人教版高中物理选择性必修第一册课后习题 第4章 2.全反射.docVIP

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2.全反射

基础巩固

1.在医学上,光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部。内窥镜有两组光导纤维,一组用来把光输送到人体内部,另一组用来进行观察。光在光导纤维中的传输利用了()

A.光的折射 B.光的衍射

C.光的干涉 D.光的全反射

答案:D

解析:光导纤维简称光纤,是利用全反射的原理来传播光信号的,通常光纤是由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。

2.(多选)关于全反射,下列说法正确的是()

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.光从光疏介质射向光密介质时,不可能发生全反射现象

D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮,是因为光从水或玻璃射向气泡时,在界面发生全反射

答案:CD

解析:发生全反射时,反射光线的能量等于入射光线的能量,没有折射光线,A错;由发生全反射的条件知B错,C对;D项中射向气泡的光线经全反射反射回来进入人眼,相对于其他物体而言有更多的光反射到人眼中,故看起来特别亮,故D对。

3.如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,图中能正确描述其光路的是()

答案:A

解析:光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于等于临界角时才会发生全反射现象,而玻璃相对于空气是光密介质,故B项错;由折射定律可知,光由空气射入玻璃,入射角大于折射角,D项错;由光路可逆原理可知,光由玻璃射入空气,入射角小于折射角,C项错,故A项对。

4.右图是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段,光缆总长为l,它的玻璃芯的折射率为n1,外层材料的折射率为n2。若光在空气中的传播速度近似为c,则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程,下列判断正确的是()

A.n1n2,光通过光缆的时间等于n

B.n1n2,光通过光缆的时间大于n

C.n1n2,光通过光缆的时间等于n

D.n1n2,光通过光缆的时间大于n

答案:D

解析:光从光密介质射入光疏介质,才可能发生全反射,故n1n2;光在内芯传播的路程s=lsinθ,光在内芯的传播速度v=cn1

5.如图所示,某L形透明材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角,AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气,求θ的最大值。

答案:60°

解析:要使光线不会射入空气,即发生全反射,设临界角为C,即有sinC=1n

6.一足够深的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为h,在水池的底部中央放一点光源,其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为105°,如图所示。求:

(1)这种液体的折射率;

(2)液体表面亮斑的面积。

答案:(1)2

(2)πh2

解析:(1)由于反射光线与折射光线的夹角为105°,入射角i=30°,

因此折射角r=45°,n=sinrsini

(2)设亮斑的半径为R,sinC=1n

所以亮斑的半径R=h,亮斑面积S=πR2=πh2。

能力提升

1.如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则()

A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球

B.小球所发的光能从水面任何区域射出

C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大

D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大

答案:D

解析:只要不发生全反射,小球放在缸底什么位置都可以从侧面看到,选项A错误;只有小于临界角的光才能从水面射出,选项B错误;光的频率是由光源决定的,光从水中射入空气后频率不变,选项C错误;由公式n=cv

2.如图所示,两束频率不同的光束A和B分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖,出射光线都是OP方向。下列说法正确的是()

A.A对玻璃砖的折射率较大

B.A穿过玻璃砖所需的时间较长

C.光由玻璃射向空气发生全反射时,A的临界角小

D.光由玻璃射向空气发生全反射时,B的临界角小

答案:D

解析:根据光线可逆,两束光在空气中的入射角相等,A光的折射角大、折射率小;v=cn,折射率小的,在介质中的传播速度大,所用时间短,故A、B错;sinC=1

3.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切割在θ1θθ2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θθ2,光线一定在OP边发生全反射

B.若θθ2,光线会从OQ边射出

C.若θθ1,光线会从OP边射出

D.若θθ1,光线会在OP边发生全反射

答案:D

解析:题图中,要使光线