4.1 光的折射-高二物理同步講義（人教版選擇性必修第一冊(cè)）（教師版）

4.1光的折射目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.通過(guò)觀察，認(rèn)識(shí)折射現(xiàn)象。2.了解光從空氣射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)的偏折現(xiàn)象。3.了解光在發(fā)生折射時(shí)，光路的可逆性。1.折射定律的應(yīng)用以及對(duì)光的折射率的理解。2.用光的折射規(guī)律解釋生活中的現(xiàn)象。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01光的折射定律1.內(nèi)容：當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在界面上光的傳播方向發(fā)生了明顯的改變，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兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，這就是光的折射定律．2.公式：eq\f(sini,sinr)＝n.【即學(xué)即練1】(多選)根據(jù)圖中的漫畫(huà)，判斷下列說(shuō)法中正確的是()A．人看到的是魚(yú)的實(shí)像，位置變淺了些B．人看到的是魚(yú)的虛像，位置變淺了些C．魚(yú)看到的是人的實(shí)像，位置偏低了些D．魚(yú)看到的是人的虛像，位置偏高了些【答案】BD【解析】人看到的是魚(yú)發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)水面折射后進(jìn)入人眼，射入人眼的光線的反向延長(zhǎng)線相交后形成的虛像，光線從水射向空氣中時(shí)，折射角大于入射角，作出從魚(yú)S1發(fā)出的兩條光路，將折射光線反向延長(zhǎng)，得到的交點(diǎn)為人所看到的魚(yú)的虛像S1′，如圖所示，可以看出虛像的位置變淺了，B正確，A錯(cuò)誤；同理，魚(yú)看到的是人發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)水面折射形成的虛像，根據(jù)光路可逆原理，魚(yú)看到人的虛像的位置偏高了，D正確，C錯(cuò)誤．知識(shí)點(diǎn)02折射率1．折射率反映介質(zhì)使光偏折的性質(zhì)．某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v).2．同一種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光發(fā)生折射時(shí)，折射率是不同的，折射率是隨著光的頻率的增大而增大的．3．色散：當(dāng)一束白光以某個(gè)角度入射介質(zhì)時(shí)，由于各種色光的折射角不同，各種色光就分開(kāi)了，這種現(xiàn)象叫光的色散．4．測(cè)定材料的折射率的原理是折射定律，用插針?lè)枥L光路.【即學(xué)即練2】用a、b、c、d表示四種不同顏色的單色點(diǎn)光源，若：①將a、b、c放在水中相同深度處，有人在水面上方同等條件下觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大②分別用b、c和d發(fā)出的單色光在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光的亮條紋間距最大③a、c和d發(fā)出的光在同種玻璃中傳播，d光的傳播速度最大；則推斷同種介質(zhì)對(duì)a、b、c、d發(fā)出的光的折射率正確的是()A．

nb＜nd＜nc＜naB．

nb＜na＜nd＜ncC．

na＝nb＝nc＝ndD．

nb＝na＜nd＝nc【答案】A【解析】將a、b、c放在水中相同深度處，在水面上方同等條件下觀測(cè)發(fā)現(xiàn)b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大，說(shuō)明na、nb、nc相比nb最小，nc＜na；分別用b、c和d發(fā)出的單色光在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光的亮條紋間距最大，說(shuō)明在b、c、d三種光中，b光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最小，故nb、nc、nd相比，nb最?。籥、c和d發(fā)出的光在同種玻璃中傳播，d光的傳播速度最大，說(shuō)明na、nc、nd相比，nd最??；綜上可知，nb＜nd＜nc＜na，故選項(xiàng)A正確．能力拓展能力拓展考法01探究光的折射定律1．折射定律(如圖所示)折射光線與入射光線和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，即eq\f(sini,sinr)＝n.2．在折射現(xiàn)象中光路是可逆的，即如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射．3．折射率(1)定義式：n＝eq\f(sini,sinr).(2)決定式：n＝eq\f(c,v)，由此可知，任何介質(zhì)的折射率n都大于1.(填“大于”、“小于”或“等于”)(3)理解：①折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無(wú)關(guān)．②各種介質(zhì)的折射率是不同的．【典例1】一束單色光從空氣射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示．則該介質(zhì)的折射率為()A．2.00B．1.73C．0.58D．0.50【答案】B【解析】由題單色光從空氣射向該介質(zhì)時(shí)，入射角i＝60°，折射角r＝30°，則該介質(zhì)的折射率為

n＝＝≈1.73，故選B.分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練一、單選題1．折射現(xiàn)象中，下列說(shuō)法正確的是（）A．折射角一定小于入射角B．折射率跟折射角的正弦值成反比C．折射角增大為原來(lái)的2倍，入射角也增大為原來(lái)的2倍D．折射率大的介質(zhì)，光在其中傳播的速度小【答案】D【解析】A．折射現(xiàn)象中，折射角和入射角的大小關(guān)系與介質(zhì)的疏密有關(guān)系，故A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)折射定律，有故B錯(cuò)誤；C錯(cuò)誤；D．根據(jù)關(guān)系式，有可知，折射率大的介質(zhì)，光在其中傳播的速度小。故D正確。故選D。2．光射到兩種不同介質(zhì)的分界面，分析其后的傳播情形可知（）A．發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同B．光總會(huì)分為反射光和折射光C．折射光與入射光的傳播方向總是不同的D．折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說(shuō)明光是縱波【答案】A【解析】A．根據(jù)惠更斯原理，由于光在不同的介質(zhì)中傳播的速度不同，所以在介質(zhì)分界面處光的傳播方向會(huì)發(fā)生改變。故A正確；B．當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角大于等于臨界角，則會(huì)發(fā)生全反射，只有反射光，沒(méi)有折射光。故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)入射光的入射角為零時(shí)，折射角也為零，即垂直界面入射，傳播方向不變。故C錯(cuò)誤；D．光波是一種橫波，故D錯(cuò)誤。故選A。3．如圖所示，玻璃棱鏡的截面為等腰三角形，頂角a為45°。一束光線垂直于ab面射入棱鏡，又從ac面射出。出射光線與入射光線之間的夾角為15°，則此棱鏡材料的折射率是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】光路圖如圖所示由幾何關(guān)系得，入射角，折射角，根據(jù)光路是可逆的，將r看成入射角，i看成折射角，由折射定律得，此棱鏡材料的折射率故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。4．光從介質(zhì)1通過(guò)兩種介質(zhì)的交界面進(jìn)入介質(zhì)2的光路如圖所示．下列論述：①光在介質(zhì)1中的傳播速度較大；②光在介質(zhì)2中的傳播速度較大；③光從介質(zhì)1射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象；④光從介質(zhì)2射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象．其中正確的是A．只有①③正確 B．只有①④正確C．只有②③正確 D．只有②④正確【答案】B【解析】試題分析：光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2的光路如圖，入射角大于折射角，即從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，所以光線在介質(zhì)1中傳播速度較大，①對(duì)②錯(cuò)．光線從光密到光疏介質(zhì)可能發(fā)生全反射即從介質(zhì)2到介質(zhì)1，③錯(cuò)④對(duì)，對(duì)照選項(xiàng)B對(duì)．5．如圖所示，有玻璃三棱鏡ABC，頂角A為30°，一束光線垂直于AB射入棱鏡，從AC射出進(jìn)入空氣，測(cè)得出射光線與入射光線夾角為30°，則棱鏡的折射率為()A． B． C． D．【答案】B【解析】如圖所示，可知光線在玻璃中的入射角為30°，在空氣中的拆射角為60°．可得．綜上分析，B正確．6．人們針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射可為負(fù)值（n＜0），稱為負(fù)折射率材料。在空氣中，這類材料的入射角i與折射角r依然滿足，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時(shí)折射角取負(fù)值）。若該材料對(duì)于電磁波的折射率n=-1，能正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是（）A． B．C． D．【答案】B【解析】根據(jù)題意指折射光線和入射光線應(yīng)在法線同一側(cè)，折射率為-1，由光的折射定律可知，同側(cè)的折射角等于入射角。故選B。7．如圖一束紅光與一束紫光以適當(dāng)?shù)娜肷浣巧湎虬雸A形玻璃磚，其出射光線都是由圓心O點(diǎn)沿OP方向射出，如圖所示，則（）A．AO是紅光，它穿過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間短B．AO是紫光，它穿過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間長(zhǎng)C．BO是紅光，它穿過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間長(zhǎng)D．BO是紫光，它穿過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間短【答案】A【解析】由光路圖可知，BO光線的偏折能力要強(qiáng)于AO光線的偏折能力，證明B光的折射率大于A光的折射率，所以AO是紅光，BO是紫光，光在介質(zhì)中的傳播速度，因此AO在介質(zhì)中的傳播速度更快，由可知，AO穿過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間短，故選A。8．如圖，一束單色光射向圓柱形玻璃磚的A點(diǎn)，已知其入射角為i，折射角為r，玻璃磚的折射率為，則（）A．要使單色光進(jìn)入玻璃磚，入射角i必須大于B．選擇合適的入射角i，可使單色光在玻璃磚內(nèi)發(fā)射全反射C．單色光第一次從玻璃磚射出時(shí)，光相對(duì)A點(diǎn)入射時(shí)方向改變D．單色光第N次到達(dá)玻璃磚界面并射出時(shí)，光相對(duì)A點(diǎn)入射時(shí)方向改變【答案】C【解析】A單色光進(jìn)入玻璃磚，屬于從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)。對(duì)入射角沒(méi)有要求。故A錯(cuò)誤；B光路圖如圖所示，根據(jù)光路圖的對(duì)稱性可知，單色光不可能在玻璃磚內(nèi)發(fā)射全反射。故B錯(cuò)誤；C由光路圖可知，單色光第一次從玻璃磚射出時(shí)，光相對(duì)A點(diǎn)入射時(shí)方向改變，則根據(jù)幾何關(guān)系有故C正確；D由光路圖可知，單色光第N次到達(dá)玻璃磚界面并射出時(shí)，光相對(duì)A點(diǎn)入射時(shí)方向改變。故D錯(cuò)誤。故選C。9．如圖所示，將一個(gè)半圓形玻璃磚置于空氣中，當(dāng)一束單色光入射到玻璃磚的圓心O時(shí)，下列情況不可能發(fā)生的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】A．當(dāng)光由空氣射入半圓形玻璃磚并發(fā)生折射時(shí)，折射角應(yīng)小于入射角，故A符合題意；B．當(dāng)光由空氣斜射入半圓形玻璃磚時(shí)，既有反射光線又有折射光線，折射角小于入射角是可能發(fā)生的，故B不符合題意；C．當(dāng)光由半圓形玻璃磚射入空氣時(shí)，若入射角小于臨界角，既有反射光線又有折射光線是可能發(fā)生的，故C不符合題意；D．當(dāng)光由半圓形玻璃磚射入空氣時(shí)，若入射角大于等于臨界角，會(huì)發(fā)生全反射，這種情況是可能發(fā)生的，故D不符合題意。故選A。10．人在河邊看到岸上的樹(shù)在水中的倒影及河中的魚(yú)，則A．看到的樹(shù)是折射成的像 B．看到的魚(yú)是折射成的像C．魚(yú)是虛像，樹(shù)是實(shí)像 D．魚(yú)是實(shí)像，樹(shù)是虛像【答案】B【解析】看到的樹(shù)是反射成的像，看到的魚(yú)是折射成的像，它們都是虛像，B正確．11．一等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，點(diǎn)是面上的一點(diǎn)，點(diǎn)是面上的一點(diǎn)，且。一單色細(xì)光束從面的點(diǎn)沿平行底面方向射入棱鏡后，經(jīng)面一次反射，恰從面的點(diǎn)射出。從面射出的光線，是圖中的（）A．① B．② C．③ D．④【答案】C【解析】根據(jù)幾何關(guān)系，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，由折射定律，通過(guò)光的可逆性，可知出射光線仍然與AB平行。故選C。二、多選題12．如圖所示，在用玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，如果所用的玻璃磚ABCD的上表面AB和下表面CD不嚴(yán)格平行（AD略大于BC），下列說(shuō)法中正確的是（）A．用此玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出的折射光線c和相應(yīng)的入射光線a不再平行，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差B．用此玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出的折射光線c和相應(yīng)的入射光線a不再平行，但不會(huì)因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響C．沿著從紙外向紙里的方向看，射出光線c相對(duì)于入射光線a有順時(shí)針?lè)较虻奈⑿∑D(zhuǎn)D．沿著從紙外向紙里的方向看，射出光線c相對(duì)于入射光線a有逆時(shí)針?lè)较虻奈⑿∑D(zhuǎn)【答案】BD【解析】AB、用此玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，因AB與CD不平行，根據(jù)光的折射定律可知，第二次折射時(shí)，入射角小于第一次的折射角，由光路可知，因此出射角小于入射角，則畫(huà)出的折射光線c和相應(yīng)的入射角α不再平行，計(jì)算折射率n=，只需準(zhǔn)確測(cè)量角度即可，與玻璃磚是否表面平行無(wú)關(guān)，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，故A錯(cuò)誤B正確；CD、若AB與CD平行，則光線a與c也將平行，現(xiàn)如今不平行，結(jié)合光的折射定律，第二次的入射角減小，導(dǎo)致第二次出射角小于第一次的入射角，則射出光線c有逆時(shí)針?lè)较虻奈⑿∑D(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤D正確；13．一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2，方向如圖所示，下列對(duì)于1、2兩種介質(zhì)的光學(xué)屬性的判斷正確的是（）A．介質(zhì)1的折射率小B．介質(zhì)1的折射率大C．光在介質(zhì)1中的傳播速度大D．光在介質(zhì)2中的傳播速度大【答案】BD【解析】AB．由圖可知，光由介質(zhì)1射入介質(zhì)2后折射角大于入射角，故介質(zhì)1的折射率大于介質(zhì)2的折射率，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；CD．由n=得故光在介質(zhì)1中的傳播速度小，在介質(zhì)2中的傳播速度大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。三、實(shí)驗(yàn)題14．某同學(xué)利用平行玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率，按插針?lè)ú襟E正確操作，借助刻度尺完成了光路圖。該同學(xué)有圓規(guī)，卻沒(méi)有量角器，他就以O(shè)點(diǎn)為圓心，15.00cm為半徑畫(huà)圓，分別交入射光線于A點(diǎn)，交直線OO'的延長(zhǎng)線于C點(diǎn)。分別過(guò)A、C點(diǎn)作法線NN'的垂線交NN'于B、D點(diǎn)，如圖。用刻度尺測(cè)得AB=9.00cm，CD=6.00cm，則玻璃的折射率n=_______。若玻璃前后兩面并不平行，按正確實(shí)驗(yàn)操作，則出玻璃磚的光線與入射光線________（填“平行”或“不平行”）他測(cè)出的折射率_____(填“會(huì)”或“不會(huì)”)受到影響?！敬鸢浮?.5不平行不會(huì)【解析】[1]根據(jù)光的折射定律可知[2]若玻璃前后兩面并不平行，按正確實(shí)驗(yàn)操作，做光路圖可知出玻璃磚的光線與入射光線不平行。[3]折射率的測(cè)量和玻璃磚前后面是否平行無(wú)關(guān)，故他測(cè)出的折射率不會(huì)受到影響。15．如圖所示，在插針?lè)y(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)先把方格紙固定在木板上。在方格紙上畫(huà)出一條直線作為界面（線），過(guò)上的一點(diǎn)畫(huà)出界面的法線，并畫(huà)一條線段作為入射光線。再把玻璃磚放到方格紙上，畫(huà)出玻璃磚的下界面的位置。在直線上插兩枚大頭針和，再在玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針和。確定光路后利用折射定律計(jì)算折射率。（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是______；A．實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角應(yīng)適當(dāng)大些B．為了減小誤差，插大頭針時(shí)應(yīng)使和、和的間距小一些C．插大頭針時(shí)，應(yīng)使同時(shí)擋住和、的像D．該實(shí)驗(yàn)原理只能測(cè)量?jī)擅嫫叫械牟ＡТu的折射率（2）利用上述方格紙上的實(shí)驗(yàn)記錄，計(jì)算此玻璃磚的折射率為_(kāi)_____；（答案可以用分?jǐn)?shù)或根號(hào)表示）（3）若某同學(xué)在插大頭針時(shí)將插到了入射光線的左側(cè)一點(diǎn)的位置（偏差很?。渌僮骶鶝](méi)有錯(cuò)誤，則該同學(xué)測(cè)出的折射率______。（填偏大、偏小或不變）【答案】AC偏小【解析】（1）[1]A．實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小誤差。故A正確；B．為了減小誤差，插大頭針時(shí)應(yīng)使和、和的間距大一些。故B錯(cuò)誤；C．光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播，所以插大頭針時(shí)，應(yīng)使同時(shí)擋住和、的像。故C正確；D．該實(shí)驗(yàn)原理不僅能測(cè)量?jī)擅嫫叫械牟ＡТu的折射率，也可以測(cè)兩面不平行的。故D錯(cuò)誤。故選AC。（2）[2]光路圖如圖所示在光路圖中利用方格構(gòu)造三角形，由圖得根據(jù)折射定律，有(3)[3]若某同學(xué)在插大頭針時(shí)將插到了入射光線的左側(cè)一點(diǎn)的位置（偏差很?。?，其它操作均沒(méi)有錯(cuò)誤，則折射角變大，故玻璃磚折射率偏小。16．在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中：（1）某同學(xué)由于沒(méi)有量角器，在完成了光路以后，他以點(diǎn)為圓心、長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，分別交線段于點(diǎn)，交連線延長(zhǎng)線于點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)作法線的垂線交于點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)作法線的垂線交于點(diǎn)，如圖1所示。用刻度尺量得，。由此可得出玻璃的折射率=___________。（2）某同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面、與玻璃磚位置的關(guān)系如圖2所示，則該同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比___________（填“偏大”、“減小”或“不變”）?！敬鸢浮?.5減小【解析】(1)[1]圖中P1P2作為入射光線，是折射光線，設(shè)光線在玻璃磚上表面的入射角為i，折射角為r，由幾何知識(shí)得到則折射率為(2)[2]如圖，實(shí)線是真實(shí)的光路圖，虛線是玻璃磚寬度畫(huà)大后的光路圖，由圖看出，在這種情況測(cè)得的入射角不受影響，但測(cè)得的折射角比真實(shí)的折射角偏大，因此測(cè)得的折射率偏小題組B能力提升練一、單選題1．關(guān)于介質(zhì)的折射率，下列說(shuō)法正確的是（）A．由折射率的公式可知，介質(zhì)的折射率與入射角θ1的正弦成正比B．由折射率公式可知，介質(zhì)的折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度v成反比C．折射率反映的是介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)由介質(zhì)本身及光的性質(zhì)共同決定D．玻璃的折射率大于1，水的折射率小于1【答案】B【解析】A．折射率的公式運(yùn)用比值法定義，可知介質(zhì)的折射率與入射角θ1、折射角的正弦θ2無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；B．由公式知c不變，則介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的波速成反比，B正確；C．折射率反映的是介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)，介質(zhì)的折射率只由介質(zhì)本身決定，C錯(cuò)誤；D．因折射率是光線從空氣折射入介質(zhì)時(shí)的入射角和折射角的正弦值之比，任何介質(zhì)的折射率都大于1，D錯(cuò)誤。故選B。2．惠更斯在研究了光的折射現(xiàn)象之后曾思考過(guò)一個(gè)問(wèn)題：讓兩束折射率不同的單色光以相同的入射角從截面為半圓形的玻璃磚左端入射，不考慮光在玻璃磚中的反射，則它們?cè)诓ＡТu中運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系（）A．折射率大的光運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) B．折射率小的光運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)C．它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 D．無(wú)法確定【答案】C【解析】設(shè)光的入射角為，折射角為，則根據(jù)折射定律有又因?yàn)樵O(shè)圓的直徑為，則光在玻璃磚中的運(yùn)動(dòng)的距離為，光在玻璃磚中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為將以上式子聯(lián)立后求得由于兩種單色光的入射角相等，所以它們?cè)诓ＡТu中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同。故選C。3．在清澈的水池邊的人看到池底變淺了，下圖中正確描述光的傳播路徑的是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】在清澈的水池邊的人看到池底變淺了，是因?yàn)槌氐椎墓饩€由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生了折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，就會(huì)覺(jué)得池底變淺了，ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．如圖所示，邊長(zhǎng)為的正方體透明介質(zhì)放在水平面上，在地面上離面距離為的點(diǎn)有一個(gè)光源，向透明介質(zhì)的左側(cè)面射出一束光，當(dāng)此光線與水平面夾角為時(shí)，在面的折射光線剛好照射到點(diǎn)，則該透明介質(zhì)對(duì)光的折射率為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】ABCD．根據(jù)題意畫(huà)出如光路圖設(shè)光在AB面的入射點(diǎn)為E，由題意可知入射角根據(jù)幾何關(guān)系可知故設(shè)折射角為r，根據(jù)幾何關(guān)系有因此折射率故選C。5．一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光以入射角θ由空氣射到半圓形玻璃磚表面的A處，AB是半圓的直徑；進(jìn)入玻璃后分為兩束，分別為AC、AD，它們從A到C和從A到D的時(shí)間分別為t1和t2，則（）A．AC是紅光，t1小于t2B．AC是藍(lán)光，t1等于t2C．在玻璃中單色光AC的傳播速度大于單色光AD的傳播速度D．若保持入射光束不變，把半圓形玻璃磚稍向左移，則兩束光可能同時(shí)到達(dá)半圓面【答案】B【解析】C．AC光的偏折程度比較大，則介質(zhì)對(duì)AC光的折射率比較大，AC光是藍(lán)光。設(shè)AC光與法線的夾角為，AC光在介質(zhì)中的傳播速度為因此在玻璃中單色光AC的傳播速度小于單色光AD的傳播速度，C錯(cuò)誤；AB．由速度公式可得由折射定律可得聯(lián)立解得由此可知，AC光與AD光的傳播時(shí)間相等，B正確，A錯(cuò)誤；D．若保持入射光束不變，把半圓形玻璃磚稍向左移，入射角不變，則兩束光一定同時(shí)到達(dá)半圓面，D錯(cuò)誤；故選B。6．在很多情況下，我們對(duì)物理規(guī)律的理解和認(rèn)識(shí)是通過(guò)觀察和比較物理現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行的。在下列的觀察及根據(jù)觀察所得出的相應(yīng)結(jié)論中正確的是（）A．相同的彈簧受到不同的拉力，拉力越大，彈簧的形變量越大，說(shuō)明彈簧的勁度系數(shù)和拉力的大小有關(guān)B．從同一高度同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)和做平拋運(yùn)動(dòng)的相同小球能同時(shí)落地，說(shuō)明這兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)都滿足機(jī)械能守恒C．一束平行白光射向玻璃三棱鏡，不同顏色的光經(jīng)過(guò)三棱鏡偏折的角度不同，說(shuō)明了玻璃對(duì)不同顏色光的折射率不同D．把一根條形磁鐵插入閉合線圈，磁鐵插入的速度越大，感應(yīng)電流越大，說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通量變化的大小有關(guān)【答案】C【解析】A．相同的彈簧受到不同的拉力，拉力越大，彈簧的形變量越大，不能說(shuō)明彈簧的勁度系數(shù)和拉力的大小有關(guān)，實(shí)質(zhì)上彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身決定，與拉力無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)；B．從同一高度同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)和做平拋運(yùn)動(dòng)的相同小球能同時(shí)落地，只能這兩個(gè)小球豎直方向的運(yùn)動(dòng)相同，都是自由落體運(yùn)動(dòng)，不能說(shuō)明這兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)都滿足機(jī)械能守恒，故B錯(cuò)誤；C．一束平行白光射向玻璃三棱鏡，不同顏色的光經(jīng)過(guò)三棱鏡偏折的角度不同，說(shuō)明相同的入射角折射角不同，根據(jù)折射定律可知玻璃對(duì)不同顏色光的折射率不同，故C正確；D．把一根條形磁鐵插入閉合線圈，磁鐵插入的速度越大，感應(yīng)電流越大，說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通量變化快慢的大小有關(guān)，而不能說(shuō)明磁通量變化的大小有關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C。7．如圖所示，實(shí)線為空氣和水的分界面，一束綠光從水中的A點(diǎn)沿方向（點(diǎn)在分界面上，圖中未畫(huà)出）射向空氣，折射后通過(guò)空氣中的B點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為AB連線與分界面的交點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．點(diǎn)在O點(diǎn)的右側(cè)B．綠光從水中射入空氣中時(shí)波長(zhǎng)不變C．若沿方向射出的一束紅光，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的C點(diǎn)D．若減小入射角，可能在空氣中的任何位置都看不到此綠光【答案】C【解析】A．綠光從水射入空氣中入射角小于折射角，則知O1點(diǎn)在O點(diǎn)的左側(cè)，A錯(cuò)誤；B．綠光從水中射入空氣中時(shí)頻率不變，波速變大，由波速公式知波長(zhǎng)變長(zhǎng)，B錯(cuò)誤；C．若沿AOl方向射向水中的是一束紅光，水對(duì)紅光的折射率小于綠光的折射率，根據(jù)折射定律可知，紅光的偏折程度小于綠光的偏折程度，所以折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的C點(diǎn)，C正確；D．若減小入射角，從水中的A點(diǎn)沿方向射向空氣，會(huì)發(fā)生反射和折射，肯定在空氣中看到此綠光，D錯(cuò)誤。故選C。8．如圖所示，兩束平行的黃光射向截面為正三角形的玻璃三棱鏡ABC，已知該三棱鏡對(duì)該黃光的折射率為，入射光與AB界面夾角為45°，光經(jīng)三棱鏡后到達(dá)與BC界面平行的光屏PQ上，下列說(shuō)法中正確的是（）A．兩束黃光從BC邊射出后不再平行B．黃光經(jīng)三棱鏡折射后偏向角為30°C．改用紅光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些D．若讓入射角增大，則出射光束不平行【答案】B【解析】AB．作出光路圖如圖，由折射率公式n＝可知r＝30°由幾何關(guān)系可知折射光在三棱鏡內(nèi)平行于底邊AC，由對(duì)稱性可知其在BC邊射出時(shí)的出射角也為i＝45°，因此光束的偏向角為30°，A錯(cuò)誤，B正確；C．由于同種材料對(duì)不同的色光的折射率不同，相對(duì)于黃光而言紅光的折射率小，因此折射后紅光的偏向角小些，C錯(cuò)誤；D．若讓入射角增大，折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，D錯(cuò)誤。故選B。9．甲，乙同學(xué)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)圖景如圖所示，他們按正確實(shí)驗(yàn)操作各插了四枚大頭針，其中大頭針a、b、c的位置均相同，但最后一枚大頭針的位置不同，甲、乙分別插在d，e兩處，下列說(shuō)法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)中，入射角應(yīng)小些B．甲測(cè)得的玻璃磚折射率比乙的大C．乙在插第四枝大頭針時(shí)，使e擋住a、b的像和cD．若入射角太大，光會(huì)在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射【答案】C【解析】A．為了減小角度測(cè)量的相對(duì)誤差，入射角應(yīng)適當(dāng)大些，A錯(cuò)誤；B．因?yàn)榧缀鸵业娜肷浣窍嗤?，根?jù)折射率的公式，即甲、乙分別插在d，e兩處，故可得甲測(cè)得的玻璃磚折射率比乙的小，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)光線的折射規(guī)律可知，乙在插第四枝大頭針時(shí)，要使e擋住a、b的像和c，C正確；D．根據(jù)幾何知識(shí)可知，若入射角太大，光不會(huì)在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題10．如圖所示為太陽(yáng)光射到空氣中的小水珠發(fā)生色散形成彩虹的光路示意圖，、為兩種折射出的單色光。則以下說(shuō)法正確的是（）A．水珠對(duì)光的折射率小于對(duì)光的折射率B．在水珠中，光的傳播速度大于光的傳播速度C．光和光從空氣進(jìn)入水珠中，頻率都變小D．在水珠中，光的波長(zhǎng)大于光的波長(zhǎng)E.光的頻率大于光的頻率【答案】ABD【解析】A．由光路圖可知，水珠對(duì)a光的偏折程度較小，可知水珠對(duì)光的折射率小于對(duì)光的折射率，選項(xiàng)A正確；B．根據(jù)可知，在水珠中，光的傳播速度大于光的傳播速度，選項(xiàng)B正確；C．光和光從空氣進(jìn)入水珠中，頻率都不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；DE．根據(jù)可知在水珠中，a光的折射率小，頻率也小，則光的波長(zhǎng)大于光的波長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確，E錯(cuò)誤。故選ABD。11．如圖所示，一細(xì)束光從半圓柱形玻璃體的左方入射，入射方向與玻璃體左方平面垂直，該光束從玻璃體右方射出后分成A、B兩束光，分別射到光屏上的、點(diǎn)。根據(jù)該光路圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．該玻璃體對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小B．在真空中，A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng)C．在該玻璃體中，A光比B光的傳播速度大D．A光的頻率比B光的頻率高E.A光從空氣進(jìn)入該玻璃體后，其頻率變高【答案】ABC【解析】ABD．由圖可知，光線通過(guò)玻璃體后，A光的偏折程度比B光的偏折程度小，則該玻璃體對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小，而折射率越大，光的頻率越高，說(shuō)明A光的頻率比B光的頻率低，由可知，在真空中A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故AB正確，D錯(cuò)誤；C．根據(jù)及玻璃體對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小，可知在該玻璃體中，A光比B光的傳播速度大，故C正確；E．光由一種物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)，頻率不變，故E錯(cuò)誤。故選ABC。12．下列說(shuō)法正確的是（）A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏龋运枪饷芙橘|(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C．同一束光在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光在光密介質(zhì)中的傳播速度較小【答案】BD【解析】AB．當(dāng)折射率越大時(shí)，則為光密介質(zhì)，而折射率越小時(shí)，即為光疏介質(zhì)，與密度大小無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤B正確；CD．由可知，同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小，而在光疏介質(zhì)中，傳播速度較大，C錯(cuò)誤D正確。故選BD。13．如圖所示，用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率。下列說(shuō)法正確的是（）A．若選用兩折射面不平行的玻璃磚，則無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)B．為了提高準(zhǔn)確度，與及與之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些C．若有多塊平行玻璃磚可選，應(yīng)選擇兩平行折射面距離較大的玻璃磚D．入射角再大，折射光線也不會(huì)在平行玻璃磚的下表面發(fā)生全反射E.若光線垂直射入玻璃，則、、、會(huì)共線，這就說(shuō)明光穿過(guò)玻璃磚時(shí)沒(méi)有反生折射現(xiàn)象【答案】BCD【解析】A．若選用兩折射面不平行的玻璃磚，不影響入射角及折射角的測(cè)量，仍然可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A錯(cuò)誤；B．為了提高準(zhǔn)確度，與及與之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些，B正確；C．若有多塊平行玻璃磚可選，應(yīng)選擇兩平行折射面距離較大的玻璃磚，有利于提高折射角的準(zhǔn)確度。C正確；D．根據(jù)光路可逆，入射角再大，折射光線也不會(huì)在平行玻璃磚的下表面發(fā)生全反射。D正確；E．當(dāng)玻璃的上下表面平行時(shí)，垂直射入玻璃，則、、、會(huì)共線，否則不共線。E錯(cuò)誤。故選BCD。三、實(shí)驗(yàn)題14．在“測(cè)玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中。（1）為了取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，下列操作不正確的是___________；A．必須選用上下表面平行的玻璃磚B．大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上C．選擇的入射角應(yīng)盡量小些D．大頭針和及和之間的距離適當(dāng)大些（2）從和一側(cè)觀察時(shí)，、、、應(yīng)滿足的關(guān)系為_(kāi)_________；（3）甲同學(xué)在量入射角和折射角時(shí)，由于沒(méi)有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，為半徑畫(huà)圓，交延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直法線的直線分別交于B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖所示，若他測(cè)得，，則可求出玻璃的折射率_____________；（4）在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面、與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②所示，其中甲同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚，他們的其他操作均正確，且均以、為界面畫(huà)光路圖，則甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比___________；乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_________。（均選填“偏大”“偏小”或“不變”）【答案】BDP2擋住P1；P3擋住P1、P2的像；P4擋住P3和P1、P2的像；1.6偏小不變【解析】（1）[1]玻璃上下表面不平行也能測(cè)出折射率，A錯(cuò)誤；大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上，防止產(chǎn)生誤差，選項(xiàng)B正確；選擇的入射角應(yīng)盡量大一些，以減小測(cè)量誤差，C錯(cuò)誤；大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些，可減小確定光線時(shí)產(chǎn)生的誤差，選項(xiàng)D正確。故選BD。（2）[2]從P3和P4一側(cè)觀察時(shí)，P1、P2、P3、P4應(yīng)滿足的關(guān)系是P2擋住P1；P3擋住P1、P2的像；P4擋住P3和P1、P2的像；（3）[3]折射率（4）[4][5]如圖為在①圖中分別作出的實(shí)際光路圖（圖中實(shí)線）和以ab、cd為界面、以大頭針留的痕跡作為出射光線畫(huà)的實(shí)驗(yàn)光路圖（圖中虛線）比較實(shí)際光路圖的折射角與實(shí)驗(yàn)光路圖的折射角關(guān)系可知：折射角測(cè)量值偏大，則折射率偏??；②圖中對(duì)折射率的測(cè)量無(wú)影響，即乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不變。15．如圖甲所示，某同學(xué)在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa'和bb'。O為直線AO與aa'的交點(diǎn)。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。（1）該同學(xué)接下來(lái)要完成的必要步驟有___________A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像D．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3（2）過(guò)P3、P4作直線交bb'于O'，過(guò)O'作垂直于bb’的直線NN'，連接OO’。測(cè)量圖甲中角a和β的大小。則玻璃磚的折射率n=___________。（3）如圖乙所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面aa'和bb’的間距畫(huà)得過(guò)寬。若其他操作正確，則折射率的測(cè)量值準(zhǔn)確___________（選填“大于”、“小于”或“等于）。（4）在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃折射率，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具體問(wèn)題，下列說(shuō)法中正確的是___________A．為了減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)取大些B．如果在界面aa'光的入射角大于臨界角，光將不會(huì)進(jìn)入玻璃磚C．不論光以什么角度從aa'射入，經(jīng)一次折射后達(dá)到界面bb’都能射出【答案】BC小于AC【解析】（1）[1]確定P3大頭針的位置的方法是大頭針P3能擋住P1、P2的像，則P3必定在出射光線方向上．所以確定P3大頭針的位置的方法是大頭針P3能擋住P1、P2的像．確定P4大頭針的位置的方法是大頭針P4能擋住P3以及P1、P2、的像，AC錯(cuò)誤，BD正確。故選BD。（2）[2]測(cè)定玻璃磚折射率的原理是折射定律，則得該玻璃磚的折射率為n=（3）[3]畫(huà)出光路圖虛線箭頭為實(shí)驗(yàn)的折射角，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)的折射角比實(shí)際的折射角偏大，所以折射率偏?。?）[4]A．折射光線是通過(guò)隔著玻璃磚觀察成一條直線確定的，大頭針間的距離太小，引起的角度會(huì)較大，故P3、P4之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度，A正確；B．在界面aa′光的入射角大于臨界角，也不會(huì)在玻璃磚的上表面發(fā)生全反射，一定進(jìn)入玻璃磚，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)光路可逆性原理可知，折射光線不會(huì)在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射，光線一定會(huì)從下表面射出，C正確。故選AC。16．某同學(xué)用半圓柱玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率，他的操作步驟如下：A．用毫米刻度尺量出半圓柱玻璃磚的直徑d，算出半徑r=，然后確定圓心的位置，記在玻璃磚上；B．在白紙上畫(huà)一條直線作為入射光線，并在入射光線上插兩枚大頭針P1和P2；C．讓入射光線與玻璃磚的直徑垂直，入射光線經(jīng)過(guò)圓心O；D．以圓心O為軸，緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，同時(shí)調(diào)整視線方向，直到從AB下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圓柱玻璃磚直徑畫(huà)一條直線AB，并作出光路圖，如圖所示。（1）看不到P2和P1的像是因?yàn)榘l(fā)生了______；（2）只使用毫米刻度尺，還需要測(cè)量______（選擇“OD”或“CD”）的長(zhǎng)度，記作l；（3）玻璃磚的折射率的表達(dá)式n=______?！敬鸢浮咳瓷銫D【解析】（1）[1]由于光線在AB面上發(fā)生了全反射。（2）（3）[2][3]只要測(cè)出“CD”的長(zhǎng)度l，就想當(dāng)于測(cè)出了臨界角的正弦，即而可得折射率四、解答題17．如圖所示，一個(gè)半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)。已知，該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為。則：①它從球面射出時(shí)的出射角β為多少？②若光在真空中的傳播速度為c，那么，請(qǐng)推導(dǎo)出光從A點(diǎn)傳播到C點(diǎn)所需時(shí)間t的表達(dá)式（用c，R表示）【答案】①β＝60°；②【解析】①設(shè)入射角為α，由幾何關(guān)系可知由可得所以②由折射率速