当前位置：首页 > 2011届高考物理第一轮复习同步训练题57
贵州省普安一中2011届高三物理一轮复习同步练习57：
光的折射、全反射
1．2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖 授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯．高锟在“有 关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性的成就．若光导纤维是由 内芯和包层组成，下列说法正确的是 A．内芯和包层折射率相同，折射率都大 B．内芯和包层折射率相同，折射率都小 C．内芯和包层折射率不同，包层折射率较大 D．内芯和包层折射率不同，包层折射率较小
解析：为了使光线不射出来，必须利用全反射，而发生全反射的条件是光从折射率 较大的光密介质进入折射率较小的光疏介质．且入射角大于等于临界角，因此，内 芯的折射率应大于包层的折射率，故选项D正确． 答案：D
2．(2009·广东高考)在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹．彩虹 是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的．光的折射发生在两种不 同介质的________上，不同的单色光在同种均匀介质中________不同． 答案：界面 折射率
3．(2009·山东高考)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆 柱形玻璃杯，图13－1－10所示为过轴线的截面图，调整 入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射．已 4
知水的折射率为，求sinα的值．
3解析：当光线在水面发生全反射时，有 sinC①
当光线从左侧射入时，由折射定律有
sinα
＝n ② πsin?－C?
2联立①②式，代入数据可得sinα＝答案：
7 3
7. 3＝
( )
1
n
4.折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A 端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B 端射出，如图13－1－11所示，求： (1)光在A面上入射角的最大值．
(2)若光在纤维中恰能发生全反射，由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？ 解析：
(1)光路图如右图所示，要在纤维中发生全反射， 1
其临界角C有sinC＝n 折射角θ2＝90°－C
n2－11
所以cosθ2＝，sinθ2＝
nn由折射定律：sinθ1＝nsinθ2＝n2－1 θ1＝arcsinn2－1.
c
(2)光在纤维中传播的速度v＝(c为光在真空中传播的速度)
n光在沿纤维轴线方向上的速度分量 vc
v1＝vcosθ2＝n＝2
nLn2L
所用时间：t＝＝. cv1
n2L
答案：(1)arcsinn－1 (2) c
25．(2009·海南高考)如图13－1－12所示，一透明半圆柱体折射率为n＝2，半径为R， 长为L.一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出．求该 部分柱面的面积S.
图13－1－12
解析：半圆柱体的横截面如图所示，OO′为半径．设从A 点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有 1 sinθ＝n
式中，θ为全反射临界角．由几何关系得 ∠O′OB＝θ
S＝2RL·∠O′OB 代入题所给条件得 π S＝RL.
3π
答案：RL
3
6．如图13－1－13所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角出液口的安全情况．已 知池宽为L，照明灯到池底的距离为H，若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入 HL某种液体，当液面高为时，池底的光斑距离出液口. 24
图13－1－13
2
(1)试求：当液面高为H时，池底的光斑到出液口的距离x.
3
(2)控制出液口缓慢地排出液体，使液面以vh的速率匀速下降，试求池底的光斑移动 的速率vx.
解析：(1)作出光路图如图所示． 由几何关系知： x＋lL
＝① hH由折射定律： Ll
＝n·2222 L＋Hl＋hHL
代入h＝、l＝得：
24L2＋4H2n＝
L2＋H2联立①②③式得x＝
③
②
L·h. 2H
L2当h＝H时，解得x＝. 33
LL(2)由x＝·h知，Δx＝·Δh，则
2H2H
ΔxLΔhL＝·，即vx＝·v. Δt2HΔt2HhLL答案：(1) (2)·v
32Hh
7．(2010·苏南模拟)一台激光器，它的功率为P，如果它发射出的单色光在空气中的波 长为λ.
(1)它在时间t内辐射的光能为__________，如果已知这束单色光在某介质中的传播 速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为__________． (2)由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为 信息高速传输的载体．要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能 从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少 应为多大？
解析：(1)激光器t时间内发出的光能W＝Pt vc1
由n＝v，sinC＝n，则C＝arcsinc. (2)设激光束在光导纤维端面的入射角为i，折射角为r，折射 光线射向侧面时的入射角为i′，折射角为r′，如图所示． 由折射定律：n＝
sini
， sinr
由几何关系：r＋i′＝90°，sinr＝cosi′. 由全反射临界角的公式： 1sini′＝n， cosi′＝
11－2， n
要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有i＝r′＝90°，sini＝1.故 sinisinin＝＝＝sinrcosi′
111－2n
，
解得n＝2，故光导纤维的折射率至少应为2. v
答案：(1)Pt arcsinc (2)2
8.如图13－1－14所示为用某种透明材料制成的一块柱体 1形棱镜的水平截面图，FD为圆周，圆心为O，光线从
4AB面入射，入射角θ1＝60°，它射入棱镜后射在BF面 上的O点并恰好不从BF面射出． (1)画出光路图；
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