届高三高考物理复习知识点总结复习卷光的折射全反射光的色散.docx
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届高三高考物理复习知识点总结复习卷光的折射全反射光的色散
光的折射 全反射 光的色散
1.(多选)如图所示,空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置;一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束,从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。
下列说法正确的是( )
A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E.第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧
2.(多选)(2019·武汉模拟)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向E点,并偏折到F点。
已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BM的中点,则( )
A.该三棱镜对该单色光的折射率为
B.光在F点发生全反射
C.光从空气进入棱镜,波长变短
D.从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行
E.从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°
3.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.此介质的折射率等于1.5
B.此介质的折射率等于
C.当光线从介质射向真空中时,入射角大于45°时可发生全反射现象
D.当光线从介质射向真空中时,入射角小于30°时可能发生全反射现象
E.光进入介质后波长变短
4.(多选)水下一点光源,发出a、b两单色光。
人在水面上方向下看,水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出,Ⅱ区域只有a光射出,如图所示。
下列判断正确的是( )
A.a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时,a光的折射角小
B.在真空中,a光的波长大于b光的波长
C.水对a光的折射率大于对b光的折射率
D.水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E.水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
5.(多选)如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线。
则( )
A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B.在真空中,a光的波长小于b光的波长
C.在真空中,a光的波长大于b光的波长
D.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
E.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失
6.(2019·湖北八校二模)如图所示,若实心玻璃柱长L=40cm,宽d=4cm,玻璃的折射率n=
,一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入,则光最多可以在玻璃柱中反射________次;光在玻璃柱中传播的最长时间为________(保留两位有效数字,已知光在真空中传播速度c=3.0×108m/s)。
7.现要估测一矩形玻璃砖的折射率n,给定的器材有:
待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。
实验时,先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记,再将玻璃砖平放在白纸上,沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD,再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置,使O点与直线CD相交,并在白纸上记下点O、M的位置,如图所示,然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察,调整视线方向,直到O点的像与M点的像重合,再在AB直线上插上大头针,使大头针挡住M、O的像,记下大头针P点的位置。
(1)请在原图上作出光路图;
(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为:
n=________(用字母P和图中已知线段字母表示)。
8.(2019·泰安二模)如图为用一个折射率为n=
的透明介质做成的四棱柱的横截面图,其中∠A=∠C=90°,∠B=60°。
现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上,请回答下列问题:
(1)画出完整的光路图,确定射出的光线。
(标注好角的度数)
(2)为实现上述光路,该透明介质的折射率取值应该在什么范围?
9.(2019·信阳市模拟)如图所示,半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上,一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面,OB与竖直方向夹角为60°,经两次折射后,出射光线与BO连线平行,求:
(1)玻璃的折射率;
(2)光射在圆筒侧面C点到半球下表面的距离CD。
10.(2019·郑州二模)如图所示,ABCD是某种透明材料的截面,AB面为平面,CD面是半径为R的圆弧面,O1O2为对称轴,一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点,刚好发生全反射。
已知单色光在AB面上入射角α的正弦值为
,DO2⊥CO2,透明材料对单色光的折射率为
,光在真空中传播速度为c,求:
(1)O1O2与O2E的夹角θ的大小;
(2)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射)。
(结果可以用根号表示)
答案
1.(多选)如图所示,空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置;一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束,从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。
下列说法正确的是( )
A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E.第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧
ACD [光线从第一块玻璃板的上表面射入,在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据光路可逆性知,光在第一块玻璃板下表面一定有出射光,同理,在第二个玻璃板下表面也一定有出射光,A正确,B错误;因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据光路可逆性知,下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等,即两光线平行,所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行,C正确;光线在玻璃板中发生偏折,由于折射角小于入射角,可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧,D正确;蓝光的频率大于红光的频率,所以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率,故蓝光的偏折程度大,出射光线中蓝光在红光的左侧,E错误。
]
2.(多选)(2019·武汉模拟)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向E点,并偏折到F点。
已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BM的中点,则( )
A.该三棱镜对该单色光的折射率为
B.光在F点发生全反射
C.光从空气进入棱镜,波长变短
D.从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行
E.从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°
ACE [在E点作出法线可知入射角为i=60°,折射角为r=30°,由折射定律可知折射率n=
=
,A正确;由sinC=
可知全反射的临界角大于30°,由光路可知,在边BM上的入射角等于30°,小于全反射的临界角,故不会发生全反射,B错误;根据公式n=
=
=
,得λ介=
,可知光从空气进入棱镜,波长变短,C正确;三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折,不会与入射到E点的光束平行,D错误;从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i-r)=60°,E正确。
]
3.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。
下列说法中正确的是( )
A.此介质的折射率等于1.5
B.此介质的折射率等于
C.当光线从介质射向真空中时,入射角大于45°时可发生全反射现象
D.当光线从介质射向真空中时,入射角小于30°时可能发生全反射现象
E.光进入介质后波长变短
BCE [由题图及折射率定义得,n=
=
,选项A错,B对;当光线从介质射向真空中时,发生全反射的临界角C满足sinC=
,解得C=45°,即入射角大于等于45°时可发生全反射现象,选项C对,D错;光进入介质后光速变小,而频率不变,由λ=
知,选项E对。
]
4.(多选)水下一点光源,发出a、b两单色光。
人在水面上方向下看,水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出,Ⅱ区域只有a光射出,如图所示。
下列判断正确的是( )
A.a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时,a光的折射角小
B.在真空中,a光的波长大于b光的波长
C.水对a光的折射率大于对b光的折射率
D.水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E.水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
ABE [根据题述可知.b光发生全反射的临界角较小,由sinC=
可知,水对b光的折射率较大,对a光的折射率较小,a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时,a光的折射角小,A正确,C错误;由折射率随光的频率的增大而增大可知,a光的频率较小,波长较长,B正确;水下b光能射到题图中Ⅱ区域,由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射,Ⅱ区域只有a光射出,D错误;水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域,由于发生了全反射,不能射出水面,E正确。
]
5.(多选)如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线。
则( )
A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B.在真空中,a光的波长小于b光的波长
C.在真空中,a光的波长大于b光的波长
D.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
E.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失
ABE [通过题图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度,玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率,选项D错误;a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长,选项B正确,C错误;由n=
知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,选项A正确;入射角增大时,折射率大的光线首先发生全反射,a光首先消失,选项E正确。
]
6.(2019·湖北八校二模)如图所示,若实心玻璃柱长L=40cm,宽d=4cm,玻璃的折射率n=
,一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入,则光最多可以在玻璃柱中反射________次;光在玻璃柱中传播的最长时间为________(保留两位有效数字,已知光在真空中传播速度c=3.0×108m/s)。
[解析] 光束进入玻璃柱,在玻璃柱壁恰好发生全反射时,在玻璃柱中反射的次数最多,所用的时间最长。
临界角C满足sinC=
,解得C=60°,
光路如图所示,
设在玻璃柱壁上两次反射之间沿轴线前进的距离为x,则x=dtanC=6.93cm,光束从进入到第一次反射沿轴线前进
=3.47cm,
所以N-1=
=
=5.27,
光最多可以在玻璃柱中反射N=6次;
光在玻璃柱中传播的最长距离s=
=
m=0.46m,
光在玻璃柱中传播的最长时间t=
=
s=1.8×10-9s。
[答案] 6 1.8×10-9s
7.现要估测一矩形玻璃砖的折射率n,给定的器材有:
待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。
实验时,先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记,再将玻璃砖平放在白纸上,沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD,再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置,使O点与直线CD相交,并在白纸上记下点O、M的位置,如图所示,然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察,调整视线方向,直到O点的像与M点的像重合,再在AB直线上插上大头针,使大头针挡住M、O的像,记下大头针P点的位置。
(1)请在原图上作出光路图;
(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为:
n=________(用字母P和图中已知线段字母表示)。
[解析]
(1)调整视线方向,当O点的像和M点的像重合时,从O点发出的光线经玻璃砖折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合。
在观察的一侧插上大头针,使大头针挡住M、O的像,则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点,如图所示。
(2)折射率n=
=
=
。
[答案]
(1)光路图见解析
(2)
8.(2019·泰安二模)如图为用一个折射率为n=
的透明介质做成的四棱柱的横截面图,其中∠A=∠C=90°,∠B=60°。
现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上,请回答下列问题:
(1)画出完整的光路图,确定射出的光线。
(标注好角的度数)
(2)为实现上述光路,该透明介质的折射率取值应该在什么范围?
[解析]
(1)光路图如图所示。
(2)为满足和原光路图相一致,即必须满足在CD边能发生折射,AB边发生全反射
即临界角30° 由n= 可得, ≤n< ≤n<2。 [答案] (1)见解析 (2) ≤n<2 9.(2019·信阳市模拟)如图所示,半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上,一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面,OB与竖直方向夹角为60°,经两次折射后,出射光线与BO连线平行,求: (1)玻璃的折射率; (2)光射在圆筒侧面C点到半球下表面的距离CD。 [解析] (1)作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示。 根据折射定律可知 n= = 根据几何关系可知β=60° 则有α=θ=30°,所以n= 。 (2)根据以上几何关系可知2 cos30°=R,tan60°= ,解得 = R。 [答案] (1) (2) R 10.(2019·郑州二模)如图所示,ABCD是某种透明材料的截面,AB面为平面,CD面是半径为R的圆弧面,O1O2为对称轴,一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点,刚好发生全反射。 已知单色光在AB面上入射角α的正弦值为 ,DO2⊥CO2,透明材料对单色光的折射率为 ,光在真空中传播速度为c,求: (1)O1O2与O2E的夹角θ的大小; (2)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射)。 (结果可以用根号表示) [解析] 本题通过直线和曲线界面的组合考查光的折射和反射问题。 (1)由折射定律有n= , 可得r=30°, 光在圆弧面上E点刚好发生全反射,因此 有sinC= = , 临界角C=60°, 由几何关系可知r+θ=C, θ=30°。 (2)由几何关系知O1E=R,光在E点的反射光线EF平行于AB,则EF=Rsin45°-Rsin30°, EF= , 光在材料中传播的速度为v= = c, 因此材料中传播时间为t= , t= 。 [答案] (1)30° (2)
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- 三高 物理 复习 知识点 总结 折射 全反射 色散
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