[精品]新人教版高中物理12、第3讲光的折射全反射及答案

高三物理光的全反射试题答案及解析1.如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体.容器底部靠近左侧器壁处有一竖直放置的6.0cm高的线光源。

靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。

开始时通过望远镜看不到线光源的任何一部分.将一光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可能看到线光源底端。

再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端.求此液体的折射率.【答案】【解析】解：若线光源底端在Ａ点时，望远镜内刚好可以看到此光源底端，设过Ｏ点液面的法线为，为临界角。

由折射定律得①（2分）同理，若线光源顶端平移到点时，通过望远镜刚好看到线光源顶端点，则②（1分）由图中几何关系可得③（1分）④（1分）联立②④⑤式得⑤（2分）由题给条件可知，代入⑥式得⑥（2分）【考点】考查了光的折射2.如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB丄BC。

光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。

若两次反射都为全反射，则该五棱镜的折射率A.最小值为B.最大值为C.最小值为D.最大值为【答案】C【解析】设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等．根据几何关系有：4θ=90°；解得θ=22.5°；根据sinθ＝；解得最小折射率n=．选项C 正确。

【考点】光的全反射。

3.在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，下列说法正确的是A．在真空中P光的传播速度更大B．P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度C．让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光的条纹间距小于Q光D．P光发生全反射的临界角大于Q光发生全反射的临界角【答案】 D【解析】试题分析:光在真空是的传播速度大小是相等的，所以A错；在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，知P光发生全反射的临界角大，根据sinC=，知P光的折射率小．根据v=知，P光的折射率小，则P光在水中的传播速度大．故B错误，D正确；因为P光的折射率小，所以P光的频率小，则P光波长一些，故让P光和Q光通过同一双缝干涉装置P光的条纹间距大于Q光，所以C错。

[随堂巩固提升]1．观察者看见太阳从地平线升起时，关于太阳位置的下列叙述中正确的是( )A ．太阳位于地平线之上B ．太阳位于地平线之下C ．太阳恰位于地平线D ．大气密度不知，无法判断解析：选B 太阳光由地球大气层外的真空射入大气层时要发生折射，根据折射定律，折射角小于入射角，折射光线进入观察者的眼睛，观察者认为光线来自它的反向延长线。

这样使得实际太阳位置比观察者看见的太阳位置偏低。

2.如图12－3－10所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC ，∠A 为直角。

此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射。

该棱镜材料的折射率为( )图12－3－10 A. 62B. 2C.32D. 3解析：选A 作出几何光路图，如图所示。

由折射定律可得sin θ1sin θ2＝n ，若光线在AC 边上的D 点发生全反射，则sin β＝1n，由几何关系又有θ1＝45°，θ2＝90°－β，结合以上三式可得n 2＝32，即n ＝ 62，正确答案为A 。

3.(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12－3－11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12－3－11A ．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、蓝光和紫光解析：选B 由光路图可看出a 光的偏折程度最大，故a 光在水滴中的折射率最大，选项中应该以“红橙黄绿蓝靛紫”反过来的顺序进行排列，B 对。

4．(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，可能发生的情况是图12－3－12中的( )图12－3－12解析：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 1n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。

第3节光的全反射1．光从光密介质射入光疏介质时，若入射角增大到某一角度，________光线就会完全消失，只剩下________光线的现象叫全反射，这时的______________叫做临界角．2．要发生全发射，必须同时具备两个条件：(1)光从________介质射入________介质，(2)入射角____________________临界角．3．光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角与介质的折射率的关系是____________．4．在实际应用中的光纤是一根极细的玻璃丝，直径约几微米到100 μ不等，由两种____________不同的玻璃制成，分内外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率____．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生____________．5．在水底的潜水员看，水面上方的所有景物只出现在顶角为97°的倒立圆锥里，这是因为( )A．水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中B．水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于485°．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射的原因不可能进入水中D．水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射的原因不可能进入潜水员的眼中6．全反射是自然界里常见的现象，下列与全反射相关的说法正确的是( )A．光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射B．如果条件允许，光从光疏介质射向光密介质时也可能发生全反射．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量D．只有在入射角等于临界角时才能发生全反射7．一束光线从折射率为15的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°，下图所示的四个光路图中，正确的是( )概念规律练知识点一发生全反射的条件1．关于全反射，下列说法中正确的是( )A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射D．水或玻璃中的气泡看起特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生了全反射2．如图1所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是( )图1A．假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是O光线B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射．假若光线bO能发生全反射，那么光线O一定能发生全反射D．假若光线O恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大知识点二全反射的临界角3．光在某种介质中传播的速度为15×108 /，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是( )A．15° B．30° ．45° D．60°4．已知介质对某单色光的临界角为，则( )A．该介质对单色光的折射率等于错误！未定义书签。

第四章光光的折射课后篇巩固提升必备知识基础练1.(多选)光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值θ1θ2不变B.比值sinθ1sinθ2不变C.比值sinθ1sinθ2是一个大于1的常数D.比值sinθ1sinθ2是一个小于1的常数,可知sinθ1sinθ2不变,A错误,B正确;又因为入射角小于折射角,所以sinθ1sinθ2<1,C错误,D正确。

2.若某一介质的折射率较大,那么()A.光由空气射入该介质时折射角较大B.光由空气射入该介质时折射角较小C.光在该介质中的速度较大D.光在该介质中的速度较小n=sinθ1sinθ2可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角θ1共同决定,因此选项A、B错误;由n=cv 可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小,故选项C错误,D正确。

3.光线由空气射向某介质,当入射角为i时,折射光线与反射光线正好垂直,那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为()A.n=sin i,v=c·sin iB.n=tan i,v=c·tan iC.n=tan i,v=ctani D.n=cos i,v=ccosi,所以折射角r=90°-i,则n=sinisinr =sinisin(90°-i)=tan i,A、D项错误;又n=cv ,故v=cn=ctani,B项错误,C项正确。

4.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°,已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行。

此玻璃的折射率为()A.√2B.1.5C.√3D.2据题意画出光的传播光路图如图所示。

作OD使其与入射光和出射光平行,由几何知识得∠AOB=60°+60°=120°,所以∠ACB=60°,得到折射角为30°,所以n=sin60°sin30°=√3。

《光的折射全反射》典型题1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则( )A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则( )A．λa＜λb，n a＞n bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则( )A．光由A经O到B，n＝1.5B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67D．光由B经O到A，n＝0.674．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是( )A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大5．打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出C．若θ<θ1，光线会从OP边射出D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射6．某研究性学习小组利用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率．实验探究方案如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直径与直线MN重合，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2，然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃砖的折射率．实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等．(1)某同学用上述方法测量玻璃砖的折射率，他在画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是________________________.为同时看到P1、P2的像，他应采取的措施是_______________________.(2)在采取相应措施后，请在半圆形玻璃砖的右侧画出所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图．(3)为计算折射率，将应测量的物理量标注在光路图上，并由此得出折射率的计算公式为n＝________.7．如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝76°，今有一细束单色光在横截面内从OA边上的点E沿垂直于OA的方向射入玻璃砖，光线直接到达AB面且恰好未从AB面射出．已知OE＝35OA，cos 53°＝0.6，试求：(1)玻璃砖的折射率n；(2)光线第一次从OB射出时折射角的正弦值．8．如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB＝L，∠C＝90°，∠A＝60°.一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，DB＝L 4，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c.求：(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间．9．半径为R的固定半圆玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB垂直，足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直，一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，已知玻璃的折射率为 2.求：(1)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个；(2)当光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点时，光屏CD区域两个光斑的距离．10．一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体．已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值．《光的折射全反射》典型题1．(多选)解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n ＝1sin θ，A 正确；此单色光在介质中的传播速度v ＝cn ＝c sin θ，B 正确；波长λ＝v f ＝c sin θc /λ0＝λ0sin θ，C 正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D 错误．2．解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a 的偏折程度小于光线b 的偏折程度，因此光线a 的折射率小于光线b 的折射率，故选项A 、D 错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a 的频率小于光线b 的频率，由c ＝λν可知光线a 的波长大于光线b 的波长，选项B 正确．3．解析：选 B.光线从空气斜射入介质时，入射角大于折射角，从题图可以看出对应的折射角比入射角大，故光是从介质射入空气中，即光由B 经O 到A ，由sin i －sin r 图象的斜率表示折射率的倒数，可得n ＝0.90.6＝1.5，选项B 正确．4．解析：选A.光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A 对，B 错；频率大的光，波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C 、D 错．5．解析：选 D.光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质时，入射角i 大于临界角C .光线从图示位置入射，到达OP 边时入射角i 1＝π2－θ，θ越小，i 1越大，发生全发射的可能性越大，根据题意，要在OP 边上发生全反射，应满足θ＜θ2，A 、B 错误．若光线在OP 上发生全反射后到达OQ 边，入射角i 2＝3θ－π2，θ越大，i 2越大， 发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OQ 边上发生全反射，应满足θ＞θ1，C 错误、D 正确．6．解析：(1)在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P 1、P 2的像，原因是入射光线AB 离圆心较远，在半圆形面发生了全反射；为同时看到P 1、P 2的像，他应采取的措施是：沿着MN 方向，向M 点方向平移玻璃砖． (2)光路如右图所示．(3)折射率的计算公式为n ＝sin isin r .答案：(1)入射光线AB 离圆心较远，在半圆形面发生了全反射 沿着MN 方向向M 点方向平移玻璃砖 (2)见解析 (3)见解析 sin isin r7．解析：(1)因OE ＝35OA ，由数学知识知光线在AB 面的入射角等于37°，光线恰好未从AB 面射出，所以AB 面入射角等于临界角，则临界角为C ＝37°.由sin C ＝1n 得n ＝53.(2)据几何知识得β＝θ＝76°，则OB 面入射角为 α＝180°－2C －β＝30°.设光线第一次从OB 射出的折射角为r ，由sin r sin α＝n 得sin r ＝56. 答案：(1)53 (2)56 8．解析：(1)作出光路图，如图所示，过E 点的法线是三角形的中位线，由几何关系可知△DEB 为等腰三角形，故DE ＝DB ＝L4.由几何知识知光在AB 边折射时折射角为30°，所以 n ＝sin 45°sin 30°＝ 2.(2)设临界角为θ，有sin θ＝1n ，可解得θ＝45°，由光路图及几何知识可判断，光在BC 边发生全反射，在AC 边第一次射出玻璃砖．根据几何知识可知EF ＝L2，则光束从AB 边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需要的时间t ＝DE ＋EF v .代入v ＝c n 可解得t ＝3 2L4c .答案：(1) 2 (2)3 2L4c . 9．解析：(1)光屏上的两个光斑恰好变为一个，说明光线恰好在AB 面发生全反射，n ＝sin 90°sin θ代入数据可得θ＝45°(2)当θ＝30°时，如图所示光线在AB面同时发生反射和折射，反射光线沿半径射出到P点，α＝θ＝30°可得AP＝R cot α＝3R在AB面发生折射，由n＝sin βsin 30°解得sin β＝22，β＝45°可得AQ＝R则两光斑间距离PQ＝AP＋AQ＝(3＋1)R答案：(1)45°(2)(3＋1)R10．解析：光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，表示光线第一次到达表面时发生全反射的区域不需要镀膜，发生非全反射的区域需要镀膜．考虑从玻璃立方体中心O点发出一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，由折射定律可知n sin θ＝sin α①式中，n为折射率，θ为入射角，α为折射角．现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A点恰好发生全反射，故αA＝π2②。

全反射课后篇巩固提升必备知识基础练1.关于全反射,下列叙述正确的是()A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象,二者缺一不可,故选项B、D错误,C正确;发生全反射时,折射光线全部消失,只剩下反射光线,选项A错误。

2.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为1.5)()A.图乙、丙、丁B.图乙、丁C.图乙、丙D.图甲、丙,光由空气进入玻璃,由光疏介质进入光密介质,应有θ1>θ2,乙正确,甲错误;题图丙、丁情景中,光由玻璃进入空气中,sin C=1n =23<√22=sin 45°,即C<45°,即入射角大于临界角,应发生全反射,丙错误,丁正确。

3.(2021山东潍坊一中高二期末)将塑料瓶下侧开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。

将激光水平射向塑料瓶小孔,观察到激光束沿水流方向发生了弯曲,光被限制在水流内。

则下列说法正确的是()A.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生折射B.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射C.改用折射率更大的液体,激光束便不能被限制在水流内D.激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度,就像光导纤维一样,选项A错误,B正确;改用折射率更大的液体,根据sin C=1n,得临界角变小,光束仍可在水流中发生全反射,选项C错误;根据v=cn 可知,激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度,选项D错误。

4.三种透明介质叠放在一起,且相互平行,一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后,射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面,发生折射,如图所示,设定光在这三种介质中的速率分别是v1、v2、v3,则它们的大小关系是()A.v1>v2>v3B.v1>v3>v2C.v1<v2<v3D.v2>v1>v3Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射,说明Ⅰ的折射率小于Ⅱ的折射率,即n1<n2;光射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面时发生了折射,而且折射角大于入射角,说明Ⅱ的折射率大于Ⅲ的折射率,即n2>n3;介质Ⅰ与Ⅲ相比较,介质Ⅰ的折射率小于介质Ⅲ的折射率,即有n1<n3,所以有n2>n3>n1,根据光在这三种介质中的速率公式v=cn 得知,光速与折射率成反比,则v1>v3>v2。

光的折射 全反射对点训练：折射定律1．如图1所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面AB 上，棱镜材料的折射率为1.414，这条光线从BC 边射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为( )图1A ．90°B ．60°C ．30°D ．45°解析：选D 由sin C ＝1n ＝12得：光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角为：C＝45°。

由几何关系可求得在BC 面的入射角为30°，由折射定律知：n ＝sin rsin i得sin r ＝n sin i ＝2·sin 30°＝22，所以r ＝45°，则射出棱镜后的光线与界面BC 的夹角为45°，故D 正确。

2．如图2所示，玻璃球的半径为R ，折射率n ＝3，今有一束平行直径AB 方向的光照射在玻璃球上，经B 点最终能沿原方向相反方向射出的光线离AB 的距离为( )图2A ．3RB ．33R C ．32R D ．R2解析：选C 由题意分析：光线照射在玻璃球上，最终能沿原方向相反方向射出，说明入射光路与出射光路平行对称，作出光路图，由光路图知：θ1＝2θ2，又由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2，解以上两式得：cos θ2＝32，即θ2＝30°，θ1＝60°，则d ＝R sin θ1，所以d ＝32R ，C 正确。

3．(多选)一束光从空气射向折射率n ＝2的某种玻璃的表面，如图3所示。

i 代表入射角，则( )图3A ．当入射角i ＝0°时不会发生折射现象B ．无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°C ．欲使折射角r ＝30°，应以i ＝60°的角度入射D ．当入射角i ＝arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直解析：选BD 当入射角i ＝0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A 错误；当入射角是90°时，根据折射定律n ＝sin isin r ，解得：r ＝45°，所以无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°，B 正确；欲使折射角r ＝30°，根据折射定律n ＝sin isin r ，解得：i ＝45°，故C 错误；当i ＝arctan 2，有tan i ＝2，设入射角为i ，折射角为r ，根据折射定律n ＝sin isin r ＝tan i ，解得sin r ＝cos i ，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直，故D 正确。