新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點過關(guān)訓(xùn)練專題31 光的折射、全反射（含解析）

專題31光的折射、全反射1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握發(fā)生全反射的條件并會用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計算．考點一折射定律折射率1．折射定律(1)內(nèi)容：如圖所示，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．(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(n12為比例常數(shù))．2．折射率(1)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(2)計算公式：n＝eq\f(c,v).因為v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.1．對折射率的理解(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小v＝eq\f(c,n).(2)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)．①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越?。谕环N光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同．2．光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射．3．平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制特點平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)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，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折【典例1】（2022·山東·高三學(xué)業(yè)考試）如圖所示是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后的傳播示意圖，最終出射時分為兩束光a、b，則a光與b光相比（）A．b光在水珠中的傳播速度較大B．a(chǎn)光的光子動量比b光的小C．通過同一雙縫干涉裝置，a光的干涉條紋間距比b光的小D．若b光照射某金屬表面恰好有光電子逸出，則用a光照射該金屬表面一定有光電子逸出【答案】B【解析】A．由光路可知，b光在水珠中的偏折程度較大，則b光的折射率較大，根據(jù)SKIPIF1<0可知，b光在水珠中的傳播速度較小，選項A錯誤；B．因b光的頻率較大，波長較短，根據(jù)SKIPIF1<0可知，a光的光子動量比b光的小，選項B正確；C．通過同一雙縫干涉裝置，根據(jù)條紋間距表達(dá)式SKIPIF1<0可得，a光波長較長，則a光的干涉條紋間距比b光的大，選項C錯誤；D．因b光的頻率較大，若b光照射某金屬表面恰好有光電子逸出，則用a光照射該金屬表面不會有光電子逸出，選項D錯誤。故選B?！镜淅?】（2022·遼寧·大連二十四中模擬預(yù)測）如圖所示，甲、乙兩塊透明介質(zhì)，折射率不同（均大于1），截面為SKIPIF1<0圓周，半徑均為R，對接成半圓。一細(xì)光束從a點垂直射入甲中，在甲的邊界b點發(fā)生全反射，在乙的邊界d點同時發(fā)生反射和折射。不考慮光線在SKIPIF1<0界面上的反射，SKIPIF1<0，則（）A．介質(zhì)甲的折射率小于乙的 B．光在甲中的頻率大于在乙中的C．光在甲中的速度小于在乙中的 D．光在甲中的波長大于在乙中的【答案】C【解析】A．在甲的邊界b點發(fā)生全反射，在乙的邊界d點同時發(fā)生反射和折射。光路圖如圖所示。由題意可知，SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0光在介質(zhì)乙中的臨界角SKIPIF1<0大于光在介質(zhì)甲中的臨界角SKIPIF1<0，又SKIPIF1<0得SKIPIF1<0A錯誤；B．同一種光在不同介質(zhì)中頻率不變，B錯誤；C．光在介質(zhì)中的速度SKIPIF1<0得SKIPIF1<0C正確；D．光的在介質(zhì)中傳播速度和波長的關(guān)系SKIPIF1<0得SKIPIF1<0D錯誤。故選C。考點二全反射1．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對性若n甲＞n乙，則甲相對乙是光密介質(zhì)若n甲＜n丙，則甲相對丙是光疏介質(zhì)2.全反射(1)定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(3)臨界角：折射角等于90°時的入射角．若光從介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝eq\f(1,n).介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越?。?．光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射(如圖)．分析綜合問題的基本思路(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)．(2)判斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會發(fā)生全反射現(xiàn)象．(3)畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，然后結(jié)合幾何知識推斷和求解相關(guān)問題．【典例3】（2022·全國·高三課時練習(xí)）如圖所示，a、b和c是三塊平行玻璃磚，它們相互之間也平行，折射率大小為SKIPIF1<0，厚度之比ha:hb:hc=3:2:1。一束單色光從空氣以入射角i射到a的上表面，其中光線的側(cè)移量（入射光線與出射光線間的距離）分別為da、db、dc。下列說法正確的是（）A．逐漸增大i，從c下表面射出的光線將消失B．逐漸減小i，從c下表面射出的光線將消失C．在i一定時，da:dc<3:1D．在i一定時，db:dc>2:1【答案】D【解析】AB．光線在任一平行玻璃磚上表面的折射角與下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性可知，無論增大或減小i，光線都不會在玻璃磚下表面發(fā)生全反射，AB錯誤；CD．設(shè)光在玻璃磚上表面的折射角為r，由幾何關(guān)系知，側(cè)移量d=h(tani－tanr)cosi即在平行玻璃磚發(fā)生的側(cè)移量與玻璃磚的厚度成正比，隨折射率的增大即r的減小而增大，所以在i一定時da:dc>3:1db:dc>2:1C錯誤，D正確。故選D?！镜淅?】（2022·浙江·高三專題練習(xí)）科學(xué)家早在1966年就研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)光可引起視網(wǎng)膜細(xì)胞的損傷，其中波長400~450納米的藍(lán)光對視網(wǎng)膜危害程度最大，生活中的電視、電腦、手機等各類LED發(fā)光屏為了畫面靚麗卻往往會提升藍(lán)光強度。如圖所示，人們可用防藍(lán)光眼鏡減小藍(lán)光對眼睛的損害，關(guān)于防藍(lán)光鏡片制作的原理可能正確的是（）A．用偏振片作為鏡片，利用光的偏振將藍(lán)光過濾B．把鏡片制作得很薄，利用光的衍射將藍(lán)光過濾C．在鏡片上涂一層膜，利用光的干涉將藍(lán)光過濾D．用折射率較大的材料做鏡片，利用光的全發(fā)射將藍(lán)光過濾【答案】C【解析】A．從電視、電腦、手機等各類LED中發(fā)出的光是自然光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向的振動的光，無法通過偏振片只濾過藍(lán)光，故A錯誤；B．把鏡片制作得很薄，藍(lán)光也可以從鏡片中透射，且鏡片尺寸遠(yuǎn)大于藍(lán)光波長，幾乎不會發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B錯誤；C．在鏡片上涂一層特定厚度的膜，使藍(lán)光在膜的前表面和鏡片前表面的反射光發(fā)生干涉增強，使藍(lán)光的反射增強，透射減弱，即可以過濾藍(lán)光，故C正確；D．用折射率較大的材料做鏡片，藍(lán)光在從鏡片內(nèi)射入空氣時不可能滿足在各點的入射角都大于臨界角，無法利用光的全發(fā)射將藍(lán)光過濾，故D錯誤。故選C?？键c三光的折射和全反射的綜合應(yīng)用1．光在三角形玻璃磚中的折射和全反射問題如圖，一折射率為eq\r(3)的材料制作的三棱鏡，其橫截面為直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝30°.一束平行光平行于BC邊從AB邊射入棱鏡，不計光線在棱鏡內(nèi)的多次反射，求AC邊與BC邊上有光出射區(qū)域的長度的比值．【答案】2【解析】如圖(a)所示，設(shè)從D點入射的光線經(jīng)折射后恰好射向C點，光在AB邊上的入射角為θ1，折射角為θ2，由折射定律有sinθ1＝nsinθ2①設(shè)從DB范圍入射的光折射后在BC邊上的入射角為θ′，由幾何關(guān)系可知θ′＝30°＋θ2②由①②式并代入題給數(shù)據(jù)得θ2＝30°③nsinθ′>1④所以，從DB范圍入射的光折射后在BC邊上發(fā)生全反射，反射光線垂直射到AC邊，AC邊上全部有光射出．設(shè)從AD范圍入射的光折射后在AC邊上的入射角為θ″，如圖(b)所示．由幾何關(guān)系可知θ″＝90°－θ2⑤由③⑤式和已知條件可知nsinθ″>1⑥即從AD范圍入射的光折射后在AC邊上發(fā)生全反射，反射光線垂直射到BC邊上．設(shè)BC邊上有光線射出的部分為CF，由幾何關(guān)系得CF＝AC·sin30°⑦AC邊與BC邊有光出射區(qū)域的長度的比值為eq\f(AC,CF)＝2.2．光在球形玻璃磚中的折射和全反射問題如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)．已知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)．求：(1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；(2)距光軸eq\f(R,3)的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離．【答案】(1)eq\f(2,3)R(2)2.74R【解析】(1)如圖甲，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當(dāng)i等于全反射臨界角iC時，對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為l.i＝iC①設(shè)n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有nsiniC＝1②由幾何關(guān)系有siniC＝eq\f(l,R)③聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得l＝eq\f(2,3)R④(2)如圖乙，設(shè)與光軸相距eq\f(R,3)的光線在球面B點發(fā)生折射時的入射角和折射角分別為i1和r1，由折射定律有eq\f(sinr1,sini1)＝n⑤設(shè)折射光線與光軸的交點為C，在△OBC中，由正弦定理有eq\f(sin∠C,R)＝eq\f(sin180°－r1,OC)⑥由幾何關(guān)系有∠C＝r1－i1⑦sini1＝eq\f(1,3)⑧聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給條件得OC＝eq\f(3×2\r(2)＋\r(3),5)R≈2.74R.【典例5】（2022·河北·模擬預(yù)測）如圖所示，在真空環(huán)境中有一個半徑為R，質(zhì)量分布均勻的玻璃球。一束復(fù)色光沿直線BC方向射入玻璃球，在C點分成兩束單色光a、b，入射角為SKIPIF1<0。a光和b光分別在玻璃球表面的E點和D點射出。已知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，真空中的光速為c，則下列說法中正確的是（）A．若改變?nèi)肷浣堑拇笮?，SKIPIF1<0光束可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射B．若SKIPIF1<0、SKIPIF1<0光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則SKIPIF1<0光的遏止電壓低C．SKIPIF1<0光在射入玻璃球后，傳播速度變小，光的波長變大D．若SKIPIF1<0光的頻率為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0光束在玻璃中的波長為SKIPIF1<0【答案】B【解析】A．由幾何關(guān)系知，改變?nèi)肷浣堑拇笮?，SKIPIF1<0光束在C點界面折射進(jìn)入玻璃球的折射角總是等于到D點界面射出的入射角，可見要使激光束可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射，則入射角需要等于90°，但光線也就進(jìn)入不到玻璃球中了，故光束不可能在玻璃球內(nèi)發(fā)生全反射，故A錯誤；B．由圖SKIPIF1<0、SKIPIF1<0光入射角相同，但折射角a光大于b光，由折射定律SKIPIF1<0知SKIPIF1<0則a光的頻率小于b光的頻率，由光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0則SKIPIF1<0光的遏止電壓低，故B正確；C．光在真空中速度最大，射入玻璃球后，傳播速度變小，由SKIPIF1<0知射入玻璃球波長變短，故C錯誤；D．由a光折射率為SKIPIF1<0則SKIPIF1<0光束在玻璃中的波長SKIPIF1<0故D錯誤。故選B?！镜淅?】（2022·全國·高三課時練習(xí)）有一種稱為手性材料的光介質(zhì)，當(dāng)激光從空氣射入這種材料的時候，將會分離出兩種光，一種是左旋圓偏振光，其折射率為SKIPIF1<0；另一種是右旋圓偏振光，其折射率為SKIPIF1<0，其中ne為選定材料的折射率，k為大于零的參數(shù)（nL和nR均大于1），則（）A．在這種介質(zhì)中左旋光的速度小于右旋光的速度B．入射角一定的情況下（大于零），左旋光的偏折程度比右旋光大C．入射角一定的情況下（大于零），k越大，左旋光與右旋光分離的現(xiàn)象越明顯D．當(dāng)左、右旋光從該材料射向空氣時，左旋光的臨界角小于右旋光的臨界角【答案】C【解析】A．由左旋圓偏振光折射率和右旋圓偏振光折射率的表達(dá)式可知nL＜nR根據(jù)SKIPIF1<0知，在這種介質(zhì)中左旋光的速度大于右旋光的速度，故A錯誤；B．因為nL<nR，則根據(jù)折射定律可知，入射角一定的情況下（大于零），右旋光的偏折程度比左旋光大，故B錯誤；C．入射角一定的情況下（大于零），k越大，左旋光與右旋光的折射率相差越大，兩種光分離的現(xiàn)象越明顯，故C正確；D．因為nL＜nR，根據(jù)SKIPIF1<0s知，當(dāng)左、右旋光從該材料射向空氣時，左旋光的臨界角大于右旋光的臨界角，故D錯誤。故選C。一、單選題1．（2022·全國·高三課時練習(xí)）關(guān)于光的傳播現(xiàn)象及應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶，是因為三棱鏡對各種顏色光的折射率不同B．光導(dǎo)纖維內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小C．海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實物的上方D．一束色光從空氣進(jìn)入水中，波長將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化【答案】A【解析】A．一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶，稱為色散現(xiàn)象；它是三棱鏡對各種顏色光的折射率不同而造成的，故A正確；B．光導(dǎo)纖維傳播光信號是運用了全反射現(xiàn)象，所以光導(dǎo)纖維內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B錯誤；C．來自遠(yuǎn)處景物的光線經(jīng)過海面上空的空氣時發(fā)生折射，向下彎曲后進(jìn)入人眼，人眼是逆著光線沿直線感知物體位置的，所以海市蜃樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實物的上方，故C錯誤；D．一束色光從空氣進(jìn)入水中，光的頻率不變，顏色不變；速度將減小，波長變短，故D錯誤。故選A。2．（2022·全國·高三課時練習(xí)）關(guān)于生活中常見的光學(xué)現(xiàn)象及相關(guān)的知識，下列說法正確的是（）A．在水中，紅光的傳播速度小于藍(lán)光的傳播速度B．對于相同的障礙物，紅光在水中比在空氣中更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．太陽光通過盛滿水的玻璃杯，形成彩色光譜，這是光干涉的結(jié)果D．在雙縫干涉實驗中，若僅將屏幕向雙縫的位置移動，則相鄰亮條紋的間距減小【答案】D【解析】A．由SKIPIF1<0及水對紅光的折射率小于對藍(lán)光的折射率可知，紅光在水中的傳播速度大于藍(lán)光在水中的傳播速度，A錯誤；B．紅光在水中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，由SKIPIF1<0可知，紅光在空氣中的波長比在水中的波長大，故紅光在空氣中更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，B錯誤；C．太陽光通過盛滿水的玻璃杯，形成彩色光譜，這是因為盛滿水的玻璃杯對不同顏色的光折射率不同，這是折射現(xiàn)象，C錯誤；D．由SKIPIF1<0可知，屏幕與雙縫間的距離L減小，相鄰亮條紋的間距減小，D正確。故選D。3．（2022·江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊直角梯形的棱鏡，疊合在一起組成一個長方體。某單色光沿與P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面。已知材料的折射率nP<nQ，則下列說法正確的是（）A．一定有光線從Q的下表面射出B．從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行C．光線在P中的波長小于在Q中的波長D．如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于θ【答案】D【解析】A．根據(jù)全反射臨界角與折射率的關(guān)系有SKIPIF1<0由于nP<nQ可知CP>CQ則不一定有光線從Q的下表面射出，A錯誤；B．若有光線從Q的下表面射出，光線在介質(zhì)中的夾角相等，根據(jù)折射率的定義式有SKIPIF1<0由于nP<nQ則可知光線從Q的下表面射出的折射角大于光線從P的上表面射入的入射角，即從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線不平行，且光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于θ，B錯誤，D正確；C．根據(jù)折射率的規(guī)律有SKIPIF1<0頻率一定，折射率越小，介質(zhì)中傳播的波長越大，則光線在P中的波長大于在Q中的波長，C錯誤。故選D。4．（2022·北京·高三）如圖，A和B兩單色光，以適當(dāng)?shù)慕嵌认虬雸A形玻璃磚射入，出射光線都從圓心O沿SKIPIF1<0方向射出，且這兩種光照射同種金屬，都能發(fā)生光電效應(yīng)。那么在光電效應(yīng)實驗中，先后用不同光強的這兩束光照射同一個光電管。若實驗a中所用的A光的光強大于實驗b中所用的B光的光強，實驗所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線分別以a、b表示，則下列4圖中可能正確的是哪些？（）A． B．C． D．【答案】B【解析】CD．由圖可以看出A光的偏折角大于B光的偏折角，根據(jù)折射定律可知A光的折射率大于B光的折射率，A光的頻率也大于B光的頻率，由光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律，飽和光電流與照射光的強度成正比，因?qū)嶒瀉中所用的A光的光強大于實驗b中所用的B光的光強，則選項CD錯誤；AB．由光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0反向截止電壓SKIPIF1<0決定于照射光的頻率，即SKIPIF1<0圖線與U軸的交點坐標(biāo)值為反向截止電壓，則A光的截止電壓較大，可見選項A錯B正確。故選B。5．（2022·浙江·高三專題練習(xí)）大量處于n=5能級的氫原子向低能級躍遷時產(chǎn)生的a、b兩種單色光照射某光電管的陰極時，測得遏止電壓之比為2:1，根據(jù)該信息下列說法正確的是（

）A．在同種介質(zhì)中，b光的傳播速度是a光的SKIPIF1<0倍B．若b光是躍遷到n=3能級產(chǎn)生的，則a光可能是躍遷到n=4能級產(chǎn)生的C．用同樣的裝置做雙縫干涉實驗，b光束的條紋間距是a光束的兩倍D．當(dāng)兩種光從水中射向空氣時，a光的臨界角小于b光的臨界角【答案】D【解析】A．遏止電壓是光電流為零時的最小反向電壓，根據(jù)動能定理可知SKIPIF1<0因測得遏止電壓之比為2:1，則a、b兩種單色光的頻率SKIPIF1<0在同種介質(zhì)中，頻率越大，拆射率越大，光速越小，因a光的頻率大，所以b光的傳播速度大于a光的傳播速度，A錯誤；B．a(chǎn)光的頻率大，則a光的光子能量大于b光的光子能量，若b光是躍遷到n=3能級產(chǎn)生的，則a光躍遷到比n=3能級低才能產(chǎn)生，B錯誤；C．根據(jù)SKIPIF1<0a、b兩種單色光的頻率有SKIPIF1<0，則b光的波長比a光波長的2倍小，由SKIPIF1<0可知b光束的條紋間距比a光束的條紋間距的2倍小，C錯誤；D．a(chǎn)光的頻率大，在同一種介質(zhì)中，其折射率大，根據(jù)SKIPIF1<0可知a光的臨界角小，D正確。故選D。6．（2022·天津·模擬預(yù)測）如圖所示，光束沿SKIPIF1<0方向從某種介質(zhì)射向空氣，折射光線沿SKIPIF1<0方向。下列說法正確的是（）A．此介質(zhì)的折射率為SKIPIF1<0B．這束光從介質(zhì)進(jìn)入空氣后頻率會增大C．這束光從介質(zhì)進(jìn)入空氣后波長會增大D．隨著入射角SKIPIF1<0增加，光線SKIPIF1<0的強度逐漸增強【答案】C【解析】A．此介質(zhì)的折射率為SKIPIF1<0故A錯誤；B．光從介質(zhì)進(jìn)入空氣，頻率不變，故B錯誤；C．光從介質(zhì)進(jìn)入空氣，頻率不變，波速增大，根據(jù)SKIPIF1<0可知，波長增大，故C正確；D．隨著入射角SKIPIF1<0增加，光線SKIPIF1<0的強度逐漸減弱，最后會消失，故D錯誤。故選C。7．（2022·湖北·荊州中學(xué)三模）如圖所示，圖中陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該種材料對紅光的折射率n=2，AC為一半徑為R的四分之一圓弧，D為圓弧的圓心，ABCD構(gòu)成正方形。在D處有一紅色點光源，在紙面內(nèi)照射弧線AC，若只考慮首次從圓弧AC直接射向AB、BC的光線，已知光在真空中速度為c，則以下說法正確的是（）A．紅光在該材料中傳播的速度為2cB．點光源發(fā)出的光射到AB面上的最長時間為SKIPIF1<0C．照射在AC圓弧上的入射光，有弧長為SKIPIF1<0區(qū)域的光不能從AB、BC邊直接射出D．將點光源換成紫光，則AB邊上有光射出的長度增大【答案】C【解析】A．由SKIPIF1<0紅光在該材料中的傳播速度為SKIPIF1<0，故A錯誤；B．由題意可知，沿DB方向到達(dá)AB面上的光在材料中的傳播距離最大，時間最長，做出如圖所示光路圖，由幾何關(guān)系可知光從光源到AC面的傳播距離為R，材料中的傳播距離為SKIPIF1<0在材料中的傳播時間為SKIPIF1<0光在空氣中傳播的時間為SKIPIF1<0點光源發(fā)出的光射到AB面上的最長時間為SKIPIF1<0故B錯誤；C．根據(jù)SKIPIF1<0可知臨界角為C=30°如圖所示，若沿DE方向射到AB面上的光線剛好發(fā)生全反射，則SKIPIF1<0同理沿DG方向射到BC面上的光線剛好發(fā)生全反射，則SKIPIF1<0故SKIPIF1<0即照射在AC邊上的入射光，有弧長為SKIPIF1<0區(qū)域的光不能從AB、BC邊直接射出，故C正確；D．將點光源換成紫光，因紫光的折射率比紅光的大，根據(jù)SKIPIF1<0知紫光的臨界角比紅光的小，所以AB邊上剛好發(fā)生全反射的入射點將左移，AB邊上有光射出的長度減小，故D錯誤。故選C。8．（2022·山東·高三專題練習(xí)）雨后彩虹是一種光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)陽光照射到半空中的雨滴時，光線被折射及反射，在天空形成拱形的七彩光譜。設(shè)雨滴是球形的，圖中的圓代表雨滴過球心的截面，入射光線在此截面內(nèi)，a、b代表兩條不同顏色的出射光線，則下列說法正確的是（）A．b光的頻率大于a光的頻率B．在同種介質(zhì)中，a光傳播速度大于b光傳播速度C．通過相同的單縫，b光的衍射現(xiàn)象比a光更明顯D．a(chǎn)、b光通過同一雙縫干涉裝置，則屏上a光的條紋間距比b光寬【答案】C【解析】AC．畫出光路圖，分析可知，光線第一次折射時，b光的折射角較大，而入射角相等，根據(jù)折射率公式SKIPIF1<0得知，光線a的折射率較大，光線b的折射率較小，則光線b的頻率較小，波長較長，則光線b更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A錯誤，C正確；B．由公式SKIPIF1<0可知，b光在雨滴中的傳播速度較大，B錯誤；D．根據(jù)SKIPIF1<0雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，因為光線b在真空中的波長較長，所以b光形成的干涉條紋的間距較大，D錯誤。故選C。9．（2022·天津南開·三模）如圖所示，一束由兩種單色光組成的細(xì)光束沿PO方向由空氣射向平行玻璃磚，通過玻璃磚后分成兩條單色細(xì)光束A、B。下列說法正確的是（）A．若增大入射角i，則B光先消失B．在玻璃中A光的速度比B光的小C．無論如何改變?nèi)肷浣?，光束A、B始終是平行的D．用同一雙縫干涉實驗裝置分別用A、B光做實驗，A光的干涉條紋間距比B光的小【答案】C【解析】B．由圖可知兩種單色光入射角相同時，B光的折射角小于A光的折射角，根據(jù)SKIPIF1<0可知B光的折射率大于A光的折射率，根據(jù)SKIPIF1<0可知在玻璃中B光的速度比A光的小，選項B錯誤；AC．由于光由空氣射向玻璃磚，光在下表面的入射角等于上表面的折射角，則在下表面的折射角總等于在上表面的入射角，則增大入射角i，A光和B光都不會消失，且無論如何改變?nèi)肷浣?，光束A、B始終是平行的，故選項A錯誤，C正確；D．根據(jù)折射率與光的頻率的關(guān)系可知，B光的頻率大于A光的頻率，則B光的波長較短，根據(jù)SKIPIF1<0用同一雙縫干涉實驗裝置分別用A、B光做實驗，A光的干涉條紋間距比B光的大，故選項D錯誤。故選C。10．（2022·江蘇省丹陽高級中學(xué)三模）如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃，紫光和紅光分別從B、C點射出。下列說法中正確的是（）A．紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較大B．紫光先從半圓柱體玻璃中射出C．逐漸減小入射角i，紫光先發(fā)生全反射D．逐漸減小入射角i，紅光先發(fā)生全反射【答案】C【解析】A．玻璃對紫光的折射率大于紅光，根據(jù)SKIPIF1<0紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較小，故A錯誤；B．玻璃對紫光的折射率大于紅光，從SKIPIF1<0點射出的是紫光，設(shè)OD長度為d，折射角分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，連接BD、CD，如下圖根據(jù)SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0光在玻璃中傳播時間為SKIPIF1<0可解得SKIPIF1<0故B錯誤；CD．逐漸減小入射角i，在半圓柱體玻璃內(nèi)部的紫光臨界角較小，先發(fā)生全反射，故C正確，D錯誤。故選C。二、填空題11．（2022·廣東·茂名市第一中學(xué)模擬預(yù)測）一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示。由此可知，光導(dǎo)纖維對a光的折射率___________（填“大于”或“小于”）對b光的折射率，在該光導(dǎo)纖維中，a光的傳播速度____________（填“大于”或“小于”）b光的傳播速度?！敬鸢浮?/p>

小于

大于【解析】[1]由題圖可知，a光的折射角大于b光的折射角，由光的折射定律SKIPIF1<0知：光導(dǎo)纖維對a光的折射率小于對b光的折射率；[2]光在介質(zhì)中的傳播速度SKIPIF1<0，可知在該光導(dǎo)纖維中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度。12．（2022·內(nèi)蒙古·一模）如圖所示，容器中盛有某種液體，SKIPIF1<0為液面，從A點發(fā)出一束復(fù)色光射到液面上的O點，在O點經(jīng)液面折射后分為a、b兩束單色光。將O點右移，__________（選填“a”或“b”）光先在液面SKIPIF1<0上發(fā)生全反射；用a光和b光分別在同一雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的條紋間距________（選填“大于”、“小于”或“等于”）b光的條紋間距?！敬鸢浮?/p>

b

大于【解析】[1]由圖可知，兩光在水中的入射角相同，而a光在真空的折射角較小，由折射定律可知a光的折射率要小于b光的折射率，根據(jù)SKIPIF1<0可知a的臨界角大于b的臨界角，發(fā)光點A不變而入射點O向右移，則入射角增大，b將先在PM面發(fā)生全反射；[2]a光的折射率小，故a光的波長要長，波動性強，a光和b光分別通過同一雙縫干涉實驗裝置，根據(jù)SKIPIF1<0可知a光的條紋間距要大于b光的條紋間距。13．（2022·廣東茂名·二模）如圖，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，則a、b、c三色光在玻璃三棱鏡中傳播，__________（選填“a”“b”或“c”）光速度最大。若這三種色光在三棱鏡發(fā)生全反射，___________（選填“a”“b”或“c”）光的臨界角最小?！敬鸢浮?/p>

c

a【解析】[1]由圖可知c光的折射率最小，根據(jù)SKIPIF1<0則c光速度最大；[2]a光的折射率最大，由臨界角SKIPIF1<0可得a光的臨界角最小。14．（2022·福建·模擬預(yù)測）有兩束光線以相同入射角SKIPIF1<0通過狹縫射入玻璃磚中，已知A光在玻璃磚中的折射率SKIPIF1<0光在玻璃磚中的折射率SKIPIF1<0，兩種光在玻璃磚中傳播時間分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，兩種光從狹縫S中射出時跟入射方向間的夾角分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0_________SKIPIF1<0，SKIPIF1<0________SKIPIF1<0（兩空均填“>”“<”或“=”）。【答案】

=

>【解析】[1]根據(jù)折射定律得SKIPIF1<0又入射角SKIPIF1<0得折射角SKIPIF1<0SKIPIF1<0作出兩束光在玻璃磚中的光路圖如圖所示，A光經(jīng)過兩次反射仍從狹縫射出，其折射角仍為60°，射出時跟入射方向間的夾角SKIPIF1<0同理B光經(jīng)過三次反射仍從狹縫射出，其折射角也為60°，射出時跟入射方向間的夾角SKIPIF1<0故SKIPIF1<0[2]光在介質(zhì)中的速度SKIPIF1<0A光在玻璃磚中傳播時間SKIPIF1<0B光在玻璃磚中傳播時間SKIPIF1<0SKIPIF1<0三、解答題15．（2022·全國·高三專題練習(xí)）一細(xì)束單色光在三棱鏡SKIPIF1<0的側(cè)面SKIPIF1<0上以大角度由D點入射（入射面在棱鏡的橫截面內(nèi)），入射角為i，經(jīng)折射后射至SKIPIF1<0邊的E點，如圖所示，逐漸減小i，E點向B點移動，當(dāng)SKIPIF1<0時，恰好沒有光線從SKIPIF1<0邊射出棱鏡，且SKIPIF1<0。求棱鏡的折射率。【答案】1.5【解析】因為當(dāng)SKIPIF1<0時，恰好沒有光線從AB邊射出，可知光線在E點發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C，則SKIPIF1<0由幾何關(guān)系可知，光線在D點的折射角為SKIPIF1<0則SKIPIF1<0聯(lián)立可得n=1.516．（2022·廣東·模擬預(yù)測）如圖所示，一半徑為R，球心為O的玻璃半球，A、B為半球的底面直徑上的兩端點?，F(xiàn)有一光線從AB連線上距離O點SKIPIF1<0R的M點垂直底面射入玻璃半球，光線恰好在玻璃球面發(fā)生全反射。求玻璃半球的折射率n。【答案】SKIPIF1<0【解析】設(shè)玻璃半球的臨界角為C，根據(jù)幾何關(guān)系有SKIPIF1<0并且SKIPIF1<0解得SKIPIF1<017．（2022·河南三門峽·模擬預(yù)測）如圖所示，半徑為R的半圓形玻璃磚。OP距離SKIPIF1<0。當(dāng)從P點入射的光線與界面的夾角θ=30°時，光能夠射到Q點（OQ連線垂直于界面OP）。已知真空中的光速為c，求：（1）半圓形玻璃磚的折射率及出射角SKIPIF1<0；（2）光在玻璃磚中從P到Q經(jīng)歷的時間。【答案】（1）SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【解析】（1）由題意，光路如圖，由幾何關(guān)系有SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0設(shè)Q點的入射角為β，折射角為α，則SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得