第四章《光的折射与全反射
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光学中的光的折射与全反射知识点总结光学是研究光的传播和相互作用的学科,其中折射和全反射是光在介质中传播时常见的现象。
本文将就光的折射和全反射的相关知识点进行总结,以加深对光学原理的理解。
一、光的折射光的折射是指光线在从一种介质进入另一种介质时的方向改变。
根据斯涅尔定律,光的折射遵循折射定律,即入射角和折射角之间的关系可以由下式表示:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中,n₁和n₂分别为两种介质的折射率,θ₁为入射角,θ₂为折射角。
该定律表明了光线在两种介质之间传播时的路径和方向的关系。
除了折射定律,还有一些光的折射规律需要了解:1. 光从光疏介质透过到光密介质时,入射角大于折射角,光线向法线偏离,折射角变小;2. 光从光密介质透过到光疏介质时,入射角小于折射角,光线离开法线,折射角变大;3. 光从光密介质透过到光密介质时,入射角等于折射角,光线不改变方向。
光的折射现象可以观察到很多实际应用中,比如光在水面上的折射现象,照相机镜头的设计等。
二、全反射全反射是在光从一种光密介质射向一种光疏介质时,入射角大于临界角时发生的现象。
当入射角等于临界角时,出射角为90度,光线沿界面传播。
如果入射角大于临界角,光将会被完全反射回光密介质中,不会传播到光疏介质中。
全反射的发生是因为光在在光密介质和光疏介质的传播速度不同,当光从快速传播的光密介质射向传播速度较慢的光疏介质时,光线会被界面反射回光密介质。
全反射也有一些重要规律需要了解:1. 全反射只在入射角大于临界角时发生;2. 临界角和介质的折射率有关,临界角越大,折射率越小。
全反射在光纤通信中有着重要的应用,利用全反射原理可以将光信号在光纤中进行传输,实现远距离的通信。
三、应用与实例在现实生活中,光的折射和全反射有着广泛的应用。
下面列举几个常见的实例:1. 鱼眼镜头:鱼眼镜头利用全反射的原理,使得光线以较大的视场角进入相机镜头,从而实现了广角效果。
2. 光纤通信:光纤通信是利用光在光纤中的全反射传输信号。
光的折射和全反射光的折射和全反射是光在不同介质中传播时常见的现象。
了解光的折射和全反射,能够帮助我们理解光的传播规律以及光在光纤通信等领域的应用。
一、光的折射光的折射指的是光射入不同介质时,由于介质的光密度不同,光线的传播方向发生改变的现象。
根据斯涅尔(Snell)定律,光在两种不同介质之间传播时,入射角和折射角之间的关系为:n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂。
其中,n₁和n₂分别为两种介质的折射率,θ₁为入射角,θ₂为折射角。
根据这个定律,当光从光密度较大的介质(高折射率)射入光密度较小的介质(低折射率)时,光线向法线方向偏离;而当光从光密度较小的介质射入光密度较大的介质时,光线朝法线方向靠拢。
光的折射现象在我们生活中随处可见,比如光通过玻璃、水等介质时会发生折射。
这一现象也是为什么在水中看到的物体会有折断的视觉效果。
二、全反射全反射是指光射入光密度较小的介质时,折射角大于90度,无法从介质中传播到光密度较大的介质中的现象。
当光从光密度较大的介质射入光密度较小的介质时,若入射角超过临界角,光将完全被反射,无法透过界面。
临界角的大小与两种介质的折射率有关,公式为:θc =arcsin(n₂/n₁)。
其中,θc为临界角,n₁和n₂分别为两种介质的折射率。
全反射在光纤通信中起着重要作用。
光纤的工作原理便是基于光的全反射。
光信号在光纤中通过多次全反射进行传播,从而实现信息的传输。
光纤的高速传输和远距离传输能力得益于光的全反射特性。
除了光纤通信,全反射还应用于显微镜、光导板等光学仪器中。
在显微镜中,通过目镜和物镜的组合,利用全反射的原理使得显微镜能够放大微小物体的图像。
光导板则是利用全反射将光线从一侧引导到另一侧,可以实现光的聚光和分光效果。
总结:光的折射和全反射是光在不同介质中传播时所呈现出的现象。
光的折射遵循斯涅尔定律,表示光线在入射介质和折射介质之间传播时,入射角和折射角之间的关系。
全反射则是当光从光密度较大的介质射入光密度较小的介质时,折射角大于90度,无法透过介质传播的现象。
《第4章光的折射和全反射》试卷(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题,每小题4分,共28分)1、一束光线从空气射入水中时,下列说法正确的是:A、入射角等于折射角B、折射光线一定比入射光线偏离法线C、折射角大于入射角D、折射光线和入射光线分居法线两侧2、一束光线从水中射入空气时,下列说法正确的是:A、入射角大于折射角B、折射光线与入射光线在同一直线上C、折射光线一定偏离法线D、折射光线和入射光线分居法线两侧3、一束光线从空气(折射率为1.00)射入水(折射率为1.33),当入射角为45°时,折射角为多少度?A. 30°B. 40°C. 53.1°D. 78.7°4、当光从一种介质射入另一种介质时,如果反射光和折射光之间的夹角某一数值会等于90°,此时的入射角称为临界角。
当入射光的折射角为90°时,对应的入射角称为:A. 临界角B. 平行角C. 漫反射角D. 全反射角5、光从空气斜射入水中时(水和空气的折射率分别为n₁和n₂,且n₁ > n₂),下列关于折射现象的描述正确的是()A. 折射光线与入射光线分居法线两侧B. 折射光线、入射光线和法线都在同一平面内C. 折射角小于入射角D. 折射光线、入射光线、法线都与光线方向相垂直6、一束单色光从水中斜射入空气时,下面的哪种情形会导致观察者看到光的路径出现一定的弯折?()A. 增加入射水面的粗糙程度B. 提高观察者与入射水面的距离C. 小心调整观察者与法线的距离D. 旋转入射光线7、一束光线从空气射入水中,入射角为30°,已知水的折射率为1.33,则折射角最接近于:A. 22°B. 25°C. 30°D. 40°二、多项选择题(本大题有3小题,每小题6分,共18分)1、下列关于光的折射现象的描述,正确的是:A、光从空气进入水中时,传播速度变慢,折射角大于入射角。
光的折射与全反射光,在进入不同介质时会发生折射和全反射的现象。
折射是光线通过介质界面时,其传播方向改变的现象;而全反射则是指光线从光密介质射入光疏介质时,若入射角大于临界角,光线完全反射的现象。
本文将介绍光的折射和全反射的原理、应用以及相关实验。
一、光的折射原理及规律光的折射现象是由于光在不同介质中传播速度不同而引起的。
当光从一种介质射向另一种介质时,光线的传播方向会改变,这就是折射现象。
根据折射现象,我们可以得出光的折射规律,即斯涅尔定律。
斯涅尔定律数学表达式为:n1*sinθ1 = n2*sinθ2其中,n1和n2分别表示两种介质的折射率,θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
二、全反射的发生条件及特点全反射是光线从折射率较大的介质射入折射率较小的介质时发生的一种现象。
当光线由光密介质射入光疏介质时,入射角大于临界角时会发生全反射。
临界角是指使光线发生全反射的最小入射角。
当入射角大于临界角时,光线将完全反射回原介质,不再折射出去。
全反射具有以下特点:1. 光线完全反射回原介质,不会透射到另一种介质中;2. 全反射只在光线由光密介质射向光疏介质时发生;3. 光线由高密度介质射向低密度介质时,临界角较小,全反射较容易发生。
三、光折射与全反射的应用1. 光纤通信:光纤利用光的全反射原理进行信号传输。
激光或光源发出的光信号通过光纤内部的全反射进行传输,使得信号的损耗极小。
这种技术广泛应用于现代通信系统中。
2. 护目镜与望远镜设计:为了实现光的折射和全反射,护目镜和望远镜的透镜都是经过精心设计的。
通过合理设计透镜的曲率和对光的折射率调控,可以使光线经过折射或全反射后经视网膜聚焦,从而实现清晰的景象观察。
3. 鱼缸效应:当把一个物体从空气放入水中时,由于光在空气和水之间的折射率不同,产生了光线的折射。
观察者在空气中看到的物体位置和形状与实际位置和形状不同,从而给人产生了物体“变形”的错觉,这就是鱼缸效应。
四、光折射与全反射的实验为了直观地观察光的折射和全反射现象,可以进行一些简单的实验。
光的折射与全反射光是一种电磁波,当它在介质中传播时,会因为介质的不同而产生折射现象。
折射现象是指光线从一种介质到另一种介质时方向的改变。
而当光线从一种密度较大的介质射入到密度较小的介质中,会出现全反射现象。
本文将就光的折射与全反射进行深入探讨。
一、光的折射在了解光的折射之前,我们需要了解两个重要的量:入射角和折射角。
入射角是指光线射入介质的方向与法线之间的夹角,而折射角是指光线在介质中传播时的方向与法线之间的夹角。
根据斯涅尔定律,光的折射遵循以下公式:n₁sinθ₁=n₂sinθ₂,其中n₁和n₂分别代表两种介质的折射率,θ₁和θ₂分别代表光线的入射角和折射角。
我们可以通过一个简单的实例来理解光的折射现象。
当一束光线从空气射入水中时,由于水的折射率大于空气,光线的入射角变大,从而折射角也变大。
这个现象使得光线的方向发生了改变,光线似乎发生了弯曲。
这就是光的折射。
二、全反射当光线从密度较大的介质射入到密度较小的介质中时,如果入射角大于一个临界角,就会发生全反射现象。
全反射是指光线完全被反射回原介质,不发生折射的现象。
在了解全反射之前,我们需要了解临界角。
临界角是指光线从一种介质射入另一种介质时的入射角,使得折射角为90度。
临界角与两种介质的折射率有关,可以通过公式sinθc=n₂/n₁推导得出,其中n₁和n₂分别代表两种介质的折射率。
当光线从光密介质射入光疏介质时,如果入射角大于临界角,光线将会发生全反射。
这种情况会在一些实际应用中产生很有趣的效果,比如光纤通信中的信号传输。
三、光的折射与人类生活光的折射与全反射在人类生活中有着广泛的应用。
1. 鱼眼镜头鱼眼镜头是一种广角镜头,它利用了光的折射原理来获取较大视角。
鱼眼镜头的设计模拟了鱼类眼睛的形状,通过光线在球形镜片上的折射,使得图像能够在相机上呈现出弯曲的效果,从而拍摄到更广阔的场景。
2. 显微镜显微镜通过光的折射原理来放大和观察微小的物体。
光线在镜片与物体间的折射和散射使得物体的细节被放大,从而能够更清晰地观察微观世界。
光的折射与全反射光是一种电磁波,当光从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。
同时,当光从一个介质射入另一个介质时,入射角和折射角的关系可以用斯涅尔定律来描述。
除了正常折射外,当光从光密介质射入光疏介质时,入射角大于临界角时会发生全反射现象。
在本文中,我们将详细讨论光的折射和全反射的原理及应用。
一、光的折射光的折射是指光在两种介质交界处传播方向的改变。
当光从一种介质(如空气)射入另一种介质(如水或玻璃)时,光的传播速度会发生变化,导致光线的传播方向改变。
光的折射现象可以通过斯涅尔定律来描述,其数学表达式为:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂,其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率,θ₁和θ₂分别为入射角和折射角。
例如,当光由空气射入水中时,水的折射率约为1.33,而空气的折射率约为1。
假设入射角为30°,根据斯涅尔定律可求得折射角为约为22°。
这意味着光线在水中的传播方向发生了改变。
二、全反射全反射是指当光从光密介质射入光疏介质时,入射角大于临界角时发生的现象。
在全反射中,光线完全被折射回原介质中,不再传播到另一种介质中。
临界角是指光从一种介质射入另一种介质时,入射角使得折射角为90°的角度。
当入射角大于临界角时,光发生全反射。
临界角的计算公式为θc = arcsin(n₂/n₁),其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率。
若入射角大于临界角,光就不会通过界面,而是完全反射。
全反射现象在实际中有着广泛的应用。
例如,光纤通信中的光信号传输就是基于全反射原理。
光纤的芯部材料具有较高的折射率,而包覆在芯部周围的包层材料的折射率较低。
当光线射入光纤中时,由于入射角大于临界角,光经过多次的全反射而一直在光纤内传播,从而实现信号的传输。
三、光的折射与全反射的应用光的折射与全反射有着广泛的应用。
除了光纤通信之外,它还应用在摄影、显微镜、望远镜等设备中。
在摄影中,我们利用透镜的折射原理使光线聚焦在胶片或感光元件上,从而形成清晰的图像。
第1节光的折射定律思维激活插入水中的筷子,看上去好像在水面处折断了;一束阳光通过玻璃三棱镜后被分成了美丽的七彩色;……请同学们再说一些生活中与光有关的现象,并试着说明一下其中所蕴含的物理规律。
提示:人类渴望光明,生物需要阳光,人类感觉器官接收到的信息中,有90%以上是通过眼睛得来的.现在,光学已成为物理学的重要组成部分,在生产、生活和科学技术中有着广泛的应用,光学既是一门古老的学科,又是现代科学领域中最活跃的前沿学科之一。
自主整理一、折射角与入射角的定量关系1.光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,___________会发生改变,这种现象叫做光的折射。
2。
折射定律:折射光与__________和__________在同一平面内,__________和__________分别位于法线两侧,____________的正弦与____________的正弦之比是一个常数,用公式表示是____________。
二、折射率的意义1.物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时,___________的正弦与__________的正弦的比值n,叫做这种介质的折射率,表达式是____________。
2。
不同介质的折射率不同,是由于光在不同介质中的____________不同.c为真空中的光速,v 为介质中的光速,则介质的折射率n与两者的关系是____________。
三、测量介质的折射率1。
如课本中图4—15所示,AO为____________,OE为____________,NN′为____________,于是i是____________,r是____________,计算玻璃折射率的方程是____________.2.为减小实验误差,需多测几组数据,分别求出每一次的折射率,最后求出玻璃折射率的____________。
四、对折射现象的解释1。
光的色散现象的产生是由于同一介质对不同颜色的光____________不同而引起的.七种色光中,红光的折射率____________,偏折程度____________,紫光的折射率____________,偏折程度____________.于是白光经三棱镜折射后,被分解为七种颜色的彩色光谱,出现了____________现象。
光的折射与光的全反射光的折射和全反射是光学中非常重要的现象,它们与光的传播和介质的特性密切相关。
本文将从光的折射和光的全反射的定义、原理以及应用等方面进行讨论。
一、光的折射光的折射是指光线从一种介质进入另一种介质时,光线会发生偏折的现象。
光的折射遵循斯涅尔定律,即入射角与折射角之间满足一个固定的关系。
光的折射可以通过以下公式表示:n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)其中,n1和n2分别代表两种介质的折射率,θ1和θ2分别代表入射角和折射角。
根据斯涅尔定律,当光线从光密介质(折射率较大)进入光疏介质(折射率较小)时,光线将向法线弯曲减小,折射角将小于入射角;反之,当光线从光疏介质进入光密介质时,光线将背离法线弯曲增大,折射角将大于入射角。
光的折射在现实生活中有广泛的应用,如光学仪器中的透镜、光纤通信中的光纤等。
二、光的全反射光的全反射是指光线从光密介质射向光疏介质时,当入射角超过一定临界角时,光线将完全反射回光密介质内部,并不发生折射的现象。
全反射只在折射率较大的介质到折射率较小的介质发生。
当入射角等于临界角时,光线的折射角为90度,此时光线与分界面垂直,呈现完全反射的状态。
当入射角大于临界角时,光线将不会穿过分界面,而是全部反射回光密介质。
光的全反射在光纤通信、显微镜等领域有广泛的应用。
利用全反射的原理,光纤能够将光信号传输至较远的地方,而且信号不容易衰减。
三、实验验证为了验证光的折射和全反射,我们可以进行一些简单的实验。
首先,我们可以使用透明的直杯,倒入透明的水,然后轻轻在杯子里放入一支铅笔。
当我们从杯子上方往里面注视时,我们会发现铅笔的部分是看不到的,这是因为光线在铅笔与水之间发生了折射。
接下来,我们可以使用一根光纤,将一端放入水中,用另一端照射光线。
当光线的入射角小于临界角时,我们能够看到光线从光纤的另一端传输出来;而当入射角大于临界角时,光线将完全反射在光纤内部,我们就无法看到光线传输出来。
第四章《光的折射与全反射》单元测试说明:本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分,请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内,第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.假设在地球表面不存在大气层,那么白昼时间将会( )A .变长B .变短C .不变D .无法确定2.关于日食和月食,以下说法正确的是( )A .在月球的本影区里能看到日全食B .在月球的半影区里能看到日偏食C .在月球进入地球的半影区时,可看到月偏食D .在月球全部进入地球的本影区时,可看到月全食3.对下列自然现象描述正确的是( )A .在海面上,向远方望去,有时能看到远方的景物悬在空中.同样,在沙漠中也能观察到同样的现象B .在沙漠中,向远方望去,有时能看到远方景物的倒影.同样,在海面上也能观察到同样的现象C .在海面上,向远方望去,有时能看到远方的景物悬在空中.在沙漠中,向远方望去,有时能看到远方景物的倒影D .在海面上,向远方望去,有时能看到远方景物的倒影.在沙漠中,向远方望去,有时能看到远方的景物悬在空中4.如图所示,一细束红光与一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一点M .若用1n 和2n 分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是( )A . 1n <2n ,a 为蓝光,b 为红光B . 1n >2n ,a 为蓝光,b 为红光C .a 光在玻璃中的传播速度比b 光大D .a 光在玻璃中的传播速度比b 光小5.用薄玻璃片制成一个密闭而中空的三棱镜放入水中,当一束白光从其一个侧面斜射入并通过三棱镜时,下述正确的是 ( )A .各色光都向顶角偏折B .各色光都向底角偏折C .紫光的偏向角比红光小D .紫光的偏向角比红光大6.潜水员在折射率为2的海水下h 深处,向上观察水面,能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S 的区域内.关于圆面积S 和深度h 的关系,正确的说法是( )A.S与水深h成正比 B.S与水深h成反比C.S与水深h的平方成正比 D.S与水深h的平方成反比7.用相同玻璃制成的厚度为a的正方体A和半径为r=a的半球体B放在报纸上,半球体的凸面向上.从正上方分别观察A、B中心处报纸上的文字,下面的观察记录,哪一项是正确的()A.A中的字比B中的高 B.B中的字比A中的高C.A、B中的字一样高 D.无法比较8.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的彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是()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9.一束复色光由空气射到一块平行玻璃砖上,经两次折射后分成两束单色光a、b.已知a光在玻璃中的传播速度比b光大,则下列哪个光路图是正确的()10.如图所示,用透明材料做成一长方体形的光学器材,要求从上表面射入的光线能从右侧面射出,那么所选的材料的折射率应满足()A.折射率必须大于2B.折射率必须小于2C.折射率可取大于1的任意值D.无论折射率是多大都不可能第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分,共20分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作图.11.公路交通标志牌是由基板和附着在基板上的反光膜组成,反光膜一般由镀在玻璃微珠上的银层组成,夜间能将汽车射来的灯光反射回去,使司机看清交通标志.交通标志牌的结构示意图如下,这种交通标志牌的原理是.12.如图所示是一块用折射率n=2的玻璃制成的透明体的横截面,ab是半径为R的圆弧,ac边与bc边垂直,∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时,ab部分的外表面只有一部分是黄亮的,其余是暗的.那么黄亮部分的弧长为.13.一半圆形玻璃砖,玻璃的折射率为3,AB为其直径,长度为D,O为圆心,一束宽度恰等于玻璃砖半径的单色平行光束垂直于AB从空气射入玻璃砖,其中心光线P通过O点,如图所示.M、N为光束边界光线.则M 、N 射出玻璃砖后的相交点距O 点的距离为 .14.在日落很久以后,常能在高空中看到明亮的人造卫星.有一颗在地球赤道上方飞行的人造卫星,日落2 h 后仍能在正上方看到它,它的最低高度(地球半径为6.38×610m)为 .15.某同学在测一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时,先在白纸上画一与圆形玻璃同半径的圆,圆心为O ,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合.在玻璃一侧竖直插两枚大头针1P 和2P ,在另一侧按正确方法再插两枚大头针3P 和4P,移去大头针和圆形玻璃后,得图如下:(1)从3P 和4P 一侧观察时,1P 、2P 、3P 、4P应满足的关系为 ;(2)完成光路图,并标明入射光线、玻璃内传播的光线、出射光线;(3)用α和β表示出光线从玻璃射入空气时的入射角和折射角,并用它们表示出玻璃的折射率为 .三、本题共4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.16.(8分)如右图所示,平面镜MN 绕垂直于纸面的轴以角速度ω=3π2 rad/s 匀速转动,AB 为一段圆心在O 点的圆弧形屏幕,弦角∠AOB =60°.有一束来自频闪光源的平行光束通过狭缝S 射向平面镜MN 上的O 点,已知光源每秒闪动12次,则屏幕AB 上每秒内出现的光斑次数最多是多少?17.(10分)湖边有一高塔,两同学不登塔而估测出了塔高.他们有两只小船、几只浮标和长卷尺.请简述他们的测量原理、步骤和需要测量的物理量,并用所测的物理量表示塔高.18.(10分)光导纤维长l ,其折射率为n ,光从一个端面进入,从另一端面射出,光在光纤中运动的最长时间是多少?19.(12分)雨过天晴,人们常看到天空中出现彩虹,它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象.在说明这个现象时,需要分析光线射入水珠后的光路.一束细光线射入水珠,水珠可视为一个半径为R 的球,球心O 到入射光线的垂直距离为d .水的折射率为n .(1)在图上画出该束光线射入水珠内,经一次反射后,又从水珠中射出的光路图;(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度.参考答案1. 解析本题考查太阳光线在大气层中的折射.由于地球大气层对太阳光线的折射,当人们看到太阳位于地平线上时,太阳的实际位置在地平线以下,因此假设地球表面不存在大气层时,白昼时间将会变短.故正确选项为B 。
2. 解析本题考查日食和月食形成的原因。
从图甲可以看出,在月球的本影区①里,太阳的光线不能到达,故在①区里可以看到日全食;在月球的半影区②里,有部分太阳光线到达,故在半影区②里可以看到日偏食,A 、B项是正确的.在月球的半影区③里,只有太阳边缘的光线能射到,故在③区里能看到日环食.由图乙可以看到,当月球进入地球的半影区a 、c 时,由于仍有部分光线射到整个月球,整个月球仍是亮的,故在地球上不会看到月食,只有当月球一部分进入地球的本影区b 时,才可看到月偏食.在月球全部进入地球的本影区时,才可看到月全食,C 错D 对 答案ABD 。
3. 解析本题考查两种不同的全反射现象。
夏天海面上的下层空气温度比上层低,密度比上层大,折射率也大,远处景物发出的光线射向空中时,由于不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层空气的入射角不断增大,以至于发生全反射.人们逆着光线看去,就会看到远处景物悬在空中.夏天沙漠里接近沙面的空气温度高,因而密度比上层的小,折射率也小,远处景物射向地面的光线进入折射率小的下层热空气层时被折射,入射角不断增大,也能发生全反射.人们逆着反射的光线看去,就会看到远处景物的倒影.故C 正确。
4. 解析本题考查光的折射.由光路图可知,a 光线经三棱镜折射后的偏折角大,因此a 光的折射率较大,所以a 光为蓝光,b 光为红光, 1n <2n ,A 正确.根据v =nc ,a 光的折射率比b 光大,所以a 光在玻璃中的传播速度比b 光小,故D 正确。
5. 解析光在两介质中传播发生折射时,如果从光密介质传到光疏介质,入射角小于折射角;如果从光疏介质传到光密介质,入射角大于折射角.所以可判断出在水中光通过中空三棱镜后,各色光都向顶角偏折,并且紫光的偏向角最大,所以A 、D 正确。
6. 解析本题考查光的全反射.由题意可知最大入射角为90°,此时折射角等于临界角,sin C =221=n 则∠C =45° 如图所示,可知R =h 所以S=π2R =π2h .由上式可知正确选项为C 。
7. 解析本题考查折射成像.光路图如图所示.图甲中的字P 发出的光线PD 垂直界面射出,方向不变;光线PC 射出时,偏离了原来的方向,两条折射光线反向延长线的交点P ',就是人眼看到的字的位置.所以A 中看到的字比实际位置高.B 中的字P 发出的光线都沿半径方向,即沿法线方向射出,传播方向不变,故在B 中看到的字位置不变.A 对8. 解析本题考查视深及光的全反射。
设彩灯深度为h ,色光折射率为n ,则视深为h '=nh ,由于红光折射率最小,所以红灯看起来较深.恰好发生全反射时的光路如图所示,由sin C =n 1知,红光的临界角C 最大,则红灯照亮的水面半径R =h tan C 最大,所以红灯照亮的水面面积S =π2R 也最大。
故正确选项为D 。
9. 解析本题考查介质对不同色光的折射率不同、不同色光在同种介质中的传播速度不同及偏折角不同。
因为a 光在玻璃中的传播速度比b 光大,由n =vc 知,a 光的折射率比b 光小,故a 光比b 光的折射角大;光线通过平行玻璃砖时,只发生侧移,但传播方向不变,即a 、b 两束单色光都与入射的复色光平行,故B 正确10. 解析本题考查光的折射及全反射.光路图如图所示,从图中可以看出,为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出,1θ和2θ都必须小于临界角C ,即1θ<C , 2θ<C ,而1θ+2θ=90°,故C >45°,则折射率n =1/sin C <2.故正确选项为B 。
11. 解析本题考查光的反射的应用光线透过保护层折射进入玻璃珠,进入玻璃珠的光线在镀银的反光层上反射后,再从玻璃珠折射出来,出射光线便沿原来的入射方向返回,光路图如右图所示.可见,这种交通标志牌的原理是光的反射。