高考物理一轮总复习课后习题 第14章 光学 电磁波 相对论 第1讲 光的折射 全反射.docVIP

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第十四章光学电磁波相对论

第1讲光的折射全反射?

基础对点练

题组一折射定律折射率

1.(江苏卷)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是()

2.(广东惠州统考一模)12月9日,航天员王亚平在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课,她在水膜里注水,得到了一个晶莹剔透的水球,如图所示,MN是通过该水球球心O的一条直线,与球右表面交于C点,一束单色光AB平行于MN从B点射入球体时,光线从C点射出,已知水球半径为R,光线AB距MN的距离为32

(1)水对此单色光的折射率;

(2)此单色光在水球内传播所用的时间。

题组二全反射的应用

3.(安徽校联考模拟)光纤通信有传输容量大、抗干扰性及必威体育官网网址性强等多方面的优点,我国的光纤通信起步较早,现已成为技术先进的几个国家之一,光纤的示意图如图甲所示,光纤简化示意图如图乙所示(内芯简化为长直玻璃丝,外套简化为真空),玻璃丝长为AC=L,折射率为n,AB、CD代表端面,光从AB端面以某一入射角θ进入玻璃丝,在玻璃丝内部恰好发生全反射,知光在真空中传播速度为c,下列说法正确的是()

A.内芯相对于外套是光疏介质

B.sinθ=1

C.光在玻璃丝中传播的速度为csinθ

D.光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为n2

4.(多选)为了研究某种透明新材料的光学性质,将其压制成半圆柱形,如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器,可以探测光的强度,从AB面反射回来的光的强度随角θ变化的情况如图乙所示。现将这种新材料制成的一根光导纤维束暴露于空气中(假设空气中的折射率与真空相同),用同种激光从光导纤维束端面EF射入,且光线与EF夹角为β,如图丙所示。则()

A.图甲中若减小入射角θ,则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小

B.该新材料的折射率为2

C.若该激光在真空中波长为λ,则射入该新材料后波长变为22

D.若该束激光不从光导纤维束侧面外泄,则β需满足0°β180°

题组三光的折射全反射的综合应用

5.一用透明材料做成的中心是空腔的球如图所示,其中空心部分半径与球的半径之比为1∶2,当有红光、绿光、紫光组成的细光束以i=45°的入射角射入球中,其中b光线为绿光,其折射光线刚好与内壁相切,则下列说法正确的是()

A.a光线是红光

B.增大入射角i,b光线在空腔外表面可能发生全反射

C.该透明材料对绿光的折射率为2

D.c光线在该透明材料中传播速度最小

6.(多选)(湖南怀化一模)在生产玻璃的过程中,有时会有空气进入玻璃,形成空气泡。如图所示,一边长为4R的方形玻璃元件的中心处有一个半径为R的圆形空气泡。用一束与AB边夹角为45°的光从E点射入玻璃。AE=d,玻璃折射率n=2,光在空气中传播速率为c,下列说法正确的是()

A.若0d2R,光都能经过内圆

B.若d=2R,光从BC边射出

C.若d=2-

D.若d=2-3

综合提升练

7.(山东卷)一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量,其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N,相距为d,直径均为2a,折射率为n(n2)。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体,经被测物体表面镜面反射至N下端面,N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。

(1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ,求θ的正弦值。

(2)被测物体自上而下微小移动,使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。

8.(河北卷)如图所示,一个半径为R的玻璃球,O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出,出射光线AB与球直径SC平行,θ=30°。光在真空中的传播速度为c。求:

(1)玻璃的折射率;

(2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。

参考答案

第十四章光学电磁波相对论

第1讲光的折射全反射

1.A解析光线越接近地面,折射率越大,折射角越小,选项A正确。

2.答案(1)3(2)3

解析(1)依题意,可画出光线在水球内的折射光线如图所示

根据几何知识可得sini=3

则i=60°,r=i2

sinr=sin30°=1

根据折射定律,可得水对此单色光的折射率为n=sini

(2)光在该水球中的传播速度为v=cn

由几何知识可得,光在水球中传播的距离为sBC=3R

则此单色光在水球内传播所用的时间t=sBC

3.D解析内芯相对于外套是光