新課改高中物理選修一同步專題講義：17 B光的折射 中檔版（教師版）

光的折射知識點：光的折射一、折射定律1．光的反射(1)反射現(xiàn)象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的分界面時，一部分光會返回到第1種介質的現(xiàn)象．(2)反射定律：反射光線與入射光線、法線處在同一平面內，反射光線與入射光線分別位于法線的兩側；反射角等于入射角．2．光的折射(1)折射現(xiàn)象：光從第1種介質射到該介質與第2種介質的分界面時，一部分光會進入第2種介質的現(xiàn)象．(2)折射定律折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常數(shù))．(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．二、折射率1．定義光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質的絕對折射率，簡稱折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).2．折射率與光速的關系某種介質的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v).3．理解由于c＞v，故任何介質的折射率n都大于(填“大于”“小于”或“等于”)1.技巧點撥一、折射定律1．光的折射(1)光的方向：光從一種介質斜射進入另一種介質時，傳播方向要發(fā)生變化．(2)光的傳播速度：由v＝eq\f(c,n)知，光從一種介質進入另一種介質時，傳播速度一定發(fā)生變化．注意：當光垂直界面入射時，光的傳播方向不變，但這種情形也屬于折射，光的傳播速度仍要發(fā)生變化．(3)入射角與折射角的大小關系：當光從折射率小的介質斜射入折射率大的介質時，入射角大于折射角，當光從折射率大的介質斜射入折射率小的介質時，入射角小于折射角．2．折射定律的應用解決光的折射問題的基本思路：(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖．(2)利用幾何關系確定光路圖中的邊、角關系，要注意入射角、折射角是入射光線、折射光線與法線的夾角．(3)利用折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)、折射率與光速的關系n＝eq\f(c,v)列方程，結合數(shù)學三角函數(shù)的關系進行運算．二、折射率1．對折射率的理解(1)折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，θ1為真空中的光線與法線的夾角，不一定為入射角；而θ2為介質中的光線與法線的夾角，也不一定為折射角．(2)折射率n是反映介質光學性質的物理量，它的大小由介質本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角的大小無關，與介質的密度沒有必然聯(lián)系．2．折射率與光速的關系：n＝eq\f(c,v)(1)光在介質中的傳播速度v跟介質的折射率n有關，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質中的傳播速度v，所以任何介質的折射率n都大于1.(2)某種介質的折射率越大，光在該介質中的傳播速度越小．例題精練1．（黎川縣校級期末）如圖所示，OBCD為真空中的半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑。一束由紅、紫組成的復合光從半圓柱體玻璃的上表面O點射入玻璃，折射后分別射到側面的B、C兩點。若光從O點到B、C兩點的傳播時間分別為tB、tC，則下列說法正確的是（）A．射到B點的是紅光 B．射到B點的光線在玻璃中的傳播速度較大 C．tB＝tC D．tB＜tC【分析】根據(jù)光的偏折程度分析折射率的大小，從而確定光的顏色；根據(jù)v＝判斷光在玻璃中傳播速度大??；研究任一光線，根據(jù)v＝求出光在玻璃中的速度；由幾何知識求出光在玻璃中通過的路程，即可得到光在玻璃中傳播時間的表達式，從而比較兩束光在玻璃中傳播時間關系。【解答】解：A、光進入玻璃時，由于OB光的偏折程度比OC光的大，所以玻璃對OB光的折射率大，可知，射到B點的是紫光，射到C點的是紅光，故A錯誤；B、射到B點的光線折射率較大，根據(jù)v＝知射到B點的光線在玻璃中的傳播速度較小，故B錯誤；CD、光路圖如圖。設光線的入射角為i，任一光線的折射角為r，光在玻璃中傳播的路程是s，半圓柱的半徑為R。則光在玻璃中的速度為：v＝由幾何知識得：s＝2Rcos（90°﹣r）＝2Rsinr則光在玻璃中傳播時間為：t＝＝＝由折射定律得：nsinr＝sini則得：t＝由題圖知，兩束光的入射角i相同，R、c相等，所以tB＝tC，故C正確，D錯誤。故選：C?！军c評】解決本題的關鍵是運用幾何知識、光速公式和折射定律推導出時間表達式，要有運用數(shù)學知識解決幾何光學問題的意識和能力。2．（寶雞期末）一個透明均勻玻璃圓柱的橫截面如圖所示，一束由a、b兩種單色光組成的復色光從A點射入，分成兩束分別從B、C射出，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光的折射率大于b光的折射率 B．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 C．b光射出玻璃時可能會發(fā)生全反射 D．a(chǎn)、b兩種單色光分別通過同一個雙縫干涉裝置，a光的干涉條紋間距較大【分析】根據(jù)光線在A點的入射角和折射角的關系，即可分析折射率的大小關系；由v＝分析光在玻璃中傳播速度的大??；根據(jù)全反射的條件分析能否發(fā)生全反射；根據(jù)折射率的大小，分析波長的大小，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，分析干涉條紋間距的關系?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)圖象可知，在A點兩光的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射率公式n＝，可知a光的折射率小于b光的折射率，故A錯誤；B、a光的折射率小于b光的折射率，由v＝可知在玻璃中a光的傳播速度大于b光的傳播速度，故B錯誤；C、光線在A點的折射角等于光從玻璃圓柱射出時的入射角，根據(jù)光的可逆性可知，b光射出玻璃時不會發(fā)生全反射，故C錯誤；D、a光的折射率小于b光的折射率，則a光的波長大于b光的波長，根據(jù)Δx＝λ可知，a、b兩種單色光分別通過同一個雙縫干涉裝置獲得的干涉條紋間距a的較大，故D正確。故選：D?！军c評】本題也可用假設法，由折射率不同，從而假設a是紫光，b是紅光，則可根據(jù)紅光與紫光的特性來確定出正確答案。關鍵要掌握折射率公式、知道波長、頻率、光速等等物理量與折射率的關系。隨堂練習1．（葫蘆島月考）如圖所示，OBCD為真空中的半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑。一束由紅、紫組成的復合光從半圓柱體玻璃的上表面O點射入玻璃，折射后分別射到側面的B、C兩點。若光從O點到B、C兩點的傳播時間分別為tB、tC，則下列說法正確的是（）A．射到B點的是紫光 B．射到B點的光線在玻璃中的傳播速度較大 C．tB＞tC D．tB＜tC【分析】玻璃對紅光的折射率小于對藍光的折射率，由折射定律分析折射角的關系，從而確定哪條光線是紫光；研究任一光線，根據(jù)v＝可求光在玻璃中的速度；由幾何知識求得光在玻璃通過的路程，即可得到光在玻璃傳播時間的表達式，再比較時間關系．【解答】解：A、玻璃對紅光的折射率小于對紫光的折射率，由折射定律知，紅光和紫光以相同的入射角射入玻璃磚時，紫光的偏折程度大，所以射到B點的是紫光，故A正確；B、玻璃對紅光的折射率小于對紫光的折射率，根據(jù)v＝可知，射到B點的光線在玻璃中的傳播速度較小，故B錯誤；CD、設任一光線在O點的入射角為i，折射角為r，光在玻璃中傳播的路程是s，半圓柱的半徑為R。由幾何知識得：s＝2Rcos（90°﹣r）＝2Rsinr，則光在玻璃傳播時間為：t＝＝＝由折射定律得：nsinr＝sini則得：t＝，由于兩束光入射角i相同，R、c相等，所以時間t相同，即有tB＝tC，故CD錯誤。故選：A?！军c評】解決本題的關鍵是運用幾何知識、光速公式和折射定律推導出時間表達式，要有運用數(shù)學知識分析幾何光學的意識和能力．2．（成都期末）由a、b兩種光組成的復色光從玻璃射入空氣時形成如圖所示的光路圖，已知出射光線只有b光。下列說法正確的是（）A．反射光線中只包含a光 B．a(chǎn)光的折射率大于b光的折射率 C．a(chǎn)光在真空中的傳播速度小于b光在真空中的傳播速度 D．a(chǎn)、b兩種光經(jīng)同一裝置完成雙縫干涉實驗，a光形成的干涉條紋間距大于b光形成的干涉條紋間距【分析】兩種光在玻璃與空氣的界面上都能發(fā)生反射，出射光線只有b光，說明a光發(fā)生了全反射，a光的臨界角小于b光的臨界角，根據(jù)臨界角公式sinC＝比較折射率的大??；所有色光在真空中傳播速度都相同；根據(jù)波長關系分析干涉條紋間距關系。【解答】解：A、兩種光在玻璃與空氣的界面上都能發(fā)生反射，所以，反射光線中a光和b光都有，故A錯誤；B、出射光線只有b光，說明a光發(fā)生了全反射，b光沒有發(fā)生全反射，則a光的臨界角小于b光的臨界角，根據(jù)臨界角公式sinC＝知a光的折射率大于b光的折射率，故B正確；C、a光與b光在真空中的傳播速度相等，均為c，故C錯誤；D、a光的折射率大于b光的折射率，則a光的波長小于b光的波長，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ知，a光形成的干涉條紋間距小于b光形成的干涉條紋間距，故D錯誤。故選：B?！军c評】解答本題時，要明確發(fā)生全反射的條件，掌握臨界角公式sinC＝，知道折射率越大，臨界角越小。3．（葫蘆島二模）一半圓形玻璃磚，C點為其球心，直線OO'與玻璃磚左側表面垂直，C為垂足，如圖所示。與直線OO'平行且到直線OO'距離相等的ab兩條不同頻率的細光束從空氣射入玻璃磚，折射后相交于圖中的P點，以下判斷正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率比b光的頻率高 B．a(chǎn)光比b光在玻璃磚中傳播速度大 C．在真空中a光的波長等于b光的波長 D．若a光、b光從玻璃磚中射入真空時，發(fā)生全反射時的臨界角Ca小于Cb【分析】兩束光折射后相交于圖中的P點，可知玻璃磚對b束光的偏折角大于對a光的偏折角，則玻璃磚對b光的折射率大于對a光的折射率，b光的頻率高，波長短，由臨界角公式sinC＝分析臨界角大小。【解答】解：A、由圖可知，玻璃磚對b光的偏折角大于對a束光的偏折角，則玻璃磚對b光的折射率大于對a光的折射率，則b光的頻率比a光的頻率高，故A錯誤；B、玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝分析可知，a光比b光在玻璃磚中傳播速度大，故B正確；C、a光的頻率比b光的頻率低，由c＝λf得知，在真空中，a光的波長大于b光的波長，故C錯誤；D、玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率，根據(jù)臨界角公式sinC＝分析可知，若a光、b光從玻璃磚中射入真空時，發(fā)生全反射時的臨界角Ca大于Cb，故D錯誤。故選：B。【點評】本題考查對不同色光特性的理解能力和掌握程度，關鍵要能根據(jù)光的偏折程度分析折射率大小，要掌握光的頻率、波長、光速、臨界角等物理量與折射率的關系。4．（十堰期末）為了測定某上表面平整的透明膠狀介質的折射率，往該介質中垂直插入一長h＝4cm的細鐵絲，在介質上表面以細鐵絲為圓心，用墨水涂出一個半徑r＝3cm的圓，從上表面恰好看不見細鐵絲，如圖所示。膠狀介質的折射率為（）A．2 B． C． D．【分析】畫出光路圖，利用全反射的知識，求出折射率?！窘獯稹拷猓喝鐖D可知，膠狀介質的折射率為：n＝＝＝＝，故B正確，ACD錯誤。故選：B?！军c評】本題考查光學全反射的知識，解決問題的關鍵是畫出光路圖，找到臨界角，求出折射率。綜合練習一．選擇題（共15小題）1．（濰坊三模）如圖所示，正方體透明玻璃磚，從底部挖去一部分，挖去部分恰好是以底邊為直徑的半圓柱。平行單色光垂直于玻璃磚上表面射入，半圓柱面上有光線射出的部分為其表面積的，不計光線在玻璃磚中的多次反射，則該單色光在玻璃磚中的折射率為（）A． B． C． D．【分析】畫出光路圖，找出臨界角，根據(jù)sinC＝，結合幾何關系分析求解即可?！窘獯稹拷猓汗饩€在玻璃磚中的光路如圖所示，設恰好發(fā)生全反射的臨界角為C，半圓柱的半徑為R由光線射出的部分圓柱面的面積S＝2×＝得C＝則n＝，故A正確，BCD錯誤；故選：A。【點評】本題考查全反射知識，關鍵是畫出正確的光路圖，注意掌握臨界角與折射率的關系，即sinC＝的應用。2．（湖北模擬）如圖所示，由紫光與紅光混合的細光束從底面鍍銀的半圓形玻璃磚頂點A以入射角θ＝60°射入玻璃磚，已知該玻璃磚對紫光與紅光的折射率分別為n1、n2（n1＞n2＞），光束在玻璃磚半圓弧面上發(fā)生折射時不考慮反射，紫光與紅光在玻璃磚內傳播的時間分別為t1、t2。下列判斷正確的是（）A．t1＞t2 B．t1＝t2 C．t1＜t2 D．t1≤t2【分析】根據(jù)題意畫出光路圖，根據(jù)幾何關系和折射定律列式求解?！窘獯稹拷猓鹤鞒龉庠诓ＡТu內傳播的光路圖，設半圓形玻璃磚的半徑為r，真空中的光速為c，紫光、紅光在A點的折射角分別為α、β。對紫光有n1＝，v1＝，t1＝，解得t1＝；同理得t2＝，由于α＜β，則t1＞t2，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】本題考查光的折射和全反射，依據(jù)題意畫出光路圖，根據(jù)幾何關系找出傳播距離是解題關鍵。3．（南開區(qū)二模）藍光光盤是利用波長較短的藍色激光讀取和寫入數(shù)據(jù)的光盤，而傳統(tǒng)DVD光盤是利用紅色激光來讀取和寫入數(shù)據(jù)。對于光存儲產(chǎn)品來說，藍光光盤比傳統(tǒng)DVD光盤的存儲容量大很多。如圖所示為一束由紅、藍兩單色激光組成的復色光從水中射向空氣中，并分成a、b兩束，則下列說法正確的是（）A．用a光可在光盤上記錄更多的數(shù)據(jù)信息 B．b光在水中傳播的速度較a光大 C．使用同種裝置，用a光做雙縫干涉實驗得到的條紋間距比用b光得到的條紋間距寬 D．增大水中復色光的入射角，則a光先發(fā)生全反射【分析】根據(jù)兩束光的偏折程度，判斷出a、b光的折射率大小關系，從而比較出a、b光的頻率，波長關系，再結合v＝、、即可分析求解。【解答】解：A、由圖可知b光的偏折程度大，則b光的折射率大，所以b光為藍光，用b光可在光盤上記錄更多的數(shù)據(jù)信息，故A錯誤；B、b光的折射率大，根據(jù)v＝可知b光在水中傳播的速度比a光小，故B錯誤；C、a光的折射率小，波長大，根據(jù)可知使用同種裝置，用a光做雙縫干涉實驗得到的條紋間距比用b光得到的條紋間距寬，故C正確；D、a光的折射率小，根據(jù)sinC＝可知a光的臨界角大，增大水中復色光的入射角，則a光后發(fā)生全反射，故D錯誤.故選：C?！军c評】該題考查了光的折射相關知識，解決本題的關鍵知道各種色光之間的頻率、波長、波速、折射率等之間的大小關系。4．（桃城區(qū)校級模擬）如圖所示，一束復色光照射到水中的球形氣泡以后，經(jīng)折射后分成a、b兩束單色光，下列說法正確的是（）A．在真空中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度 B．a(chǎn)光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生偏振現(xiàn)象 C．a(chǎn)、b兩束光分別通過同一雙縫干涉裝置，b光的條紋間距更大 D．a(chǎn)、b兩束光分別通過同一單縫衍射裝置，a光的中央亮條紋較寬【分析】根據(jù)光路圖得到兩種光的折射率大小關系，然后根據(jù)折射率大的光，頻率也大的規(guī)律比較光的頻率，橫波具有偏振現(xiàn)象，根據(jù)頻率大小判斷波長大小關系，再結合公式比較雙縫干時條紋的寬度大小，波長越長的單縫衍射的中央亮條紋越寬。【解答】解：A、所有光在真空中的傳播速度均相同，故A錯誤；B、光是橫波，a、b兩束光均能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故B錯誤；C、由光路可知a光的折射率小于b光的折射率，則a光的頻率小于b光的頻率，a光的波長大于b光的波長，由雙縫干涉條紋間距公式可知a、b兩束光分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的條紋間距更大，故C錯誤；D、由于a光的波長大于b光的波長，所以通過同一單縫衍射裝置，a光的中央亮條紋較寬，故D正確。故選：D?！军c評】本題關鍵是結合光路圖并根據(jù)折射率定義得到光線的折射率大小關系，進而可以比較頻率和波長的大小關系.注意雙縫干涉和單縫衍射的條紋寬度都與波長有關.5．（市中區(qū)校級二模）寶石切工是衡量寶石價值的重要指標之一，優(yōu)秀的切割工藝可以讓寶石璀璨奪目。若將某寶石的剖面簡化如圖所示（關于虛線左右對稱），一束激光垂直MN面入射，恰好分別在PO面，QO面發(fā)生全反射后垂直MN面射出，由此可知該寶石對該激光的折射率為（）A． B． C．1 D．2【分析】根據(jù)題意分析，可知光線在寶石中發(fā)生全反射的臨界角為45°，結合n＝，即可解得n。【解答】解：要求激光分別在PO面、QO面發(fā)生全反射后垂直MN面射出，所以光路應具有對稱性，從而得到光線在PO面發(fā)生全發(fā)射后光線水平，由幾何關系可得PO面的入射角為45°。因此故A正確，BCD錯誤。故選：A。【點評】本題需從題意分析，結合題目分析全反射的臨界角，才可進行折射率的計算。6．（沙坪壩區(qū)校級模擬）某小區(qū)水下景觀燈可視為點光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，水面中心區(qū)域有a光、b光射出，II區(qū)域只有a光射出，如圖所示。下列判斷正確的是（）A．水對a光的折射率大于對b光的折射率 B．在水中，a光的速度小于b光的速度 C．在真空中，a光的頻率大于b光的頻率 D．用相同的裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距較大【分析】由題意知，Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，說明b光在Ⅰ區(qū)域邊緣發(fā)生了全反射，a光在Ⅱ區(qū)域邊緣發(fā)生了全反射，比較臨界角的大小，從而分析出折射率的大小，由折射定律分析折射角的大小、根據(jù)折射率的大小，可判斷波長關系.【解答】解：AC、由題意，a光全反射臨界角大于b光，故折射率na＜nb，頻率fa＜fb，波長λa＞λb，故A、C錯誤；B、由于，故水中va＞vb，故B錯誤；D、雙縫干涉時：條紋間距，故△xa＞△xb，故D正確。故選：D?！军c評】此題考查光的折射率與臨界角的關系，以及光的全反射條件，結合幾何知識，要掌握折射率與頻率、波長、臨界角的關系.7．（桃城區(qū)校級模擬）如圖所示，O點為半圓柱形透明物體橫截面的圓心，AB為其直徑，一單色光平行于AB方向從C點射入透明物體，然后直接從B點射出。已知∠ABC＝30°，則透明物體的折射率為（）A．3 B．2 C． D．【分析】光線從D點射入介質時，根據(jù)幾何關系求得入射角和折射角，再由折射定律求該半圓柱形介質的折射率；【解答】解：作出過C點的法線，如圖所示：由幾何關系知r＝∠ABC＝30°，i＝r+∠ABC＝60°。由折射定律得透明物體的折射率為，故C正確，ABD錯誤。故選：C。【點評】本題考查了全反射條件以及折射定律的應用，正確作出光路圖，靈活運用幾何知識求解是關鍵。8．（武昌區(qū)校級模擬）高速公路的標志牌常貼有“逆反射膜”，夜間行車時，它能使車燈射出的光逆向返回，使標志牌上的字特別醒目。這種“逆反射膜”的內部均勻分布著一層直徑為10μm的細玻璃球。下面分析單個微小球體對光的作用，如圖所示，真空中的細光束以i＝60°從A點入射到玻璃球表面，進入球內后在B點發(fā)生反射，然后從C點射出。下列說法正確的是（）A．當折射率n＝時，從C點射出的光線與A點的入射光線平行 B．若僅減小球的半徑，從外部進入球內的光在球內可能發(fā)生全反射 C．若僅增大球的折射率，從外部進入球內的光在球內可能發(fā)生全反射 D．若僅增大入射光的頻率，C點與A點的距離變大【分析】根據(jù)折射定律計算出折射角，畫出光路圖，利用幾何關系分析求解?！窘獯稹拷猓篈、當折射率n＝時，由折射定律可得r＝30°，其光路圖如圖所示，由幾何關系可知從C點射出的光線與A點的入射光線平行，故A正確；BC、由光路的可逆性知，無論減小球的半徑或增大球的折射率，光在球內都不可能發(fā)生全反射，故BC錯誤；D、若僅增大入射光的頻率，則B點將下移，由光路對稱性知C將上移，故C點與A點距離將減小，故D錯誤。故選：A?！军c評】本題考查光的折射，關鍵是畫出正確的光路圖，注意光在傳播過程中，光路具有可逆性。9．（義烏市模擬）據(jù)國家礦山安監(jiān)局統(tǒng)計，2020年全國共發(fā)生煤礦瓦斯事故7起，死亡30人，與2019年相比分別下降74.1%和74.6%。瓦斯是無色、無味、透明的氣體，折射率比空氣大。下圖所示的是煤礦安保系統(tǒng)中學常用的一種邏輯判斷元件，這種元件的“核心構件”是兩個完全相同的、截面為等腰直角三角形的棱鏡，兩棱鏡被平行拉開一小段距離，形成的通道與礦道大氣相通。棱鏡對紅光的折射率為1.5，一束紅光從棱鏡1的左側垂直射入，下列說法正確的是（）A．正常情況下這束紅光能通過棱鏡2射出 B．將入射光改成綠光能提高瓦斯檢測的靈敏度 C．只要礦道空氣中存在瓦斯氣體這束紅光便不能從棱鏡2射出 D．只有礦道空氣中瓦斯氣體達到危險濃度時，這束紅光才能從棱鏡2射出【分析】根據(jù)折射率，求得全反射的臨界角，可判斷紅光不能從2射出，綠光的折射率比紅光大，故將入射光改成綠光不能提高瓦斯檢測的靈敏度；當?shù)V道空氣中存在瓦斯氣體的濃度夠大時，這束紅光便才能從棱鏡2射出?！窘獯稹拷猓篈.因為棱鏡對紅光的折射率為1.5，所以當一束紅光從棱鏡1的左側垂直射入時，在斜邊的入射角為45°，會發(fā)生全反射，所以正常情況下這束紅光不能通過棱鏡2射出，故A錯誤；B.因為綠光的折射率比紅光大，故將入射光改成綠光不能提高瓦斯檢測的靈敏度，故B錯誤；CD.當?shù)V道空氣中存在瓦斯氣體的濃度夠大時，這束紅光便才能從棱鏡2射出，故C錯誤，D正確。故選：D?！军c評】考查全反射在實際生活的應用，需掌握n＝，計算出臨界角進行判斷。10．（福建模擬）如圖所示，一束光斜射向厚度為d的長方體玻璃磚，經(jīng)它折射后射出a、b兩束光線，則下列說法正確的是（）A．玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率 B．在真空中，a光的波長小于b光的波長 C．在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度 D．從玻璃磚底邊射出的a、b光傳播方向不平行【分析】根據(jù)圖片中光從空氣射入玻璃磚，入射角相等時，折射角的大小，確定玻璃磚對兩種光的折射率的大小關系及兩種光在玻璃磚中速度的大小關系；確定兩光束頻率的大小關系，進而確定真空中兩種光波長的大小關系；【解答】解：AC、由圖可知，a光在玻璃磚中的折射角大于b光的折射角，根據(jù)折射定律可知，na＜nb，根據(jù)n＝，在玻璃磚中，a光傳播的速度大于b光的傳播速度，故A錯誤，C正確；B、由于na＜nb，所以a光的頻率小于b光的頻率，由λ＝知，真空中a光的波長大于b光的波長，故B錯誤；D、a、b兩束出射光都分別與入射光平行，故該兩束出射光平行，故D錯誤。故選：C?！军c評】掌握光的折射定律，并能運用幾何知識幫助解決物理問題。注意由光疏介質到光密介質時，當折射角越大時，折射率越小。11．（宜城市模擬）如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑R＝10cm，折射率n＝3，直徑AB與水平放置的光屏MN垂直并接觸于A點，激光a以入射角i＝30°射向玻璃磚的圓心O，結果在光屏MN上出現(xiàn)兩個光斑，則這兩個光斑之間的距離為（）A．cm B．5cm C．cm D．20cm【分析】光線在AB面上發(fā)生反射和折射，在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑，根據(jù)折射定律結合幾何關系求出兩個光斑之間的距離，【解答】解：畫出如示光路圖，設折射角為r，根據(jù)折射定律：n＝則得：sinr＝nsini＝×sin30°＝解得：r＝60°根據(jù)幾何關系，兩個光斑之間的距離為：L＝PA+AQ＝Rtan30°+2Rsin60°＝cm+cm＝cm，故C正確，ABD錯誤。故選：C?！军c評】解決本題的關鍵是畫出正確的光路圖，注意光線在AB面上同時發(fā)生反射和折射，在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑。12．（武邑縣校級模擬）a、b、c三條平行光線垂直于半圓柱體玻璃磚的截面直徑從空氣射向玻璃磚，如圖所示，光線b正好過圓心O，光線a、c從光線b的兩側對稱入射，光線a、c從玻璃磚下表面進入空氣后與光線b交于P、Q。以下說法不正確的是（）A．玻璃對a光的折射率大于對c光的折射率 B．玻璃對三種光的折射率關系為na＞nb＞nc C．a(chǎn)光比c光穿過該半圓柱體玻璃磚所需時間長 D．在相同條件下進行雙縫干涉實驗，c光的條紋間距比a光寬【分析】根據(jù)偏折程度判斷玻璃對三種光的折射率的大小，從而得到波長關系，即可分析雙縫干涉條紋間距的大小。根據(jù)臨界角公式sinc＝分析臨界角的大小。由光速公式v＝分析a光與c光在門玻璃磚中傳播速度的大小，結合光程關系分析n傳播時間關系?！窘獯稹拷猓篈B、由圖可知，a光和c光入射角相同，但a光折射角較小，根據(jù)折射率公式可知，玻璃對a光的折射率大于對C光的折射率，由于b光入射角為0°，故無法判斷玻璃對b光的折射率大小，故A正確，B錯誤；C、根據(jù)公式v＝由于a光的折射率大，則a光在玻璃中的傳播速度較小，又由圖可知a光在玻璃磚中的傳播路徑較長，故a光比C光穿過該半圓柱體玻璃磚所需時間長，故C正確；D、由于C光的折射率大，波長較長，則在相同條件下進行雙縫干涉實驗，C光的條紋問距比a光寬，故D正確；故選：B?！军c評】本題考查對光的幾何光學和物理光學理解能力和把握聯(lián)系的能力。解決本題的突破口在于通過光的偏折程度比較出光的折射率的大小，還要知道折射率與頻率、波速的關系，同時要掌握幾何光學常用的三個規(guī)律：折射定律n＝、臨界角公式sinC＝和光速公式v＝.13．（重慶模擬）一束光由A、B兩種不同頻率的單色光組成，將該束光通過三棱鏡色散后，A、B兩種單色光被分開，且A光偏離原方向的角度更大，則下列有關A、B兩種單色光的說法正確的是（）A．A光的頻率大于B光的頻率 B．A光在三棱鏡中的傳播速度更大 C．B光的折射率大于A光的折射率 D．若該束光由玻璃射向空氣，B光的臨界角更小【分析】根據(jù)光的偏折程度，判斷出三棱鏡對兩束光的折射率大小，從而知道兩束光的頻率大小，根據(jù)v＝判斷光出在三棱鏡中的速度大小，根據(jù)sinC＝分析臨界角的大小。【解答】解：AC、由于A光偏離原方向的角度更大，則A光折射率大于B光的折射率，所以A光頻率大于B光的頻率，故A正確，C錯誤；B、根據(jù)v＝，可知A光在三棱鏡的傳播速度小于B光在三棱鏡的傳播速度，故B錯誤；C、根據(jù)sinC＝，由于B光的折射率較小，則B光的臨界角較大，故D錯誤。故選：A?！军c評】解答此類問題的思路是：由光線的偏折程度判斷折射率的關系，再由光的性質可知光的傳播速度、頻率及臨界角.14．（濰坊模擬）如圖所示，某玻璃模具由一圓錐和半球形兩部分組成，圓錐母線和底面直徑、半球半徑均為d，現(xiàn)有一束單色光從AB邊的中點D垂直于BC方向射入玻璃磚中，結果折射光線剛好通過半球的圓心O，已知光在真空中的傳播速度為c。則單色光在模具里的傳播時間為（）A． B． C． D．【分析】作出光路圖，根據(jù)幾何知識分析光在P點的入射角和折射角以及光在介質中的傳播路程，再由s＝vt求解傳播時間；【解答】解：由題意可知，光在AB面上的入射角為60°，折射角為30°，如圖所示：玻璃的折射率n＝由幾何關系可得，光在模具中傳播的路程s＝d，光在模具中的速度v＝，則單色光在模具里的傳播時間t＝，故C正確，ABD錯誤.故選：C?！军c評】解決該題的關鍵是正確作出光路圖，能根據(jù)幾何知識分析求解光在介質中傳播的路程以及相關的角度，熟記折射定律的表達式。15．（山東模擬）如圖所示的ACBO為透明柱體的橫截面，其形狀為半圓，一細束激光從非?？拷麬端的一點以入射角i射向透明體，若除全反射外不考慮其他反射，結果發(fā)現(xiàn)激光恰好只能從平面上非常靠近B端的點射出，下列說法正確的是（）A．透明體材料的折射率一定等于或大于 B．激光在曲面上至少發(fā)生一次全反射 C．入射角i相同時，激光折射率越與在曲面上發(fā)生全反射的次數(shù)無關 D．激光從透明體射出時，折射角總大于入射角【分析】根據(jù)全反射可求得折射率，做出光路圖可判斷全反射次數(shù)，與入射角和折射角的關系?！窘獯稹拷猓寒敿す馍淙胪该黧w的折射角小于45°時，激光入射到曲面時的入射角大于45°，由可知材料的折射率可小于，故A錯誤；如圖，根據(jù)光路圖1可知激光至少在曲面上發(fā)生一次全反射才能經(jīng)B射出，故B正確；圖1如圖2，入射角i相同時，材料的折射率越大，折射角γ越小，根據(jù)幾何知識可知激光在曲面上發(fā)生全反射的次數(shù)越多，故C錯誤；圖2激光從B處射出，由對稱關系可知反射角處處相等，射到B處的光線的入射角等于A處的折射角，故D錯誤。故選：B。【點評】解決本題的關鍵掌握全反射的條件，掌握光的折射定律，并能做出光路圖，運用幾何知識幫助解決物理問題。二．多選題（共15小題）16．（寧波二模）中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識，唐人張志和在《玄真子?濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”。從物理學角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則a、b兩光（）A．進入雨滴后，a光傳播速度一定大于b光 B．照射同一光電管，a光產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定大于b光產(chǎn)生的 C．用同一雙縫干涉實驗裝置進行實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的 D．以相同的入射角從水中射入空氣，只有一種色光能射入空氣，一定是b光【分析】根據(jù)光路圖分析雨滴對兩束光的折射率，并分析兩光的頻率、全反射臨界角、波長關系，分析求解?！窘獯稹拷猓禾柟膺M入雨滴時，a光的折射角較小，而兩光的入射角相等，根據(jù)折射率公式n＝知，a光折射率較大，頻率較高，波長較短。A、a光的折射率較大，公式v＝可知，進入雨滴后，a光傳播速度一定小于b光，故A錯誤；B、b光的折射率較小，頻率較小，分別照射同一光電管，由Ekm＝hν﹣W0可知，a光產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定大于b光產(chǎn)生的，故B正確；C、a光的波長較短，由公式Δx＝可知，a光的干涉條紋間距小于b光的，故C錯誤；D、b光的折射率較小，則臨界角大，不容易發(fā)生全反射，所以以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是b光。故D正確。故選：BD。【點評】本題考查光的折射定律，通過題目中圖片判斷雨滴對兩束光的折射率，并根據(jù)折射率分析兩束光的頻率、全反射臨界角、波長等關系是解題關鍵。17．（溫州模擬）如圖所示，空氣中水平放置著一個足夠寬的長方體玻璃磚，在豎直平面內相距為d、彼此平行的兩條細光束甲、乙斜射到玻璃磚的上表面。已知甲光光子的能量比乙光光子的能量大，不考慮所有的反射光線，則下列說法正確的是（）A．兩束光在玻璃中傳播的路程可能相等 B．兩束光在玻璃中的傳播速度甲的比乙的小 C．兩束光射出玻璃磚后光子的能量都會變小 D．兩束光射出玻璃磚后仍然平行且距離可能等于d【分析】光子能量越大頻率越大，折射率越大，由v＝比較光在玻璃中的傳播速度，光從一種介質進入另一種介質光子頻率不變，能量不變，光斜射向平行玻璃磚時，出射光線與入射光線平行?！窘獯稹拷猓篈、甲光光子的能量比乙光光子的能量大，甲光的折射率更大，在玻璃中的折射角小，則甲光在玻璃中傳播的路程一定更短，故A錯誤；B、由v＝，可知折射率大的光，在玻璃中的傳播速度小，故B正確；C、由E＝hν，光射出玻璃磚，頻率不變，光子的能量不變，故C錯誤；D、如果玻璃磚較薄，則兩束光射出后仍然平行且距離小于d，如果玻璃磚較厚，兩束光可能在玻璃磚內交叉，出射后左右位置互換，但仍然平行且距離可能等于d，故D正確。故選：BD?！军c評】本題關鍵要掌握光的能量與光子頻率間的關系，注意光從一種介質進入另一種介質時，光子頻率不變。18．（迎江區(qū)校級三模）如圖所示為光線在A、B、C三種介質中傳播時發(fā)生反射和折射的情況，下列說法中正確的是（）A．介質A的折射率比介質B的折射率大 B．介質B的折射率比介質C的折射率大 C．若增大光線的入射角θ，在介質A、B的分界面處可能會發(fā)生折射現(xiàn)象 D．若增大光線的入射角θ，在介質B、C的分界面處可能會發(fā)生全反射現(xiàn)象 E．光在三種介質中傳播速度分別為vA、vB、vC，則vA＞vC＞vB【分析】當光從光密介質進入光疏介質時才可能發(fā)生全反射，以及光從光疏介質進入光密介質折射時入射角大于折射角，分析折射率的大小，再判斷光速的大小.【解答】解：A、光線從B射向A時發(fā)生全反射，可知介質A的折射率比介質B的折射率小，故A錯誤；B、光線從B射向C時，折射角大于入射角，可知介質B的折射率比介質C的折射率大，故B正確；C、因當入射角為θ時光線已經(jīng)在AB界面發(fā)生了全反射，則若增大光線的入射角，在介質AB的分界面處仍然發(fā)生全反射，不可能會發(fā)生折射現(xiàn)象，故C錯誤；D、若增大光線的入射角θ，則在BC界面的入射角變大，當入射角大于臨界角時能在介質B、C的分界面處發(fā)生全反射現(xiàn)象，故D正確；E、光在三種介質中折射率關系是nB＞nC＞nA，根據(jù)v＝可知，傳播速度關系vA＞vC＞vB，故E正確。故選：BDE?！军c評】本題關鍵要掌握全反射的條件和發(fā)生折射時入射角下折射角的關系，注意光在介質中的傳播速度v＝.19．（皇姑區(qū)校級四模）“道威棱鏡”是一種用于光學圖象翻轉的儀器。如圖，將一等腰直角棱鏡截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱鏡”，其橫截面ABCD為底角45°的等腰梯形，O為AB中點，P為OA中點，光線1和光線2兩條與BC平行的光線，分別從P和O點入射棱鏡，均在BC面上發(fā)生一次全反射后從CD面射出，其中光線I的出射點為CD中點Q（未畫出），已知棱鏡對兩光線的折射率n＝，AB＝L，光在真空中的傳播速度為c，sin15°＝，則（）A．光線1在棱鏡中的傳播速度為c B．光線1在棱鏡中經(jīng)過的路程長為（+）L C．光線2在棱鏡中的傳播時間為 D．光線1從CD邊射出點到BC邊的距離為L【分析】已知棱鏡對兩光線的折射率n＝，根據(jù)v＝求光線在棱鏡中的傳播速度。根據(jù)sinC＝求臨界角C.根據(jù)折射定律求光線2在P點的折射角，根據(jù)幾何知識確定光線1在BC面的入射角，并判斷光線1在BC面上是否發(fā)生全反射，作出光路圖，根據(jù)幾何關系求出光線1在棱鏡中傳播路程s，由t＝求得光線1在棱鏡中的傳播時間t；根據(jù)幾何關系求光線1在棱鏡中經(jīng)過的路程和光線1從CD邊射出點到BC邊的距離?！窘獯稹拷猓篈、光線1在棱鏡中的傳播速度為v＝，故A正確；BC、設棱鏡的臨界角為C，由sinC＝，得：C＝45°光線2從P點入射時，由折射定律得：n＝由幾何關系知入射角為i＝45°，解得折射角為r＝30°由幾何關系可得，當光線2射到BC時，與BC的夾角為∠PFB＝15°在△PBF中，由正弦定理得：據(jù)題：PB＝AB＝解得：PF＝L，BF＝L由幾何關系得：EF：BE＝OP：BO＝1：2；所以EF＝FC＝BE，可得R為CQ的中點。在△BEO∽△BFP得：＝解得BE＝L，OE＝L故：EF＝FC＝L在△CFR中，由正弦定理得：，其中：RC＝L解得：FR＝L光線2在棱鏡中的傳播時間為t＝聯(lián)立解得：t＝；在光線1在棱鏡中經(jīng)過的路程長為：s＝2OE＝（）L，故B正確，C錯誤；D、光線1從CD邊射出點到BC邊的距離為d＝RCsin45°＝L，故D錯誤。故選：AB?！军c評】解決本題時需要正確作出光路圖，能根據(jù)幾何知識求解相關的角度和光程。要熟記折射定律的表達式以及全反射臨界角的表達式sinC＝。20．（泰安模擬）一透明介質的橫截面為直角三角形ABC，如圖所示，一細束單色光PD從AC邊上的D點射入介質，經(jīng)AC折射后的光線照到BC邊的中點時恰好發(fā)生全反射。若AC＝L，CD＝L，cosθ＝，光在真空中傳播的速度大小為c，則（）A．介質對該單色光的折射率為 B．介質對該單色光的折射率為 C．該單色光從D點開始到第一次離開介質時所用的時間為 D．該單色光從D點開始到第一次離開介質時所用的時間為【分析】（1）作出光路圖，根據(jù)折射定律以及幾何知識求解該光線從AC邊上的D點射入介質時與AC邊的夾角0的余弦值cosθ；（2）根據(jù)幾何知識求解光在介質中傳播的路程，由v＝求解光在介質中傳播的速度，再分析傳播時間?！窘獯稹拷猓篈B，做出光路圖根據(jù)折射定律有n＝設光線到達BC邊時發(fā)生全反射的臨界角為α，有sinα＝聯(lián)立解得DE的長度為DE＝L介質對該單色光的折射率為n＝故A正確，B錯誤；CD.由sinα＝可得α＝60°因為D為AC邊的中點，E為BC邊的中點，則DEIAB，由幾何關系可知，該光線在介質中傳播的路程為s＝DE+EF＝該光線在介質中的傳播速度大小為v＝解得單色光從D點開始到第一次離開介質時所用的時間t＝故C錯誤，D正確。故選：AD?！军c評】解決該題的關鍵是正確作出光路圖，能根據(jù)幾何知識求解相關的長度和角度，熟記折射定律以及光速的計算公式。21．（杭州期末）材質、形狀均相同的三棱鏡ABC和A'B'C'如圖放置，其中AC∥A'C'。一束白光從AB邊射入三棱鏡ABC，a和b分別為該光束在三棱鏡ABC中的兩條光線，a光與底邊BC平行。下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)光頻率大于b光的頻率 B．a(chǎn)光光子動量小于b光光子動量 C．射入三棱鏡A'B'C'后a光與底邊B'C'平行 D．在A'B'右側的P屏上能看到彩色條紋【分析】根據(jù)光線的偏折程度，比較光的折射率大小，從而得出頻率、波長、光子能量的大小關系。光子能量公式E＝hγ，γ是光子的頻率。根據(jù)v＝比較光在玻璃磚中的速度。【解答】解：A、根據(jù)n＝，可知光在三棱鏡中偏折越大則頻率越大，則b的頻率大于a的頻率，故A錯誤；B、根據(jù)p＝，由于b的波長小，所以b光的動量大，故B正確；C、由于三棱鏡的折射率相同，根據(jù)光的可逆性，射入三棱鏡A'B'C'后a光與底邊B'C'平行，故C正確；D、三棱鏡對光線有散射作用，在P屏上可看到彩色條紋。故D正確故選：BCD?！军c評】解決本題的突破口在于通過光的偏折程度比較出光的折射率的大小，知道折射率、頻率、波長、光在玻璃中速度、光子能量等大小關系.22．（重慶模擬）如圖所示，一束復色光從空氣中以45°角從平行玻璃磚上表面入射，進入玻璃磚后分成a、b兩束單色光，其中a光的折射角為30°。下列說法錯誤的是（）A．該玻璃磚對光的折射率為 B．a(chǎn)、b光從玻璃磚下表面射出后是平行光 C．b光在玻璃磚中的傳播速度比a光的傳播速度大 D．將a光和b光通過同一雙縫干涉裝置。a光形成的干涉條線向比b光大【分析】根據(jù)折射定律求出折射率，再根據(jù)速度關系比較；折射率大的光線頻率大，波長小，干涉條紋窄?！窘獯稹拷猓篈、對a光根據(jù)折射定律有n＝＝＝，故A正確；B、光線透過玻璃磚后的線路與入射光線平行，故a、b光從玻璃磚下表面射出后不是平行光，故B錯誤；C、由折射定律可知，a的折射率大于b的折射率，根據(jù)，可知b的傳播速度大，故C正確；D、a的折射率大，所以a的頻率大，波長小，則a的干涉條紋窄，故D錯誤；故選：AC?！军c評】本題考查折射定律，以及折射率與速度的關系，注意折射率大的光線頻率大，波長小，干涉條紋窄。23．（浙江模擬）截面為等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡，這種棱鏡在光學儀器中廣泛用于改變光的傳播方向。如圖所示，一束寬度為L的單色平行光束射向全反射棱鏡AC面的AP部分，光束平行于AB面入射，由P點入射的光線恰好直接射到B點，其余光線經(jīng)AB面發(fā)生一次全反射后從BC面射出。已知棱鏡對該光的折射率為n＝，光在真空中的傳播速度為c，sin15°＝，則（）A．光在棱鏡中的傳播速度為c B．光在棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為45° C．從BC面出射的光，在棱鏡中的傳播時間均為 D．光束從BC面出射后仍平行，寬度變?yōu)長【分析】已知棱鏡對該光的折射率，根據(jù)折射率與速度關系,求光在棱鏡中的傳播速度；根據(jù)sinc＝求光在棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角C；根據(jù)幾何關系求出BC長度，從而求得從BD面出射的光，在棱鏡中的傳播時間?！窘獯稹拷猓篈、光在棱鏡中傳播的速度v＝＝＝c，故A正確；B、設全反射臨界角為C，則sinC＝，解得C＝45°，故B正確；C、光在AB面發(fā)生全反射，設由P點入射的光線入射角i，折射角為γ，根據(jù)折射定律n＝，解得γ＝30°，在△PAB中，根據(jù)正弦定理得，解得AB＝，PB＝，從BC出射的光所需時間t＝，解得t＝，故C正確；D、在△ADB中，根據(jù)幾何知識可知∠DAB＝15°，由對稱性可知，BD＝AP＝，即光束從BC面出射后仍平行，寬度仍為L，故D錯誤。故選：ABC?！军c評】本題考查折射定律以及全反射的應用，要注意正確作出光路圖，明確幾何關系的應用即可正確求解。24．（浙江模擬）如圖所示，實線為空氣和水的分界面，一束黃光從水中的A點沿AO1方向（O1點在分界面上，圖中O1點和入射光線都未畫出）射向空氣中，折射后通過空氣中的B點．圖中O點為A、B連線與分界面的交點，C點、D點分別為B點正下方和正上方的一點．下列說法正確的是（）A．O1點在O點的左側 B．黃光從水中射入空氣中后，波長變短 C．若沿AO1方向射向空氣中的是一束紫光，則折射光線有可能通過B點正上方的D點 D．若紅光沿AO方向射向空氣中，則折射光線有可能通過B點正下方的C點【分析】光由水射入空氣中折射時折射角大于入射角；水對紫光的折射率大于黃光的折射率；水對紅光折射率較小【解答】解：A、光由水射入空氣中折射時折射角大于入射角，畫出光的光路圖如圖所示，可見O1點在O點的左側。故A正確。B.光在真空中速度最大，黃光從水中射入空氣中后，速度變大，v＝λf,則波長變大，故B錯誤；C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，水對紫光的折射率大于黃光的折射率，根據(jù)折射定律可知，紫光的偏折程度大于黃光的偏折程度，可能通過B點下方的C點，故C錯誤；D.若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，水對紅光折射率較小，所以可能通過C點，故D正確。故選：AD?！军c評】本題其實是光的折射問題，關鍵是作出光路圖，運用光線的折射率不同可以解決。25．（武昌區(qū)模擬）某玻璃磚的橫截面是底角為45°的等腰梯形，如圖，一束由紅綠兩色組成的復色光從AB邊中點E平行于BC邊射入后，兩種色光在BC邊均發(fā)生全反射后再從CD邊射出玻璃磚，其中的紅光的射出點是CD邊中點F。除了全反射，不考慮光在玻璃磚內的多次反射，則下列說法正確的是（）A．綠光在CD邊的出射點在F點下方 B．綠光在CD邊出射的方向與BC平行 C．綠光在玻璃磚內傳播的時間一定比紅光要長 D．綠光在玻璃磚內傳播的時間可能和紅光相等【分析】根據(jù)題意畫出光路圖，根據(jù)折射定律分析紅光和綠光在E點折射時折射角的大小，結合光的反射規(guī)律和幾何關系判斷綠光在CD邊的出射點位置。根據(jù)v＝和光程分析兩光在玻璃磚內傳播時間關系?！窘獯稹拷猓篈、畫出光路圖，由于紅光從等腰梯形AAB邊中點E射入玻璃磚，射出點是CD邊中點F，根據(jù)對稱性可知，紅光從AB邊進入棱鏡后射到BC邊的中點G，在G點發(fā)生全反射，平行于BC邊射出。同一介質對綠光的折射率大于對紅光的折射率，所以在E點綠光的折射角小于紅光的折射角，畫出光路圖，可以看出綠光在CD邊的出射點I在F點上方，故A錯誤；B、由幾何關系和光的反射規(guī)律可知，綠光在CD邊上入射角等于在E點的折射角相等，根據(jù)光路可逆性原理可知，綠光在CD邊上的折射角等于在E點的入射角，所以綠光在CD邊出射的方向與BC平行，故B正確；CD、作出E點關于BC的對稱點E′，根據(jù)幾何關系可知，綠光在玻璃中通過的光程等于E′I，紅光在玻璃中通過的光程等于E′F，可知，E′I＜E′F。玻璃對綠光的折射率大于對紅光的折射率，由公式n＝可知，在玻璃中綠光的速度小于紅光的速度，根據(jù)t＝知綠光在玻璃磚內傳播的時間可能和紅光相等，故C錯誤，D正確。故選：BD?！军c評】本題考查光的折射，根據(jù)題意畫出光路圖，運用平面鏡成像的作圖方法分析兩光在玻璃中光程大小是解題關鍵。26．（湖北模擬）如圖所示，一束復色光射向半圓形玻璃磚的圓心O，經(jīng)折射后分為兩束單色光a和b，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光在玻璃磚中的速度小于b光在玻璃磚中的速度 B．增大復色光的入射角，在玻璃磚的下方最先消失的是a光 C．a(chǎn)、b兩束光遇到同樣的障礙物時，a光更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 D．用a、b兩束光分別照射到同一金屬表面，a光更容易使金屬發(fā)生光電效應【分析】根據(jù)光線的偏折程度，利用折射定律比較光的折射率大小，從而得出頻率、波長、波速的大小關系，再根據(jù)全反射和衍射的性質確定兩光發(fā)生全反射和衍射的情況；結合發(fā)生光電效應的條件進行判斷?！窘獯稹拷猓篈、由圖可得，a光折射率更大，則由可知，a光在玻璃磚中速度更小，則A正確；B、由臨界角可知，a光臨界角更小，則a光最先消失，則B正確；CD、由于a光頻率大，則波長小，則b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，而a光更容易發(fā)生光電效應，則C錯誤、D正確.故選：ABD?！军c評】本題考查了幾何光學折射率知識，這一類題目中，要將能聯(lián)系在一起的知識都聯(lián)系在一起例如頻率跟折射率關系，跟波長、干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象、光子的能量的大小等之間的關系。27．（淄博三模）方形透明容器充滿某種透明液體，液體的深度h＝20cm，在容器底部中心有一個點狀復色（兩種顏色）激光光源，光源的大小可忽略不計，液面上形成的光斑俯視圖如圖所示，測得液面內部光斑a的直徑d＝30cm，外部光環(huán)b的寬△d＝6cm，下列說法正確的是（）A．光斑a由兩種色光組成，光環(huán)b由單色光形成 B．若僅將液體的深度h變大，則光斑的面積變大，光環(huán)寬度不變 C．液體對兩種色光的折射率不同，較大者與較小者之比為35：29 D．兩種色光在液體中的傳播速度較大者與較小者之比為7：5【分析】液面形成光斑的原因是光在液體內部射向液面時發(fā)生了全反射，最邊緣光線對應的入射角等于臨界角，根據(jù)臨界角的大小，由臨界角公式sinC＝求解折射率之比；根據(jù)折射率大小，由公式v＝分析光在液體中傳播速度的大小之比。若僅將液體的深度h變大，結合全反射現(xiàn)象分析光斑的面積變化情況?！窘獯稹拷猓篈、液面形成光斑的原因是光在液體內部射向液面時發(fā)生了全反射，最邊緣光線恰好發(fā)生全反射，對應的入射角等于臨界角，由臨界角公式sinC＝知折射率小的光對應的臨界角大，形成的光斑直徑大，折射率大的光對應的臨界角小，形成的光斑直徑小，因為光斑a還有折射率小的色光，所以光斑a是由兩種色光組成的復色光，光環(huán)b是單色光，故A正確；B、設光斑a的半徑為ra，光斑b的半徑為rb，a、b兩光斑邊緣對應光線的臨界角分別為Ca、Cb，則ra＝htanCa，rb＝htanCb，光環(huán)寬度為s＝rb﹣ra＝h（tanCb﹣tanCa），可知僅將液體的深度h變大，Ca、Cb不變，ra、rb均變大，光斑的面積變大，光環(huán)寬度變大，故B錯誤；C、液體對色光的折射率為：n＝＝＝。由題知兩個光斑的半徑分別為15cm和21cm，液體深度為20cm，代入上式解得液體對兩種色光的折射率之比為35：29，故C正確；D、根據(jù)v＝可得，兩種色光在液體中的傳播速度較大者與較小者之比為35：29，故D錯誤。故選：AC?！军c評】解決本題的關鍵要理解全反射現(xiàn)象，掌握恰好發(fā)生全反射的條件：入射角等于臨界角；作出光路圖，結合幾何關系進行分析。28．（衡陽二模）如圖所示，某一復合光線對準一半圓形玻璃磚的圓心O入射，當在O點的入射角為30°時，出射光線分成a、b兩束，光束a與下邊界的夾角為37°，光束b與下邊界的夾角為53°，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率比b光的頻率大 B．a(chǎn)光在玻璃磚中的傳播速率比b光的大 C．a(chǎn)、b兩束光在該玻璃磚中的折射率之比為3：4 D．若使入射角增大，則出射光線a先消失 E．若用a、b兩束光分別照射同一雙縫干涉裝置時，a的干涉條紋間距比b的小【分析】由光路圖中兩束光的偏折程度，比較折射率大小，從而比較頻率，利用折射定律計算折射率，求出a的臨界角分析a是否發(fā)生全反射，根據(jù)雙縫干涉條紋間距計算公式求解頻率之比。【解答】解：A、由光路圖可知，a光的偏折程度比b光大，則玻璃對a光的折射率較大，則a光的頻率比b光的頻率大，故A正確；B、根據(jù)v＝可知，a光在玻璃磚中的傳播速率比b光的小，故B錯誤；C、根據(jù)n＝，a、b兩束光在該玻璃磚中的折射率分別為＝1.6，＝1.2，則折射率之比為4：3，故C錯誤；D、根據(jù)sinC＝可知，a光臨界角較小，則若使入射角增大，則出射光線a先消失，故D正確；E.因a光的波長小，根據(jù)，可知若用a、b兩束光分別照射同一雙縫干涉裝置時，a的干涉條紋間距比b的小，故E正確。故選：ADE?！军c評】本題主要是考查了光的折射定律和全發(fā)射，解答此類題目的關鍵，根據(jù)圖中的幾何關系求出折射角或入射角，然后根據(jù)光的折射定律或全反射的條件列方程求解。29．（南陽期中）下列說法中正確的有（）A．光在水中的傳播速度小于光在真空中的傳播速度 B．紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射 C．可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波速度大小相同 D．聲波可以發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，但不會發(fā)生偏振現(xiàn)象【分析】根據(jù)折射率的計算公式得到v＝，由此判斷光在水中的傳播速度大??；波長越長的光波動性越強；光的速度大于超聲波速度；偏振現(xiàn)象是橫波所具有的特性，聲波是縱波，由此分析D選項。【解答】解：A、根據(jù)折射率的計算公式n＝可得：v＝，所以光在水中的傳播速度小于光在真空中的傳播速度，故A正確；B、紫外線的頻率比紫光的頻率大，根據(jù)λ＝可知紫外線的波長比紫光的頻率小，紫外線比紫光更不容易發(fā)生干涉和衍射，故B錯誤；C、可見光在空氣中的速度c＝3.0×108m/s，醫(yī)院“B超”中的超聲波在空氣中的速度v＝340m/s，故C錯誤；D、干涉和衍射是一切波所具有的特性，聲波可以發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；偏振現(xiàn)象是橫波所具有的特性，聲波是縱波，不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故D正確。故選：AD。【點評】本題主要是考查光的折射、干涉、衍射等知識，關鍵是掌握波的特性，知道偏振現(xiàn)象是橫波所具有的特性。30．（中牟縣期中）半徑為R的半圓柱形玻璃磚，其橫截面如圖所示，O為圓心。已知該玻璃磚對頻率為f的紅光的折射率為n＝，與MN平面成θ＝45°的平行紅光束射到玻璃磚的半圓面上，經(jīng)玻璃磚折射后，部分光束能從MN平面上射出，不考慮多次反射。已知光在真空中的傳播速度為c，下列分析判斷正確的是（）A．玻璃磚對該紅光束全反射的臨界角為60° B．該紅光束在玻璃磚中的傳播速度為v＝ C．MN平面上能射出光束部分的寬度為R D．MN平面上能射出光束部分的寬度為（1+）R【分析】根據(jù)sinC＝、n＝計算折射率和傳播速度，畫出光路圖根據(jù)幾何關系計算MN平面上能射出光束部分的寬度。【解答】解：A、根據(jù)sinC＝＝，得C＝45°，故A錯誤；B、由n＝，得v＝＝c，故B正確；CD、如圖所示，光線DO恰好在MN上發(fā)生全反射，對和圓形邊界相切的光線EF，由n＝，得θ＝45°，在OC內有光線射出，OC＝Rsin45°＝R，故C正確，D錯誤。故選：BC。【點評】本題考查全反射相關知識，熟悉基本公式并正確應用，能夠畫出光路圖并根據(jù)幾何關系求解長度關系是解題關鍵。三．填空題（共10小題）31．（廣東二模）如圖，兩束單色光a和b以不同的入射角從同一點射入一塊厚玻璃磚后，它們在玻璃磚中的折射角相同，則a的頻率小于b的頻率，a在玻璃中的傳播速度大于b在玻璃中的傳播速度。（兩空均選填“大于”“小于”或“等于”）【分析】根據(jù)題目所給圖片，判斷玻璃對a、b兩束光的折射率，再判斷頻率和傳播速度關系?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)n＝，單色光a的入射角比b小，兩束光的折射角相同，則na＜nb，單色光頻率越高，折射率越大，因此a的頻率小于b的頻率；根據(jù)n＝，則va＞vb。故答案為：小于；大于?！军c評】本題考查折射定律以及光的頻率、光速和折射率的關系，熟記單色光頻率越高，折射率越大是本題解題關鍵。32．（河南模擬）如圖所示，一個截面為等邊三角形的棱柱形玻璃磚置于水平面上，一條光線在此截面內從AB邊以入射角i1射入，在玻璃磚內折射后從AC邊以折射角i2射出，當i1＝i2時，出射光線偏折角度為30°，則光線從AC邊射出時的出射角大小為45°，該玻璃磚的折射率大小為?！痉治觥慨嫵龉饴穲D，利用幾何關系找出各角度的關系，根據(jù)折射定律計算折射率?！窘獯稹拷猓喝鐖D所示，令AB邊的折射角r1，AC邊的入射角為r2，則偏轉角α＝（i1﹣r1）+（i2﹣r2）＝（i1+i2）﹣（r1+r2）因為i1＝i2，所以r1＝r2由幾何關系得r1+r2＝∠A＝60°可得i1＝i2＝45°由折射定律可知n＝＝＝故答案為：45°；【點評】本題考查光的折射，關鍵是畫出正確的光路圖，巧妙利用幾何關系結合折射定律分析求解。33．（梅州二模）如圖所示，一半圓形玻璃磚外面插上P1、P2、P3、P4四枚大頭針時，P3、P4恰可擋住P1、P2所成的像，則該玻璃磚的折射率n＝1.73．有一同學把大頭針插在P1′和P2′位置時，沿著P4、P3的方向看不到大頭針的像，其原因是經(jīng)過P1′P2′的光線在MN處發(fā)生全反射．【分析】由圖確定入射角i和折射角r，由于光線從玻璃射向空氣，折射率為n＝．不管眼睛處在何處，都無法看到P1′、P2′的像，可能光線發(fā)生了全反射．【解答】解：由圖可知，當光由空氣進入玻璃時，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°．所以n＝═＝＝1.73．當光由玻璃射入空氣時，若θ1≥C，則發(fā)生全反射，而sinC＝＝，當針插在P1′、P2′時，入射角θ1＝60°＞C，已發(fā)生全反射．故答案為：1.73，經(jīng)過P1′P2′的光線在MN處發(fā)生全反射．【點評】本題用插針法測定玻璃磚的折射率，其原理是折射定律n＝，注意此式的適用條件是光從真空進入介質．34．（滄州三模）“拂霞疑電落，騰虛狀寫虹”出自李世民的《詠興國寺佛殿前播》，描述了虹這一自然現(xiàn)象。如圖所示，虹是陽光經(jīng)過空中的水滴時，再通過折射和反射形成的，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則在真空中a的傳播速度等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）b的傳播速度，b比a的波長更長（選填“長”或“短”）?！痉治觥抗馑僭谡婵罩泻愣ǎ琣、b在真空中傳播的速度相等，由題圖可知，水滴對a的折射率大于對b的折射率，再根據(jù)折射率與頻率及波長關系求解?！窘獯稹拷猓汗馑僭谡婵罩泻愣ǎ蔭、b在真空中傳播的速度相等；由題圖可知，水滴對a的折射率大于對b的折射率，根據(jù)和v＝λf，可以確定b的波長比a的波長更長。故答案為：等于；長【點評】該題結合光的折射考查折射率、折射率與光的頻率、速度的關系。35．（肇慶三模）如圖所示，容器中裝有某種透明液體，深度為h，容器底部有一個點狀復色光源S，光源S可發(fā)出兩種不同頻率的單色光。液面上形成同心圓形光斑Ⅰ、Ⅱ，測得光斑Ⅰ的直徑為d1，光斑Ⅱ的直徑為d2。透明液體對光斑Ⅱ這種單色光比光斑Ⅰ這種單色光的折射率?。还獍撷蜻@種單色光在液體中的傳播速度比光斑Ⅰ這種單色光在液體中的傳播速度大。（均選填“大”或“小”）【分析】根據(jù)全反射條件n＝求出折射率大??；根據(jù)v＝判斷光在介質中的傳播速度?！窘獯稹拷猓涸O光由液體射向空氣發(fā)生全反射臨界角為θ，由全反射條件可知：n＝做出光路圖如圖所示，由題中條件可知θ1＞θ2則：n2＜n1又根據(jù)光在液體中的傳播速度公式v＝可知v2＞v1即光斑Ⅱ這種單色光在液體中的傳播速度比光斑Ⅰ這種單色光在液體中的傳播速度大。故答案為：?。淮?。【點評】本題考查光的全反射條件，關鍵要知道發(fā)生全反射的臨界條件以及光在介質中傳播速度公式。36．（汕頭二模）在陽光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會出現(xiàn)美麗的彩虹。彩虹是太陽光射入球形水珠經(jīng)折射、內反射，再折射后形成的。光的折射本質是復色光因為不同的單色光在同種均勻介質中的傳播速度快慢不同造成的。如圖為某一束復色光進入水珠后傳播的示意圖，其中b束光的折射率一定比a束光更大?！痉治觥坎屎绗F(xiàn)象原理與光的色散實驗原理相同，實質為光的折射，是由不同色光折射率不同形成的.【解答】解：彩虹現(xiàn)象原理實質為光的折射，白光由光密質向光疏質傳播時，在兩種不同介質的界面上發(fā)生折射，由于不同單色光的折射率各不相同，不同的單色光在同種均勻介質中的傳播速度快慢不同，出射時各光的折射角便不同，即出現(xiàn)光的色散.當光由空氣射向水珠時，由折射定律n＝，可知由于b光的折射角較小，即b光束的折射率較大。故答案為：傳播速度，大?！军c評】本題考查光的折射現(xiàn)象，需要學生掌握理解彩虹的原理.37．（邯鄲二模）有一