2017-2018学年高中物理课时跟踪检测（十三）光的全反射教科版选修3-4

课时跟踪检测(十三) 光的全反射

1．已知水晶的折射率为1.55，水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，则下列说法正确的是( )

A．酒精相对水晶来说是光疏介质，相对水来说是光密介质 B．光在水中的传播速度比在水晶中的大 C．介质的折射率和介质的密度有关

D．因为水晶的密度大，所以水晶相对于任何介质都是光密介质

2．如图1所示为光线由空气进入全反射玻璃棱镜、再由棱镜射入空气的光路图。指出哪种情况是可以发生的( )

图1

3．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它也随你靠近而后退，对此现象解释正确的是 ( )

A．出现的是“海市蜃楼”，是由光的折射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉 C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射 D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射

4．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2所示。方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜。如图3所示为两棱镜的四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是( )

图2

图3

5.如图4所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c。下列说法中正确的是( )

图4

A．从玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角 B．玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率

C．经同一双缝所得干涉条纹，a光条纹宽度小于b光条纹宽度 D．在玻璃中，a光的速度等于b光的速度

6. (重庆高考)如图5所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出部分的弧长为( )

图5

1

A.πR 61

C.πR 3

1B.πR 4D.5

πR 12

7.如图6所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB。

图6

(1)求介质的折射率。

(2)折射光线中恰好射到M点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射。

8.一足够深的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图7所示。求：

图7

(1)这种液体的折射率； (2)液体表面亮斑的面积。

答 案

1．选AB 根据光疏介质和光密介质的概念可判定A是正确的；由n＝可知介质的折射

cv率越大，光在介质中的速度越小，水的折射率小于水晶的，所以光在水中的传播速度比在水晶中的大，所以B对；介质的折射率和介质的密度没有必然的联系，C、D错。

2．选A 光线垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A正确。

3．选D 在太阳光照射下，地表温度升高，地面附近空气的折射率变小，光发生全反射，D正确。

4．选B 四个选项产生光路效果如图所示。

则可知B项正确。

5．选B 从玻璃射向空气，从图可以看成，b单色光最先达到90°，最先发生全反射，所以a光的临界角大于b光的，A选项错误；据折射率n＝1/sin C可知，a光的临界角较大，则a光的折射率较小，B选项正确；折射率较大的光，对应的波长较小，a光波长较大，所以发生双缝干涉时，a光的干涉条纹较宽，C选项错误；据n＝c/v，a光折射率较小，所以

a光传播速度较大。

6．选B 本题考查光的折射与全反射，意在考查考生综合应用数学知识，正确作出几何光路图解决几何光学问题的能力。作出如图所示的几何光路图，其中N点为从O点入射的折射光线，故圆弧NB段没有光sinisin45°线从AB圆弧射出，由折射定律＝n可知＝2，即∠BON＝

sinrsin∠BON1

30°。若在圆弧AB上的M点，折射光线发生了全反射，由sinC＝可得C＝45°，由几何关

n15°＋30°

系则有∠AOM＝90°－45°－30°＝15°，所以圆弧AB上有光透出的长度为s＝

360°1

×2πR＝πR，正确选项为B。

4

7．解析：(1)由题意画出光路图如图所示，可得入射角i＝60°，折射角r＝30°，由折射定律可得此介质的折射率为

n＝

sin isin 60°

＝＝3 sin rsin 30°

(2)由题意画出恰好经过M点的折射光线如图所示，可得出此时射向M点的入射角为 180°－30°－90°－30°＝30°。

131

全反射的临界角sin C＝＝>sin 30°＝，

n32故不能发生全反射。 答案：(1)3 (2)不能

8．解析：(1)由于反射光线与折射光线的夹角为105°；入射角i＝30°，则折射角rsin r＝45°，n＝＝2。

sin i12

(2)设亮斑的半径为R，sin C＝＝，C＝45°。

n2所以亮斑的半径R＝H，光斑面积S＝πR＝πH。 答案：(1)2 (2)πH

2

2

2