物理光學(xué)折射現(xiàn)象模擬試題一、引言光的折射是光學(xué)中極為重要的基本現(xiàn)象之一，它不僅解釋了我們?nèi)粘Ｉ钪兄T多奇妙的視覺體驗(yàn)，也是理解透鏡成像、光纖通信等現(xiàn)代科技應(yīng)用的基礎(chǔ)。掌握折射定律的內(nèi)涵、理解折射率的物理意義、并能運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題，是中學(xué)物理學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)。本套模擬試題旨在幫助學(xué)習(xí)者鞏固對光的折射現(xiàn)象的理解，提升運(yùn)用折射定律解決實(shí)際問題的能力。二、選擇題(每題只有一個(gè)正確選項(xiàng))1.當(dāng)一束光從空氣斜射入水中時(shí)，下列說法正確的是：A.光的傳播方向一定不變B.光的傳播速度一定變大C.入射角一定大于折射角D.折射光線、入射光線和法線一定在同一平面內(nèi)2.關(guān)于折射率，下列說法中正確的是：A.某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的速度與光在該介質(zhì)中速度之比B.折射率大的介質(zhì)，密度一定大C.光從空氣射入某種介質(zhì)，若入射角增大，則折射角也一定增大，且始終保持入射角大于折射角D.折射率是表征介質(zhì)對光的反射能力強(qiáng)弱的物理量3.如圖所示，一束單色光從介質(zhì)Ⅰ射向介質(zhì)Ⅱ的界面，發(fā)生反射和折射。已知入射角為i，反射角為r，折射角為t。若介質(zhì)Ⅰ的折射率為n1，介質(zhì)Ⅱ的折射率為n2，則下列關(guān)系式一定成立的是：(示意圖提示：界面為一條水平線，上方為介質(zhì)Ⅰ，下方為介質(zhì)Ⅱ，入射光線從左上到右下射向界面，反射光線在界面上方，折射光線在界面下方)A.i=r，n1sini=n2sintB.i=t，n1sinr=n2siniC.i=r，n1sint=n2siniD.i=t，n1sini=n2sinr4.人站在岸邊觀察水中的魚，看到的“魚”的位置與魚的實(shí)際位置相比：A.偏高B.偏低C.在同一位置D.無法確定，取決于觀察角度5.一束白光通過三棱鏡后會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象，形成彩色光帶。這是因?yàn)椋篈.不同顏色的光在真空中的傳播速度不同B.不同顏色的光在三棱鏡中的折射率不同C.不同顏色的光在三棱鏡中的反射情況不同D.三棱鏡吸收了某些顏色的光三、填空題1.光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做光的________。如果光垂直射向兩種介質(zhì)的界面，則光的傳播方向________。2.光在某種介質(zhì)中的傳播速度為v，光在真空中的傳播速度為c，則該介質(zhì)的絕對折射率n=________。某種玻璃的折射率為1.5，它表示光在真空中的傳播速度是光在該玻璃中傳播速度的________倍。3.當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°，此時(shí)的入射角叫做________角。若入射角繼續(xù)增大，將會(huì)發(fā)生________現(xiàn)象。4.如圖所示，一束光線從空氣射入半圓形玻璃磚，O為圓心。若光線在空氣中的入射角為30°，在玻璃磚中的折射角為20°，則玻璃磚對該光的折射率為________（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。若逐漸增大入射角，折射光線的強(qiáng)度將逐漸________，反射光線的強(qiáng)度將逐漸________。(示意圖提示：一個(gè)半圓，直徑在下，圓心為O，一條光線從左上空氣斜射向半圓直徑上的一點(diǎn)，進(jìn)入玻璃磚后向法線偏折)四、作圖題1.如圖所示，一束光從空氣斜射向水面，請?jiān)趫D中畫出反射光線和大致的折射光線，并標(biāo)出反射角r和折射角t。(示意圖提示：一條水平線代表水面，水面上有一條斜向右下的入射光線，與水面交于一點(diǎn)O，過O點(diǎn)有一條垂直于水面的虛線法線)2.如圖所示，已知一條光線從介質(zhì)A斜射入介質(zhì)B后的折射光線，請?jiān)趫D中畫出對應(yīng)的入射光線，并標(biāo)出入射角i（注意：介質(zhì)A的折射率大于介質(zhì)B的折射率）。(示意圖提示：一條豎直線代表兩種介質(zhì)的界面，界面左側(cè)為介質(zhì)A，右側(cè)為介質(zhì)B。界面上有一點(diǎn)O，過O點(diǎn)有一條垂直于界面的虛線法線。一條光線從O點(diǎn)向右下方的介質(zhì)B中射出，是折射光線)五、計(jì)算題1.一束單色光從空氣以60°的入射角射入某種透明液體中，測得折射角為30°。求：(1)該液體的折射率；(2)光在該液體中的傳播速度（已知光在真空中的傳播速度c=3.0×10^8m/s）；(3)若光從該液體射向空氣，發(fā)生全反射的臨界角是多大（結(jié)果用反三角函數(shù)表示或保留一位小數(shù)）？2.一個(gè)人在游泳池岸邊，眼睛距離水面的高度為1.5m，他看到水中有一個(gè)物體，其像在水下1m深處。已知水的折射率為4/3，求物體的實(shí)際深度。六、參考答案與解析一、選擇題1.D解析：光從空氣斜射入水中，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折（A錯(cuò)）；光在水中的傳播速度比在空氣中慢（B錯(cuò)）；入射角大于折射角（C描述不嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)是“折射角小于入射角”，C選項(xiàng)本身表述“入射角一定大于折射角”在斜射情況下正確，但需看選項(xiàng)設(shè)置，此處D選項(xiàng)“折射光線、入射光線和法線一定在同一平面內(nèi)”是折射定律的基本內(nèi)容，是正確的。C選項(xiàng)在斜射時(shí)成立，但題目問的是“正確的是”，D是普遍成立的折射規(guī)律之一，更根本。）2.A解析：折射率定義為光在真空中速度與介質(zhì)中速度之比（A對）；折射率與介質(zhì)密度無必然聯(lián)系（B錯(cuò)）；光從空氣射入介質(zhì)，折射角小于入射角，入射角增大折射角也增大，但始終小于入射角（C錯(cuò)）；折射率表征介質(zhì)對光的偏折能力（D錯(cuò)）。3.A解析：反射定律：入射角等于反射角（i=r）；折射定律：n1sini=n2sint（A對）。4.A解析：魚反射的光從水中斜射向空氣，折射光線遠(yuǎn)離法線，人眼逆著折射光線看去，看到的是魚的虛像，位置比實(shí)際偏高。5.B解析：白光色散的原因是不同色光在三棱鏡中的折射率不同，導(dǎo)致偏折程度不同（B對）；光在真空中速度相同（A錯(cuò)）。二、填空題1.折射，不變2.c/v，1.53.臨界，全反射4.sin30°/sin20°≈1.46，減弱，增強(qiáng)三、作圖題(此處文字描述，實(shí)際答題需畫圖)1.解析：過入射點(diǎn)作法線；根據(jù)反射定律，反射角等于入射角，在法線另一側(cè)空氣中畫出反射光線；根據(jù)折射定律，光從空氣斜射入水，折射角小于入射角，在法線另一側(cè)水中畫出折射光線，并標(biāo)出r和t。2.解析：已知折射光線，過入射點(diǎn)作法線。因介質(zhì)A折射率大于介質(zhì)B（光密到光疏），折射角大于入射角。根據(jù)n_Asini=n_Bsint，入射光線應(yīng)在法線的另一側(cè)（介質(zhì)A中），且與法線的夾角（入射角i）小于折射角t。四、計(jì)算題1.解：(1)由折射定律n=sini/sint已知i=60°，t=30°則n=sin60°/sin30°=(√3/2)/(1/2)=√3≈1.73(2)由n=c/v得v=c/n=3.0×10^8m/s/√3≈1.73×10^8m/s(3)臨界角C=arcsin(1/n)=arcsin(1/√3)≈arcsin(0.577)≈35.3°2.解：設(shè)物體實(shí)際深度為h，人看到的像深度為h'（視深）。由視深公式h'=h/n(當(dāng)人在正上方觀察時(shí)，此公式近似成立，本題未明確說明，但通常此類問題按此處理)已知h'=1m，n=4/3則h=nh'=(4/3)×1m≈1.33m（說明：嚴(yán)格來說，當(dāng)眼睛不在正上方時(shí)，視深計(jì)算更復(fù)雜。但中學(xué)階段常簡化處理，認(rèn)為視深h'=h/n。若考慮一般情況，需用折射定律結(jié)合幾何關(guān)系，但題目未給出眼睛到像點(diǎn)的水平距離等信息，故采用簡化公式。）七、總結(jié)通過本套模擬試題的練習(xí)