓柱形玻璃磚的平面部分ab與屏平行．由光源S發(fā)出的一束白光從半圓沿半徑射入玻璃磚，通過圓心O再射到屏上．在水平面內(nèi)以O(shè)點(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶．當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí)，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失．有關(guān)彩色的排列順序和最先消失的色光是 ()圖6A．左紫右紅，紫光 B．左紅右紫，紫光C．左紫右紅，紅光