课时跟踪检测(四十三) 光的折射 全反射
高考常考题型：选择题＋计算题
1．(2012·北京高考)一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的( )
A．速度变慢，波长变短
B．速度不变，波长变短
C．频率增高，波长变长
D．频率不变，波长变长
2．如图1所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( ) 图1
A．减弱，紫光 B．减弱，红光
C．增强，紫光 D．增强，红光
3. (2012·唐山模拟)某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A、B不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入，并从另一面射出，如图2所示。由此我们可以知道( )
A．在同种介质中，A光的波长比B光的波长长 图2
B．从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的小
C．A、B两种光在水中的速度一样大
D．A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射
4．光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图3所示，其中内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，下列说法正确的是( )
A．内芯和外套的折射率应满足n1＞n2
B．内芯和外套的折射率应满足n1＜n2 图3
C．从左端面入射的光线，其入射角θ必须大于某值，全部光才能被传导
D．从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，全部光才能被传导
5．(2012·安徽六校联考)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是( )[中|国教|育出|版网][ ]
A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小
B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小
C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大
D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大
6.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图4所示，下列说法正确的是( )
A．单色光1的波长小于单色光2的波长
B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 图4
C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
7．(2012·广西模拟)一束红、紫两色的混合光，从某种液体射向空气，当研究在界面上发生折射和反射现象时，可能发生的情况是下图中的( )
图5
8．(2011·全国高考)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图6中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )
图6
A．紫光、黄光、蓝光和红光 B．紫光、蓝光、黄光和红光
C．红光、蓝光、黄光和紫光 D．红光、黄光、蓝光和紫光
9．(2012·浙江五校联考)如图7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折射的光线恰好平行于OB，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( ) 图7
A.，不能发生全反射 B.，能发生全反射
C.，不能发生全反射 D.，能发生全反射
10. (2013·淄博模拟)某种透明物质制成的直角三棱镜ABC，折射率为n，角A等于30°。一细束光线在纸面内从O点射入棱镜，如图8所示，当入射角为θ1时，发现刚好无光线从AC面射出，光线垂直于BC面射出。求：
(1)透明物质的折射率n。
(2)光线的入射角θ1。(结果可以用θ1的三角函数表示) 图8
11．(2012·陕西师大附中模拟)如图9所示，ABC是三棱镜的一个截面，其折射率为n＝1.5。现有一细束平行于截面的光线沿MN方向射到棱镜的AB面上的N点，AN＝NB＝2 cm，入射角的大小为θ1，且sin θ1＝0.75。已知真空中的光速c＝3.0×108 m/s，求：
(1)光在棱镜中传播的速率；
(2)此束光进入棱镜后从棱镜射出的方向和位置。 图9
(不考虑AB面的反射)
12. (2012·洛阳五校联考)DVD光盘由塑料保护层和信息记录层组成。如图10所示，激光束以入射角θ1从空气入射到厚度为d、折射率为n的塑料保护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效获取信息。
(1)写出sin θ1应当满足的关系式； 图10
(2)在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度l(l＝a＋2b)，可采取哪些措施？(答出三条措施)
答 案
课时跟踪检测(四十三) 光的折射 全反射
1．选A 根据光的折射特点，在折射过程中频率不变，由公式v＝，玻璃的折射率比空气的大。所以由空气进入玻璃时，速度变慢，由λ＝可知光的波长变短，所以选项A正确。
2．选C 入射点由A向B移动，入射角增大，反射光强度增强，可见光中紫光折射率最大，由sin C＝知，紫光临界角最小，最先发生全反射，故紫光先在光屏上消失，C项正确。
3．选AD 由图可知，B光折射率较大，B光的频率大。在同种介质中，A光的波长比B光的波长长，选项A正确；从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的大，选项B错误；A、B两种光在水中的速度，A光较大，选项C错误；由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射，选项D正确。
4．选AD 光纤通信是利用光的全反射原理来工作的，光只有从光密介质进入光疏介质中时，才能发生全反射，因而内芯和外套的折射率应满足n1＞n2。从图中看由左端面入射的光线，其入射角越小，进入介质后，在n1与n2的界面上入射角越大，越易发生全反射，故A、D对。
5．选D 光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d，光的临界角为C，则光能够照亮的水面面积大小为S＝π(dtan C)2，可见，临界角越大，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项D正确。
6．选AD 由图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单色光2的，A项对；由n＝知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B、C项都错；由sin C＝及单色光1的折射率大知，D项对。
7．选C 在同种液体中，紫光的折射率较大，所以当它们从某种液体射向空气并且入射角相同时，紫光的折射角较大，选项A错误；根据临界角公式C＝arcsin可知，紫光的折射率较大，临界角较小，紫光更容易发生全反射，而选项B中的红光首先发生了全反射，所以可排除；两种色光在界面处都要发生光的反射，所以选项D也可排除，故选项C正确。
8．选B 作出a、b、c、d四条光线第一次折射时的法线，可知其折射率大小关系为na＞nb＞nc＞nd，则它们可能依次是紫光、蓝光、黄光和红光，所以本题只有选项B正确。
9.选A 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示，由图可知，介质的折射率n＝＝；因为sin 30°＝＜＝＝sin C，所以折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，选项A正确。
10．解析：(1)由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面从棱镜射出，光路图如图所示。
设该透明物质的临界角为C，由几何关系可知
C＝θ3＝θ4＝60°，sin C＝1/n，
解得n＝。
(2)由几何关系得：θ2＝30°
由折射定律n＝
sin θ1＝
所以θ1＝arcsin
答案：(1) (2)arcsin
11．解析：(1)光在棱镜中传播的速率
v＝c/n＝2.0×108 m/s
(2)设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为θ2，由折射定律，
n＝sin θ1/sin θ2解得θ2＝30°。
显然光线从AB射入棱镜后的折射光线NP平行于底边AC，由图中几何关系可得，光线入射到BC面上入射角θ3＝45°，[
光线从棱镜侧面发生全反射时的临界角为C，则：sin C＝1/n＝2/3＜/2，C＜45°，
所以光线射到棱镜侧面BC时将发生全反射，由图可知光线将沿垂直于底面AC方向由图中Q点射出棱镜。
CQ＝PQ＝AN sin 60°＝ cm。
答案：(1)2×108 m/s (2)见解析
12．解析：(1)由折射定律得n＝，
式中θ2为折射角，sin θ2＝，
解得sin θ1＝
(2)要保证a不变的前提下，减小宽度l，即减小b，由(1)的求解过程得
b2＝，故在θ1和n不变时，减小d，或在θ1和d不变时，增大n，或在n和d不变时，减小θ1。
答案：(1)sin θ1＝ (2)见解析
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