專題16J光的折射和全反射

國練基礎

1.在觀察光的全反射實驗中，用激光筆從A點照射半圓形玻璃磚的圓心。點，發(fā)現有。3、0c兩條細光

束。當入射光束49繞。點順時針轉動小角度仇OB,0c也會隨之轉動。則（）

6。\O

A.光束0B順時針轉動的角度大于eB.光束0C逆時針轉動的角度小于，

C.光束逐漸變亮D.光束0C逐漸暗

2.某透明均勻介質的截面圖如圖所示，直角三角形的直角邊8C與半圓形的直徑重合，ZACB=30°,半

圓形的半徑為R,一束光線從E點射人介質，其延長線過半圓形的圓心O,且E、。兩點距離為凡己知

光線在E點的折射角為30。，真空中的光速為c,則光線在該透明均勻介質中運動的時間為（）

6R同

【答案】A

3.一圓柱形透明介質放在水平地面上，其橫截面如圖所示，。點為圓心，直徑8c豎直，右側半圓面鍍銀。

一光線從A點水平向右射入介質，光線在A點的入射角為。=60，在鍍銀處發(fā)生一次反射后射出介質，且

射出時光線水平向左，則該介質的折射率為（）

A.72B.GC.2A/3D.272

4.如圖所示為一束太陽光射到截面為六角形的冰晶上時的光路圖，“、6為其折射出的光線中的兩種單色

光，下列說法不正確的是（）

A.在冰晶中，。光的傳播速度較大

B.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，。光的相鄰條紋間距較大

C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，。光的臨界角較小

D.用同一裝置做單縫衍射實驗，。光的中央亮條紋更寬

【答案】B

5.如圖所示，空氣中有一折射率為近的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90。，半徑為R的扇形043,一

束平行光平行于橫截面，以45。入射角射到上，不透光，若考慮首次入射到圓弧A8上的光，則

上沒有光透出的部分的弧長為（）

A.—兀RB.—兀RC.—兀RD.—乃R

64312

二、多選題

6.夏季常出現如圖甲所示的日暈現象，日暈是太陽光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的。如

圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、6為其折射出的光線中的兩種單色光，比較。、

b兩種光，下列說法正確的是（）

甲乙

A.。光的頻率比6光的低

B.在冰晶中，6光的傳播速度比a光的大

C.用同一裝置做雙縫干涉實驗時，b光相鄰亮條紋的間距比a光的大

D.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，。光的臨界角比b光的大

三、解答題

7.如圖所示，一塊玻璃磚的橫截面為三角形A8C與半圓的組合體，半圓的半徑為R,三角形的斜邊AC

正好是半圓的半徑的三倍，。點為圓心，8=30。。一束單色光從尸點射向圓心。，/尸。4=60。已知玻璃

磚的折射率〃=V2，求：

（1）該光束在面上能否發(fā)生全反射；

（2）光從玻璃磚射出后的光線與人射光尸。間的夾角。

8.圖（一）是我國宇航員王亞平太空授課時“玩水球”，水滴在完全失重環(huán)境下成為一透明的球體，當太阻

光照射到“水球”上時，光會被折射和反射而形成彩虹。如圖（二）為某均勻透明球形液滴的截面圖，圓心

。在球心上。球半徑為R。一束光從空中（看作真空）平行直徑AOB射到圓上的C點，入射角i=60。，該

光射入球內經過一次反射后從。點再次平行AOB折射向空中。求：

（1）液滴對該光的折射率

（2）該光從C點射入液滴經一次反射從。點射出在液滴內傳播的時間人（光在真空中的傳播速度為c）

圖（一）

9.如圖所示，一個半徑為r的圓木板靜止在某種液體的表面，在圓木板圓心。的正下方//=石廠處有一點

光源S,已知液體的折射率〃=應，求：

（1）沿圓木板邊緣出射的折射光線的折射角；

（2）將點光源S豎直向上移動多少距離后，水面上方恰好看不到S發(fā)出的光。

Or

10.某種材料制成的透明磚的截面如圖所示，A8CD部分是以。為圓心、半徑分別為R和2R的;圓弧。

一束光線從E點垂直于端面A8入射，在圓弧上恰好發(fā)生全反射并由。點射出。已知光在真空中傳播

的速度為c、求：

（1）透明磚對光束的折射率；

（2）光束在透明磚中傳播的時間（不考慮。點的反射光）。

國練提升

1.（2022?廣東?鹽田高中高三階段練習）光纖通信采用的光導纖維由內芯和外套組成，其側截面如圖所示，

一復色光以一定的入射角（加））從軸心射入光導纖維后分為八6兩束單色光，下列說法不E題的是（）

A.內芯材料中。的折射率比對b的折射率小

B.入射角，由0。逐漸增大時，。單色光全反射現象先消失

C.從空氣射入光導纖維，a、萬單色光的波長都變長

D.在內芯介質中a單色光的傳播速度比b單色光大

2.（2022?山西?晉城市第一中學校高三階段練習）如圖是在高山湖泊邊拍攝的一張風景照片，湖水清澈見

底，近處湖面水下的景物（石塊、砂礫等）都看得很清楚，而遠處則只看到對岸山峰和天空彩虹的倒影,

水面下的景物則根本看不到。下列說法中正確的是（）

A.遠處山峰的倒影非常清晰，是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了全反射

B.遠處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，可能發(fā)生了全反射，所以看不見

C.近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光強而折射光弱，因此有較多的能量射出水面

而進入人眼睛中

D.光線由水射入空氣，光的波速變大，波長變小

3.（2022?江蘇南通.高三開學考試）下列說法中正確的是（）

A.全息照片往往用激光來拍攝，是利用了激光的相干性

B.光的雙縫干涉實驗中，在光屏上的某一位置，會時而出現明條紋、時而出現暗條紋

C.水中的氣泡看起來特別明亮，是因為光從氣泡射向水時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故

D.為減少光學元件的反射損失，在光學元件表面涂上一層增透膜，其厚度應為這種光在該材料中波長的J

4.（2022.河北滄州.高三開學考試）如圖所示，柱狀光學器件橫截面為等腰梯形，AB邊長為d,8邊長為

3d,AE=；AD,底角為45。。一束細激光從E點垂直面入射，器件介質對激光的折射率為百。已知

激光在真空中的傳播速度為c,則這束激光從射入到第一次從器件中射出在器件中經歷的時間為（）

5.（2022?河北唐山?高三階段練習）如圖所示，一束單色光以入射角”60從半圓形玻璃磚的A點入射,

經一次折射后，恰好在半圓形玻璃磚的8點發(fā)生全反射，半圓形玻璃磚的折射率為（）

C.73D.2

6.（2022?湖南.長沙市明德中學高三開學考試）如圖所示，一束含有兩種頻率的復色光斜射向一塊厚玻璃

磚，玻璃磚的另一面涂有水銀，光線經折射、反射、再折射后從玻璃磚入射面一側射出，分成了兩束單色

光a和氏則下列說法正確的是（）

A.a,b兩束出射光不會是平行的

B.用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，。光條紋間距小于b光條紋間距

C.在玻璃磚中。光的速度比6光的速度小

D.若將該復色光從玻璃磚斜射向空氣中，逐漸增大光在玻璃中的入射角，則在空氣中的折射光，b光最

先消失

7.(2022?湖北.鄂南高中高三期中)如圖所示為某種材料做成的透明球體放置在真空中，。為球心，半徑

為R。距離球心。為0.5R的A點有一點光源，能向各個方向發(fā)出某種單色光。從A點發(fā)出垂直O(jiān)A發(fā)射的

某條光線。經過球面發(fā)生三次全反射后能回到A點。透明球體對該色光的折射率〃=2,光在真空中的光

速為c,求：

(1)該色光對透明球體的臨界角C；

(2)光線。從發(fā)出到回到A的時間才。

8.(2022?四川雅安?模擬預測)如圖所示，一塊上下表面平行的玻璃磚，橫截面為直角三角形ABC,斜邊

AC長度為/,ZACB=60°=一光線從AB邊的。點以平行于斜邊AC的方向射入玻璃磚，光線經BC邊反

射后垂直AC邊射出玻璃磚。已知真空中的光速為c。求：

(1)玻璃磚的折射率；

(2)若光線可在邊平行移動，則光線從邊出射時，在玻璃磚中傳播的最短時間？

國練真題

一、單選題

1.（2022?遼寧?高考真題）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。2021年12月，在中國空

間站“天宮課堂”的水球光學實驗中，航天員向水球中注入空氣形成了一個內含氣泡的水球。如圖所示，若

氣泡與水球同心，在過球心。的平面內，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（）

A.此單色光從空氣進入水球，頻率一定變大

B.此單色光從空氣進入水球，頻率一定變小

C.若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射

D.若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在〃處一定發(fā)生全反射

2.（2022?浙江.高考真題）如圖所示，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環(huán)境下，往大水

球中央注入空氣，形成了一個空氣泡，氣泡看起來很明亮，其主要原因是（）

A.氣泡表面有折射沒有全反射

B.光射入氣泡衍射形成“亮斑”

C.氣泡表面有折射和全反射

D.光射入氣泡干涉形成“亮紋”

二、解答題

3.（2022?重慶?高考真題）如圖所示，水面上有一透明均質球，上半球露出水面，下半球內豎直中心軸上

有紅、藍兩種單色燈（可視為點光源），均質球對兩種色光的折射率分別為〃紅和4。為使從光源照射到上

半球面的光，都能發(fā)生折射（不考慮光線在球內反射后的折射），若紅燈到水面的最大距離為七,

（1）求藍燈到水面的最大距離；

（2）兩燈都裝在各自到水面的最大距離處，藍燈在紅燈的上方還是下方？為什么？

4.(2022?江蘇?高考真題)如圖所示，兩條距離為。的平行光線，以入射角。從空氣射入平靜水面，反射

光線與折射光線垂直，求:

(1)水的折射率〃；

(2)兩條折射光線之間的距離乩

5.(2022.河北.高考真題)如圖，一個半徑為R的玻璃球，。點為球心。球面內側單色點光源S發(fā)出的一

束光在A點射出，出射光線48與球直徑SC平行，8=30。。光在真空中的傳播速度為c。求:

(i)玻璃的折射率;

(ii)從S發(fā)出的光線經多次全反射回到S點的最短時間。

6.(2022?湖北?高考真題)如圖所示，水族館訓練員在訓練海豚時，將一發(fā)光小球高舉在水面上方的A位

置，海豚的眼睛在8位置，A位置和8位置的水平距離為d,A位置離水面的高度為:乩訓練員將小球向

左水平拋出，入水點在8位置的正上方，入水前瞬間速度方向與水面夾角為。。小球在A位置發(fā)出的一束

光線經水面折射后到達B位置，折射光線與水平方向的夾角也為乩

4

已知水的折射率〃=§,求：

(1)tan。的值；

(2)8位置到水面的距離

7.(2022?廣東?高考真題)一個水平放置的圓柱形罐體內裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面

如圖所示。一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內壁向上移動，它所發(fā)出的光束始終指向圓心。點。當光

束與豎直方向成45。角時，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c,

求液體的折射率”和激光在液體中的傳播速度Vo

P

8.(2022?全國?高考真題)光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工作原理示意圖如圖

所示。圖中A為輕質絕緣彈簧，C為位于紙面上的線圈，虛線框內有與紙面垂直的勻強磁場；M為置于平

臺上的輕質小平面反射鏡，輕質剛性細桿。的一端與M固連且與鏡面垂直、另一端與彈簧下端相連，尸。

為圓弧形的、帶有均勻刻度的透明讀數條，尸。的圓心位于M的中心。使用前需調零:使線圈內沒有電流通

過時，M豎直且與紙面垂直；入射細光束沿水平方向經PQ上的。點射到M上后沿原路反射。線圈通入電

流后彈簧長度改變，使M發(fā)生傾斜，入射光束在M上的入射點仍近似處于P2的圓心，通過讀取反射光射

到PQ上的位置，可以測得電流的大小。已知彈簧的勁度系數為匕磁場磁感應強度大小為8,線圈C的匝

數為N。沿水平方向的長度為/,細桿。的長度為d,圓弧尸。的半徑為r,rd,“遠大于彈簧長度改變

量的絕對值。

(1)若在線圈中通入的微小電流為/,求平衡后彈簧長度改變量的絕對值Ax及尸。上反射光點與。點間的

弧長s；

(2)某同學用此裝置測一微小電流，測量前未調零，將電流通入線圈后，尸2上反射光點出現在。點上方，

與。點間的弧長為電、保持其它條件不變，只將該電流反向接入，則反射光點出現在。點下方，與。點

間的弧長為S2。求待測電流的大小。

p