1、- 1 -光的折射和全反射(40 分钟)1.劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释正确的是( )A.空气泡对光线有会聚作用,因而较亮B.空气泡对光线有发散作用,因而较亮C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮答案：D2.频率不同的两束单色光 1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示。下列说法正确的是( )A.单色光 1 的波长小于单色光 2 的波长B.在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度C.单色光 1 通过玻璃板所需的时间小于单色光
2、2 通过玻璃板所需的时间D.单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角解析：根据题图可知,光 1 的折射率较大,与光 2 相比,其波长较小,在玻璃中传播速度较小,临界角较小,通过玻璃的时间较大。答案：AD3.在测定玻璃的折射率实验中,已画好玻璃砖界面两直线 aa与 bb后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如图甲所示,若其他操作正确,则测得的折射率将( )A.变大 B.变小C.不变 D.变大、变小均有可能解析：- 2 -设 P1、 P2、 P3、 P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如图所示,实际的入射角没有改
3、变。实际的折射光线是 O1O1,而现在误把 O2O2作为折射光线,由于 O1O1平行于 O2O2,所以折射角没有改变,折射率不变。答案：C4.图甲为光学实验用的长方体玻璃砖,它的 面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、 b、 c 的位置相同,且插在 c 位置的针正好挡住插在 a、 b 位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为 d、 e 两点,如图乙所示。计算折射率时,用 (选填“ d”或“ e”)点得到的值较小,用 (选填“ d”或“ e”)点得到的值误差较小。 甲乙解析：光学面若被手接触污染,会影响观察效果,增加实验误差;分别连接
4、cd 和 ce 并延长到界面,与界面分别交于 f、 g 两点,如图所示。由 n= 不难得出用 d 点得到的折射率值较小,过 c 点的sinisinr- 3 -出射光线应平行于 ab,利用直尺比对并仔细观察,可知 ec ab,故用 e 点得到的折射率值误差较小。答案：光学 d e5.如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率, OA 是画在纸上的直线,他在直线 OA 的适当位置先后竖直插上 P1、 P2两枚大头针,按图甲所示放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上 P3、 P4大头针。(1)其中他确定 P3大头针位置的方法应是 。 (2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图甲所示。
5、该同学还用圆规做了一个以 O 为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图甲中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率 n= 。 解析：(1)透过玻璃砖看,使 P3大头针挡住 P1、 P2两枚大头针的像,就可以确定 P3在折射光线上。(2)如图所示,光从玻璃射入空气的入射角为 1= BOC,折射角为 2= DOE,根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为 n= ,设半圆玻璃砖的半径为 R,由几何知识可得 sin sin 2sin 1 1= ,sin 2= ,从图中可以看出 ,代入数据联立得 n=1.5。BCR DER DEBC=64答案：(1)透过玻璃砖看,使 P3大头针挡住 P1、 P2两枚大头针的像 (
6、2)1.56. 导学号 73884105 如图所示,扇形 AOB 为透明柱状介质的横截面,圆心角 AOB=60。一束平行于角平分线 OM 的单色光由 OA 射入介质,经 OA 折射的光线恰平行于OB。- 4 -(1)求介质的折射率;(2)折射光线中恰好射到 M 点的光线 (选填“能”或“不能”)发生全反射。 解析：(1)依题意画出光路图,如图甲所示。由几何知识可知,入射角 i=60,折射角 r=30,根据折射定律得 n= ,代入数据解得 n=sinisinr。3(2)如图乙所示,可知 = 30,所以不能发生全反射。答案：(1) n= (2)不能37.如图所示,一束激光从 O 点由空气射入厚度均
7、匀的介质,经下表面反射后,从上面的 A 点射出。已知入射角为 i,A 与 O 相距 l,介质的折射率为 n,试求介质的厚度 d。解析：设折射角为 r,折射定律 =n;由几何关系 l=2dtan r 解得 d= l。sinisinr n2-sin2i2sini答案： d= ln2-sin2i2sini8. 导学号 73884106 如图所示,在 MN 的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为 n= ,玻璃介质的上边界 MN 是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡,其边长 l=40 cm,顶点3与屏幕接触于 C 点,底边 AB 与屏幕平行。激光 a 垂直于 AB 边射向 AC 边的中点 O,结果在屏幕M
8、N 上出现两个光斑。求两个光斑之间的距离 L。解析：- 5 -激光射向 AC 边,同时发生反射和折射,画出光路图如图所示。在界面 AC,a 光的入射角 1=60,由光的折射定律有 n= ,代入数据求得折射角 2=30。由光的反射定律得反sin 1sin 2射角 3=60。由几何关系可知, ODC 是边长为 的正三角形, COE 为等腰三角形, CE=OC= ,l2 l2故两光斑之间的距离 L=DC+CE=l=40 cm。答案：40 cm9. 导学号 73884107 一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记 P 离水面的高度为 h1=0.6 m,尾部下端 Q 略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端
9、s1=0.8 m 处有一浮标,如图所示。一潜水员在浮标前方 s2=3.0 m 处下潜到深度为 h2=4.0 m 时,看到标记 P 刚好被浮标挡住,此处看不到艇尾端 Q;继续下潜 h=4.0 m,恰好能看见 Q。求:(1)水的折射率 n;(2)赛艇的长度 l。(可用根式表示)解析：(1)作出从 P 点发出的一条光线经浮标处折射进入水中,到达深度 h2处的光路图。入射角的正弦值sin 1= =0.8s1h12+s12= 0.80.62+0.82折射角的正弦值- 6 -sin 2= =0.6 由折射定律可得水的折射率 n= 。s2h22+s22= 3.03.02+4.02 sin 1sin 2=43(2)作出尾端 Q 发出的一条光线经水面折射到深度为( h2+ h)处的光路图。根据题意可知,这条光线的折射角等于临界角 C,sin C= 。再由几何知识可知 sin C=1n=34,代入数据解得 l= 24 -3.8 m。s1+s2+l(s1+s2+l)2+(h2+ h)2 17答案：(1) (2) 24 -3.8 m43 17
