《全反射》同步练习1.docx
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《全反射》同步练习1.docx
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《全反射》同步练习1
《全发射》同步练习
课前预习练
1.光从光密介质射入光疏介质时,若入射角增大到某一角度,光线就会完全消
失,只剩下光线的现象叫全反射,这时的叫做临界角.
2•要发生全发射,必须同时具备两个条件:
(1)光从介质射入
介质,
(2)入射角临界角.
3•光从介质射入空气(真空)时,发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是
4.光导纤维是非常细的特制玻璃丝,直径从几微米到一百微米之间,层
组成,内芯的折射率比外套的折射率.光传播时在内芯与外套的界面上发生—.
5•在水底的潜水员看来,水面上方的所有景物只出现在顶角为97°勺倒立圆锥里,这是
因为()
A.水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中
B•水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中,其折射角不可能大于48.5°
C•水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中
D•水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼
中
6•全反射是自然界里常见的现象,下列与全反射相关的说法正确的是()
A.光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射
B.如果条件允许,光从光疏介质射向光密介质时也可能发生全反射
C•发生全反射时,折射光线完全消失,反射光的能量几乎等于入射光的能量
D•只有在入射角等于临界角时才能发生全反射
7•一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°下图所示的
四个光路图中,正确的是()
课堂探究练
[概念规律练]
知识点一发生全反射的条件
1•关于全反射,下列说法中正确的是()
A•发生全反射时,仍有折射光线,只是折射光线非常弱,因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线
B.光线从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射
C.光线从光疏介质射向光密介质时,不可能发生全反射
D•水或玻璃中的气泡看起来特别亮,就是因为光从水或玻璃射向气泡时,在界面发生了全反射
2.如
图1所示,半圆形玻璃砖放在空气中,三条同一颜色、强度相同的光线,均由空气射入玻璃砖,到达玻璃砖的圆心位置.下列说法正确的是()
A•假若三条光线中有一条在0点发生了全反射,那一定是aO光线
B•假若光线bO能发生全反射,那么光线cO一定能发生全反射
C•假若光线bO能发生全反射,那么光线aO一定能发生全反射
D•假若光线aO恰能发生全反射,则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大
知识点二全反射的临界角
3.
光在某种介质中传播的速度为
1.5x108m/s,
光从此介质射向空气并发生全反射时的
临界角是()
A.
15°B.30°
C.
45°
D.60°
4.
已知介质对某单色光的临界角为
C,则(
)
A.
该介质对单色光的折射率等于
1sinC
B.此单色光在该介质中的传播速度等于csinC(c是光在真空中的传播速度)
C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍
1
D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的STC倍
sinc
知识点三光导纤维
A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同,外套的材料有韧性,可以起保护作用【方法技巧练丨
应用全反射规律解决实际问题的方法
图3
6.有一折射率为n的长方体玻璃砖ABCD,其周围是空气,如图3所示,当入射光线从它的AB面以入射角a射入时.
(1)要使光线在BC面发生全反射,证明入射角应满足的条件是sina.n2-1.(BC面足够
长);
(2)如果对于任意入射角的光线都能产生全反射,则玻璃砖的折射率应取何值?
相机的镜
7.如图4所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,
头竖直向上•照片中,水立方运动馆的景象呈现在半径r=11cm的圆形范围内,水面上
的运动员手到脚的长度1=10cm.若已知水的折射率为n=4,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字)
课后巩固练
1.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按
下面几种方式传播,可能发生全反射的是()
A.从水晶射入玻璃B.从水射入二硫化碳
C.从玻璃射入水中D.从水射入水晶
图5
2.如图5所示,ABCD是平面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面平行,它们分别是玻
璃和空气的界面,设为界面I和界面H,光线从界面I射入玻璃砖,再从界面n射出,
回到空气中,如果改变光到达界面I时的入射角,则()
A.只要入射角足够大,光线在界面I上可能发生全放射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面n上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面I上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面n上都不可能发生全反射现象
3.某一束单色光在水中的传播速度是真空中的3/4,则()
A.水的折射率为3/4
B.水的折射率为4/3
C.从水中射向水面的光线,一定可以进入空气中
D.这束光在水中传播时的频率为真空中的3/4
4.在完全透明的水下某处,放一点光源,在水面上可见到一个圆形透光平面,若透光圆
面的半径匀速增大,则光源正()
A.加速上升B.加速下沉
C.匀速上升D.匀速下沉
5.
如图6所示,一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC,/A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为()
6•如图7所示,在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图
中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形•有一半径为r的圆柱形平行光束垂直
入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5,则光束
在桌面上形成的光斑半径为()
A•rB•1.5rC.2rD.2.5r
图8
7.如图8所示,光线从空气垂直射入棱镜界面BC上,棱镜的折射率n=.2,这条光线
离开棱镜时与界面的夹角为
A•30°
()
B•45°
C.60°D.90°
&空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如
图9所示.方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜.下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图•其中能产生如图所示效果的是()
A
图10
如图10所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成四分之一圆弧形状,一细束单色光由MN端面的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射,然后垂直PQ端面射出.
(1)求该玻璃棒的折射率.
⑵若将入射光向N端平移,当第一次射到弧面EF上时(填“能”“不能”或
“无法确定能否”)发生全反射.
图11为过轴线的截面图,调
4
已知水的折射率为3求sina
3
10.—束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯,整入射角a使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射,的值.
11.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面,有一个半径为r的圆形发光面.为了
从玻璃板的上方看不见圆形发光面,可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片,所贴纸片的最小半径为多大?
:
二二二吐二二二二
L
图12
12•如图12所示的圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透明液体,容器底部安装一块
平面镜,容器直径L=2H,在圆心正上方h高度处有一点光源S,要使S发出光从液体上方观察照亮整个液体表面,h应该满足什么条件.
第2节全反射
课前预习练
1.折射反射入射角
2•光密光疏大于或等于
1
3.sinC=n
4.大全反射
5.B[水面上方的所有景物出现在顶角为97°勺倒立圆锥里,这是由于水的临界角为
48.5;光由空中射入水中时,最大折射角为48.5;不能发生全反射;当光由水中射向空中
时有可能发生全反射现象,故B正确,A、C、D错.]
5.AC
12
6.A[因为sinC=1=3,则sinC n3 A正确.] 课堂探究练 1.CD[光从光密介质射向光疏介质时,当入射角增大到某一角度后,折射光线完全消 失,只剩下反射光线的现象叫全反射,故A、B错,C正确;光从水或玻璃射向气泡时,在 界面发生了全反射,即反射光增强,透射光减弱,就使气泡看起来特别亮,D正确.] 点评发生全反射的条件: ①光从光密介质射向光疏介质;②入射角大于或等于临界角. 2.ACD[三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖,在圆周界面,它们的 入射角为零,均不会偏折.在直径界面,光线aO的入射角最大,光线cO的入射角最小,它 们都是从光密介质射向光疏介质,都有发生全反射的可能.如果只有一条光线发生了全反射, 那一定是aO光线,因为它的入射角最大,所以选项A对.假若光线bO能发生全反射,说明它的入射角等于或大于临界角,光线aO的入射角更大,所以,光线aO一定能发生全反射, 光线cO的入射角可能大于临界角,也可能小于临界角,因此,cO光线不一定能发生全反射.所以选项C对,B错.假若光线aO恰能发生全反射,光线bO和光线cO都不能发生全反射, 但bO光线的入射角更接近于临界角,所以,光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强, 即光线bO的反射光线亮度较大,所以D对,本题答案选A、C、D.] 点评当光从光密介质射向光疏介质未发生全反射时,随着入射角的增大,折射光线越 来越弱,反射光线越来越强,直到增大到临界角之后,折射光线消失,反射光线达到最强. 8 c3.0x10m/s11才「、「。 、斗 3.B[因为n=—=_-=2,而且sinC=—=a,所以C=30,选B.] v1.5x10m/sn2 1 4.ABC[该题考查临界角、折射率以及光速之间的关系.由临界角的计算式sinC=1 1c1v 得n=,选项A正确;将n=代入sinC=-,得sinC=-,故v=csinC,选项B正确;sinCvnc 设该单色光的频率为f,在真空中的波长为b在介质中的波长为入,由波长、频率、光速的 关系得c=时,v=入,故sinC=v=y,入=^sinC,选项C正确;该单色光由真空传入介质 c沁 时,频率不发生变化,选项D错误.] 点评临界角、光在介质中传播速度v以及介质的折射率n之间的关系为sinC=1n n 5.A[光导纤维很细,它的直径只有几微米到一百微米,它由内芯和外套两层组成,内 芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射.] 6. (1)证明见解析 (2)大于或等于.2 解析 (1)要使光线在BC面发生全反射如图所示, 首先应满足 sin1① “n 式中B为光线射到BC面的入射角,由折射定律,有礬七=n,② sin(90—3) 将①②两式联立得sinaW\jn2—1. (2)如果对于任意入射角的光线都能产生全反射,即0°wa90。 都能产生全反射,则只有 当n2—1>1才能满足上述条件,故n》2. 7.2.1m 解析 得h=: n2—1* 取L=2.2m,解得h=2.1m(1.6〜2.6m都算对) 方法总结应用全反射规律解决实际问题的思路: (1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质. ⑵若光由光密介质进入光疏介质,则根据sinC=1确定临界角,看是否发生全反射. n (3)根据题设条件,画出入射角等于临界角的“临界光路”. (4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换,进行动态分析或定量计算. 课后巩固练 1.C[本题考查全反射的条件,光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射,从 水晶射入玻璃、从水射入二硫化碳,从水射入水晶都是从光疏介质射入光密介质,都不可能 发生全反射,故A、B、D错误,从玻璃射入水中是从光密介质射入光疏介质,有可能发生全反射,故C正确.] 2.CD[在界面I光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大, 都不会发生全反射现象,选项C正确;在界面n光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏 介质,但是,由于界面I和界面n平行,光由界面I进入玻璃后再达到界面n,在界面n上的入射角等于在界面I上的折射角,因此入射角总是小于临界角,因此也不会发生全反射现 象,选项D也正确.] 3c4 3.B[由于在水中的传播速度v=4c,所以折射率为n=v=3•故A错,B正确.从水中射向水面,如果发生了全反射,则光不会进入空气中,故C错•光在不同介质中传播时频率不变,故D错.] 4.D[所形成的透光圆面是由于全反射造成的,如图甲所示,圆面的边缘处是光发生全反射的位置,即i=C. 若光源向上移动,只能导致透光圆面越来越小,所以光源只能向下移动•如图乙所示, 取时间为t,则透光圆面扩大的距离为s=vt. 设这段时间内,光源下移的距离为L,由几何关系可得L=T"V~=vtcotC,由上面的表 tanC 达式可知vcotC为定值,L与t成正比例关系,满足匀速运动条件,所以,光源应向下匀速运动.] 5. A [根据折射率定义有,sin/1= 解得: n二扌.] 1 6.C[由sinC=*得C-42°可知光线首先发生全反射,作出光路图如图所示,由图中几何关系,可得rtan60=(R+r)tan30°故R=2r.] 7.B[光路图如图所示,此棱镜的临界角为C,则sin C=n=爭所以C=45°光线仏二孑,所以a45°故光线离 在AB面上发生全反射,又因为 n=影=卩所以sin 由上图可知B项正确.] 9. (1)2⑵能 0 EF弧面上时恰好发生全反射,由全反射的条件可知 解析⑴如图所示,单色光照射到 C=45。 ① 由折射定律得n=警呂② sinC 联立①②式解得n=”: ;2③ (2)当入射光向N端移动时,光线在 10/3" EF面上的入射角将增大,所以能产生全反射. 解析当光线在水面发生全反射时, 当光线从左侧射入时,由折射定律 联立①②式,代入数据可得sin i 有sinC=—①n sina —T7=谄 sin2-C _^7 a=3. d 「+一n2-1 解析根据题述,光路如图所示,图中S点为圆形发光面边缘上一点, 由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定,当入射角大于临界角C时, 光线就不能射出玻璃板了•图中“如C"翳,而sinC=n,则 cosC=寸'〔,所以Ar=—.故所贴纸片的最小半径R=r+&=r+t^-. nn—1n—1 12.H>h>(3—1)H 解析设点光源S通过平面镜所成像为S',如图,反射光线能照亮全部液面,入射角 C,C为全反射临界角 sinC=1/n=1/2C=30° tan0=(L/2)/(H+h)
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