人教版 (2019)选择性必修 第一册全反射课后复习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册全反射课后复习题，文件包含人教版选择性必修第一册高二物理同步学案42全反射解析版docx、人教版选择性必修第一册高二物理同步学案42全反射原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
基础导学
要点一、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质：折射率较小(填“大”或“小”)的介质．
(2)光密介质：折射率较大(填“大”或“小”)的介质．
(3)光疏介质与光密介质是相对(填“相对”或“绝对”)的．
2．全反射现象
(1)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象．
(2)临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝eq \f(1,n).
(3)全反射发生的条件
①光从光密介质射入光疏介质．
②入射角等于或大于临界角．
要点二、全反射棱镜和光导纤维
1．形状：截面为等腰直角三角形的棱镜．
2．全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生全反射，与平面镜相比，它的反射率很高．
光导纤维
1．原理：利用了光的全反射．
2．构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射．
3．光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等．
4．光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等．
要点突破
突破一：全反射
1.全反射现象
(1)全反射的条件：
①光由光密介质射入光疏介质.
②入射角大于或等于临界角.
(2)全反射遵循的规律：①发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律.②全反射的临界角C和折射率n的关系：sin C＝eq \f(1,n).
(3)从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大.同时折射光线强度减弱，能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光线的能量.
2.不同色光的临界角：由于不同颜色(频率不同)的光在同一介质中的折射率不同.频率越大的光，折射率也越大，所以不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越大的光的临界角越小，越易发生全反射.
二、全反射棱镜改变光路的几种情况
三、光导纤维
1.构造及传播原理
(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有几微米到一百微米，如图3所示，它是由内芯和外套两层组成的，内芯的折射率大于外套的折射率
(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光信号，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像.
2.光导纤维的折射率
设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sin C＝eq \f(1,n)，n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝eq \r(n2－1).
由图可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝eq \r(2).
以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq \r(2)大些.
四、解决全反射问题的思路
(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质.
(2)若光由介质进入空气(真空)时，则根据sin C＝eq \f(1,n)确定临界角，看是否发生全反射.
(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”.
(4)运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换并进行动态分析或定量计算.
典例精析
题型一：全反射的条件、临界角问题
例一．两束不同频率的单色平行光束a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象，下列结论中正确的是（ ）
A．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．若增大光束a的入射角，则可能发生全反射
D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
变式迁移1：如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法正确的是（ ）
A．在水中，a光的频率大于b光的频率
B．在水中，a光的光速大于b光的光速
C．在水中，a光的波长大于b光的波长
D．若光从水中射向空气中，a光的临界角大于b光的临界角
题型二：判断是否发生全反射
例二．如图所示，相互平行的平面Ⅰ和Ⅱ为两种光介质的分界面，两平面外为介质1，两平面间为介质2，一单色光以一定的入射角入射到界面Ⅰ上，已知介质Ⅰ和介质Ⅱ对此光的折射率分别为n1和n2，则以下说法正确的有 （ ）
A．若n1n 2，此光线可能在界面Ⅰ上发生全反射
变式迁移2：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，一定会发生全反射现象
C．光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射现象
D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射
题型三：全反射的应用
例三．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L，其侧截面如图所示，一复色光以入射角从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知内芯材料对a光的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．内芯材料对b光的折射率大于n
B．在内芯中a光传播速度比b光小
C．若a光恰好发生全反射，则在这段光纤中的传播时间为
D．当逐渐增大到时，开始有光从纤维侧壁射出
变式迁移3：下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
A．图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在水珠中发生全反射
B．图乙为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度会发生变化，此现象表明光波是一种横波
强化训练
选择题
1．光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为n，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为c，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为（ ）
B．C．D．
2．如图甲所示，为研究一半圆柱形透明新材料的光学性质，用激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光线与法线成θ角，由光学传感器CD可以探测反射光的强度。实验获得从AB面反射回来的反射光的强度随θ角变化的情况如图乙所示。光在真空中传播速度为c，则该激光在这种透明新材料中（ ）
A．折射率为
B．传播速度为c
C．θ=0°时，反射光强度为0
D．反射光的强度随θ角的增大而增大
3．如图所示，是两种介质的界面，A是入射光线，B是反射光线，C是折射光线，O是入射光线的入射点，是法线，i是入射角，r是折射角，且i>r。则下列判断正确的是（ ）
A．i逐渐增大时r也逐渐增大，有可能发生全反射现象
B．i逐渐减小时r也逐渐减小，有可能发生全反射现象
C．i逐渐增大时r将逐渐减小，有可能发生全反射现象
D．i逐渐增大时r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象
4．一束光线从空气射向折射率为的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
5．玻璃的折射率为1.5，如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（ ）
A．图甲、丙B．图甲、丁C．图乙、丙D．图乙、丁
6．如图所示，ABCD是两面平行的足够大的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则（ ）
①只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
②只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
③不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
④不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
A．①②B．②③C．①④D．③④
8．如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知（ ）
A．在水中时a光和b光的传播速度相同B．两束光在从水进入空气时频率均变小
C．从水中射向空气时，a光全反射的临界角比b光小D．真空中a光的波长比b光长
9．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．单色光1的频率比2的低B．射出后的两束单色光平行
C．在真空中单色光1的波长比2的长D．在玻璃中单色光1的传播速度比2的大
10．对于波的折射现象，下列说法正确的是（ ）
A．当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变
C．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变
D．波发生折射时一定不会发生反射现象
二、解答题
11．提高玻璃折射率的有效措施是掺入铅和钡的氧化物。由该玻璃材料制成的玻璃砖截面图如图所示，△ABC为直角三角形，，，AB边的长度为l。一细束绿光从AB边中点D垂直入射，恰好在BC边发生全反射，光在真空中的传播速度为c，求：
①该玻璃材料对绿光的折射率；
②光束从进入玻璃砖到第一次射出经历的时间。
12．如图，三棱镜的横截面为直角三角形，，。一束平行于边的光线自边的点射入三棱镜，在边发生反射后从边的点射出。若光线在点的入射角和在点的折射角相等。
（1）求三棱镜的折射率；
（2）如果的边长为，调整点的位置，使光线恰好在边中点发生反射，光在真空中（或空气中）传播速度为，求光在三棱镜中传播的时间。
入射方式
项目
方式一
方式二
方式三
光路图
入射面
AB
AC
AB
全反射面
AC
AB、BC
AC
光线方向改变角度
90°
180°
0°(发生侧移)