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2018版高考物理配套课件：第十一章 第1讲 光的反射与折射 全反射
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这是一份2018版高考物理配套课件：第十一章 第1讲 光的反射与折射 全反射，共60页。PPT课件主要包含了考试标准，加试考点自清，课时训练，加试题型突破，内容索引，同一平面，光学性质，深度思考，大于或等于，题组阶梯突破等内容，欢迎下载使用。
一、光的反射与折射1.反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的 ；反射角等于入射角.
2.折射定律(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在 内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.(2)表达式： ＝n.(3)在光的折射现象中，光路是 的.
3.折射率(1)折射率是一个反映介质的 的物理量.(2)定义式：n＝ .(3)计算公式：n＝ ，因为v
二、全反射1.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)入射角 临界角.2.临界角：折射角等于90°时的入射角.若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝ .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小.
判断下列说法是否正确.(1)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质.( )(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都会发生全反射现象.( )(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的.( )
1.一束光线从空气射向玻璃，入射角为α.下列四幅光路图中正确的是( )
2.(多选)关于光从一种介质射入另一种介质时所发生的现象，下列说法中正确的是( )A.光从一种介质射向另一种介质时传播方向一定改变B.有一部分光进入另一种介质，另一部分光被界面反射回原介质C.随着入射角增大，折射光增强，反射光减弱D.随着入射角增大，折射光减弱，反射光增强
3.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图2所示.下列说法中正确的是( )A.介质的折射率等于B.介质的折射率等于1.5C.介质的折射率等于D.增大入射角，可能发生全反射现象
4.下面四种情况中，能在空气和水的界面上发生全反射的是( )A.光从水射向空气，入射角小于临界角B.光从水射向空气，入射角大于临界角C.光从空气射向水，入射角小于临界角D.光从空气射向水，入射角大于临界角
5.如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图象就可以从一端传到另一端，如图3所示.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
例1 人造树脂是常用的眼镜片材料，如图4所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，已知光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.
命题点一 光的折射问题
应用光的折射定律解题的一般思路1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图.2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等.3.注意在折射现象中，光路是可逆的.
1.如图5所示，一束复色光从空气射入水面，进入水中分成a、b两束.已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则a、b两束光在水中的传播速度之比 为( )
解析 设入射角为θ，由折射定律可得
2.(2016·四川理综·5)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图6甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i-sin r图象如图乙所示.则( )A.光由A经O到B，n＝1.5 B.光由B经O到A，n＝1.5C.光由A经O到B，n＝0.67 D.光由B经O到A，n＝0.67
解析 介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中折射角r，故OA为折射光线，光线从B经O到A, 由折射率计算公式得 ，故选项B正确，A、C、D错误.
3.如图7所示为一横截面为直角三角形的三棱镜，∠B＝90°，∠C＝30°.一束与AB边成θ＝30°角的光线射向AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出，出射光线的折射角为60°.则这种材料的折射率为( )
解析 作出光路图如图所示，
例2 光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用.如图8所示，一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出.已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°.真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6.则( )A.光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108 m/sB.光在该有机玻璃中的折射率为1.8C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为37°D.若将该材料做成长300 km的光导纤维，此单色 光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s
命题点二 全反射问题的分析
解决全反射问题的一般方法1.确定光是从光密介质进入光疏介质.2.应用sin C＝ 确定临界角.3.根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射.4.如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图.5.运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算.
4.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的.光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图9所示的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )A.n1＞n2，α大于某一值B.n1＜n2，α大于某一值C.n1＞n2，α小于某一值D.n1＜n2，α小于某一值
解析 光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于等于临界角，所以α应小于某一值.故C正确，A、B、D错误.
5.如图10所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为( )
解析 三棱镜的截面为等腰直角△ABC，光线沿平行于BC边的方向射到AB边，则第一次折射时的入射角等于45°，射到AC边上，并刚好能发生全反射.
6.一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.
解析 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，根据折射定律有nsin θ＝sin α式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角.现假设A′恰好在纸片边缘，由题意，在A′点刚好发生全反射，故sin θ＝sin C＝
例3 (多选)如图11所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，若光线在玻璃砖内不重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出时( )A.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d
命题点三 光路控制问题
解析 根据光学规律知两束出射光线仍平行；红光和紫光对玻璃砖的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的侧移量大，红光的侧移量小，用极限法，红光的侧移量小，小到等于零，不偏转，沿直线传播.若甲为紫光，乙为红光，两条出射光线间距离一定大于d，如图a所示，选项A正确，B错误；若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d，如图b所示，选项C错误，D正确.
1.同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.2.不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同.
7.某液体中有一个空心的玻璃棱镜，假如有光线射在棱镜的AB面上，如图12所示，这条光线折射后的出射光线将会( )A.向棱镜底边BC偏折B.向棱镜顶角A偏折C.不发生偏折D.在AB面折射进入空心部分后可能全部照到BC面上
解析 光线从液体到空心，是从光密介质到光疏介质，传播方向远离法线，从空心到液体，是从光疏介质到光密介质，传播方向靠近法线，如图所示，B正确.
8.如图13，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则( )A.λa＜λb，na＞nb B.λa＞λb，na＜nbC.λa＜λb，na＜nb D.λa＞λb，na＞nb
解析 根据图象，在入射角相同的情况下，单色光a的折射角大于b的折射角，由n＝ 可得na＜nb，又因为折射率越大，波长越小，所以λa＞λb，选项B正确.
9.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图14所示.M、N、P、Q点的颜色分别为( )A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红
解析 色光的波长越长，频率越小，折射率越小，n红＜n紫，所以经玻璃球折射后，紫光的偏折较大，红光的偏折较小，即光带MN的最左端为紫光，右端为红光，光带PQ的最左端为红光，最右端为紫光，故A正确.
10. (多选)如图15，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则( )A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大， 则折射光线a首先消失
解析 由题图可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；根据n＝ 可知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率，根据λ＝ 可知，在真空中a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确.
1.一束单色光经空气射入玻璃，这束光的( )A.速度变慢，波长变短B.速度不变，波长变短C.频率增高，波长变长D.频率不变，波长变长
解析 光在玻璃中的传播速度为v＝ ，所以光经空气进入玻璃，传播速度减小；由波长、波速和频率三者的关系v＝λf，光经空气进入玻璃，频率f不变，波长变短.
2.在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯S(可看作点光源)，小鱼在水中游动，它向水面上方看去，看到了亮点S1；小鸟在水面上方飞翔，它向下方水面看去，看到了亮点S2.设水中无杂质，周围无光源，水面平静，下面的说法中正确的是( )A.小鱼看到S1属于光的反射现象，S1的位置与小鱼的位置无关B.小鱼看到S1属于光的折射现象，S1的位置与小鱼的位置有关C.小鸟看到S2属于光的反射现象，S2的位置与小鸟的位置有关D.小鸟看到S2属于光的折射现象，S2的位置与小鸟的位置无关
解析 小鱼在水中看到的亮点S1是平面镜成像，水面相当于平面镜，属于光的反射成像，根据光的反射定律可知：S灯的位置不变，通过水面所成的虚像位置不变，所以小鱼看到的S1的位置不变，即S1的位置与小鱼的位置无关，故A项正确，B错误；小鸟在水面上方，看到亮点S2是折射现象，小鸟在不同位置时，射入小鸟眼的折射光线不同，折射光线的反向延长线在不同位置交于不同点，小鸟看到的是一个亮点，它的位置与鸟的位置有关，故C、D错误.
3.如图1所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理.它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是( )A.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射
解析 光线从右面垂直进入光线的传播方向不会发生改变，光线射到左面斜面处，光线由光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角时会发生全反射，光线反射到另一个斜面处再次发生全反射从右面垂直射出，使司机能注意到，光路图如图所示，所以A项正确.
4.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的.小虎画了月全食的示意图如图2所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是( )A.地球上有人用红色激光照射月球B.太阳照射到地球的红光反射到月球C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
解析 当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食.看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球.故C正确，A、B、D错误.
5.(2016·丽水市联考)某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )
解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C＝ ，得C＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.
6.一单色光，在真空中的波长为λ0，在玻璃中的波长为λ，波速为v，玻璃对这种色光的折射率为n，已知光在真空中的速度为c，此光从玻璃射向真空发生全反射的临界角为C，则( )
解析 单色光在真空中传播时，速度为光速c，设其频率为f，因波长为λ0，则有c＝λ0f，该光在玻璃中传播时，波长为λ，波速为v，则有v＝λf，玻璃对此单色光的折射率为 ，临界角为C，则有sin C ，选项A正确，B、C、D错误.
7.光导纤维是利用全反射传递光信号的装置，如图3所示为一光导纤维，AB为其端面，纤维内芯材料的折射率为n1，外套材料的折射率为n2，在如图所示的情况下，可在此纤维内传播的光，其入射角i的正弦值的范围是(光由折射率为n1的介质进入折射率为n2的介质时，入射角的正弦与折射角正弦之比等于 )( )
解析 设折射角为β，若要在此纤维内传播光，由内芯到外套的入射角要恰好等于临界角，
8.(2015·四川理综·3)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图4所示.a、b光相比( )A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短
解析 由题图可知，b光折射程度较大，故玻璃对b光的折射率较大，A错误；
9.如图5所示，由红、蓝两种单色光组成的光束以入射角θ从圆心O处由真空射入半圆形玻璃砖，进入玻璃后分为OA、OB两束，它们从O到A和从O到B的时间分别为tA和tB，则( )A.OA是蓝光，tA小于tBB.OA是蓝光，tA大于tBC.OA是红光，tA小于tBD.OA是红光，tA大于tB
解析 由题图可知OA光线的折射率高，而蓝光的折射率比红光的高，则OA为蓝光，OB为红光.由折射率可知光的折射率越高，在玻璃中的传播速度越慢，因此OA光线在玻璃砖中的传播时间长，故B正确.
10.(多选)如图6所示，两细束平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是( )A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B.有两束单色光能从上表面射出C.a、b单色光发生折射的同时在玻璃砖的下表面也发生反射D.改变玻璃砖的厚度，a光可能会从b的右侧射出
解析 根据光路可逆性，光能从平行玻璃砖下表面进入就能从上表面射出，A错误，B正确；折射与反射同时发生，C正确；由于b光的折射程度大，当玻璃砖增厚到一定程度时，a光可能会从b的右侧射出，D正确.
11.(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图7所示，则a、b两束光( )A.在真空中，a光的传播速度比b光大B.在棱镜内，a光的传播速度比b光小C.以相同的入射角从空气斜射入水中， b光的折射角较小D.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大
解析 所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；在CD界面上，由图可知，相同的入射角的a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，由公式 可知，同种介质中a光传播速度大，B错误；由于b光的折射率大，根据 ，可知以相同的入射角从空气斜射入水中时，b光的折射角较小，C正确；折射率小的光波长大，通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大，D正确.
12.透明光学材料制成的直角三棱镜，∠B＝30°，其折射率为2，一束波长为566 nm的单色光垂直于AC面射向棱镜(如图8所示)，入射点为O，求：(1)此单色光在棱镜中的波长；
(2)试判断单色光能否在AB面上发生全反射，请说明理由.
AB界面的入射角：θ＝60°＞C，能发生全反射.
13.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.在说明这种现象时，需要分析光线射入水珠后的光路，一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R＝10 mm的球，球心O到入射光线的垂直距离为d＝8 mm，水的折射率为n＝ .
(1)在图9中画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图；
一、光的反射与折射1.反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的 ；反射角等于入射角.
2.折射定律(1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在 内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.(2)表达式： ＝n.(3)在光的折射现象中，光路是 的.
3.折射率(1)折射率是一个反映介质的 的物理量.(2)定义式：n＝ .(3)计算公式：n＝ ，因为v
二、全反射1.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)入射角 临界角.2.临界角：折射角等于90°时的入射角.若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝ .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小.
判断下列说法是否正确.(1)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质.( )(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都会发生全反射现象.( )(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的.( )
1.一束光线从空气射向玻璃，入射角为α.下列四幅光路图中正确的是( )
2.(多选)关于光从一种介质射入另一种介质时所发生的现象，下列说法中正确的是( )A.光从一种介质射向另一种介质时传播方向一定改变B.有一部分光进入另一种介质，另一部分光被界面反射回原介质C.随着入射角增大，折射光增强，反射光减弱D.随着入射角增大，折射光减弱，反射光增强
3.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图2所示.下列说法中正确的是( )A.介质的折射率等于B.介质的折射率等于1.5C.介质的折射率等于D.增大入射角，可能发生全反射现象
4.下面四种情况中，能在空气和水的界面上发生全反射的是( )A.光从水射向空气，入射角小于临界角B.光从水射向空气，入射角大于临界角C.光从空气射向水，入射角小于临界角D.光从空气射向水，入射角大于临界角
5.如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图象就可以从一端传到另一端，如图3所示.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
例1 人造树脂是常用的眼镜片材料，如图4所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，已知光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.
命题点一 光的折射问题
应用光的折射定律解题的一般思路1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图.2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等.3.注意在折射现象中，光路是可逆的.
1.如图5所示，一束复色光从空气射入水面，进入水中分成a、b两束.已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则a、b两束光在水中的传播速度之比 为( )
解析 设入射角为θ，由折射定律可得
2.(2016·四川理综·5)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图6甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i-sin r图象如图乙所示.则( )A.光由A经O到B，n＝1.5 B.光由B经O到A，n＝1.5C.光由A经O到B，n＝0.67 D.光由B经O到A，n＝0.67
解析 介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中折射角r，故OA为折射光线，光线从B经O到A, 由折射率计算公式得 ，故选项B正确，A、C、D错误.
3.如图7所示为一横截面为直角三角形的三棱镜，∠B＝90°，∠C＝30°.一束与AB边成θ＝30°角的光线射向AB面，在棱镜中经过BC边一次反射后从AC边射出，出射光线的折射角为60°.则这种材料的折射率为( )
解析 作出光路图如图所示，
例2 光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用.如图8所示，一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出.已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°.真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6.则( )A.光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108 m/sB.光在该有机玻璃中的折射率为1.8C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为37°D.若将该材料做成长300 km的光导纤维，此单色 光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3 s
命题点二 全反射问题的分析
解决全反射问题的一般方法1.确定光是从光密介质进入光疏介质.2.应用sin C＝ 确定临界角.3.根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射.4.如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图.5.运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算.
4.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的.光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图9所示的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )A.n1＞n2，α大于某一值B.n1＜n2，α大于某一值C.n1＞n2，α小于某一值D.n1＜n2，α小于某一值
解析 光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于等于临界角，所以α应小于某一值.故C正确，A、B、D错误.
5.如图10所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为( )
解析 三棱镜的截面为等腰直角△ABC，光线沿平行于BC边的方向射到AB边，则第一次折射时的入射角等于45°，射到AC边上，并刚好能发生全反射.
6.一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.
解析 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，根据折射定律有nsin θ＝sin α式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角.现假设A′恰好在纸片边缘，由题意，在A′点刚好发生全反射，故sin θ＝sin C＝
例3 (多选)如图11所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，若光线在玻璃砖内不重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出时( )A.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB.若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD.若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d
命题点三 光路控制问题
解析 根据光学规律知两束出射光线仍平行；红光和紫光对玻璃砖的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的侧移量大，红光的侧移量小，用极限法，红光的侧移量小，小到等于零，不偏转，沿直线传播.若甲为紫光，乙为红光，两条出射光线间距离一定大于d，如图a所示，选项A正确，B错误；若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d，如图b所示，选项C错误，D正确.
1.同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.2.不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同.
7.某液体中有一个空心的玻璃棱镜，假如有光线射在棱镜的AB面上，如图12所示，这条光线折射后的出射光线将会( )A.向棱镜底边BC偏折B.向棱镜顶角A偏折C.不发生偏折D.在AB面折射进入空心部分后可能全部照到BC面上
解析 光线从液体到空心，是从光密介质到光疏介质，传播方向远离法线，从空心到液体，是从光疏介质到光密介质，传播方向靠近法线，如图所示，B正确.
8.如图13，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则( )A.λa＜λb，na＞nb B.λa＞λb，na＜nbC.λa＜λb，na＜nb D.λa＞λb，na＞nb
解析 根据图象，在入射角相同的情况下，单色光a的折射角大于b的折射角，由n＝ 可得na＜nb，又因为折射率越大，波长越小，所以λa＞λb，选项B正确.
9.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图14所示.M、N、P、Q点的颜色分别为( )A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红
解析 色光的波长越长，频率越小，折射率越小，n红＜n紫，所以经玻璃球折射后，紫光的偏折较大，红光的偏折较小，即光带MN的最左端为紫光，右端为红光，光带PQ的最左端为红光，最右端为紫光，故A正确.
10. (多选)如图15，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则( )A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大， 则折射光线a首先消失
解析 由题图可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；根据n＝ 可知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率，根据λ＝ 可知，在真空中a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确.
1.一束单色光经空气射入玻璃，这束光的( )A.速度变慢，波长变短B.速度不变，波长变短C.频率增高，波长变长D.频率不变，波长变长
解析 光在玻璃中的传播速度为v＝ ，所以光经空气进入玻璃，传播速度减小；由波长、波速和频率三者的关系v＝λf，光经空气进入玻璃，频率f不变，波长变短.
2.在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯S(可看作点光源)，小鱼在水中游动，它向水面上方看去，看到了亮点S1；小鸟在水面上方飞翔，它向下方水面看去，看到了亮点S2.设水中无杂质，周围无光源，水面平静，下面的说法中正确的是( )A.小鱼看到S1属于光的反射现象，S1的位置与小鱼的位置无关B.小鱼看到S1属于光的折射现象，S1的位置与小鱼的位置有关C.小鸟看到S2属于光的反射现象，S2的位置与小鸟的位置有关D.小鸟看到S2属于光的折射现象，S2的位置与小鸟的位置无关
解析 小鱼在水中看到的亮点S1是平面镜成像，水面相当于平面镜，属于光的反射成像，根据光的反射定律可知：S灯的位置不变，通过水面所成的虚像位置不变，所以小鱼看到的S1的位置不变，即S1的位置与小鱼的位置无关，故A项正确，B错误；小鸟在水面上方，看到亮点S2是折射现象，小鸟在不同位置时，射入小鸟眼的折射光线不同，折射光线的反向延长线在不同位置交于不同点，小鸟看到的是一个亮点，它的位置与鸟的位置有关，故C、D错误.
3.如图1所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理.它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是( )A.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射
解析 光线从右面垂直进入光线的传播方向不会发生改变，光线射到左面斜面处，光线由光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角时会发生全反射，光线反射到另一个斜面处再次发生全反射从右面垂直射出，使司机能注意到，光路图如图所示，所以A项正确.
4.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的.小虎画了月全食的示意图如图2所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是( )A.地球上有人用红色激光照射月球B.太阳照射到地球的红光反射到月球C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
解析 当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食.看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球.故C正确，A、B、D错误.
5.(2016·丽水市联考)某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)( )
解析 由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C＝ ，得C＝45°＜θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确.
6.一单色光，在真空中的波长为λ0，在玻璃中的波长为λ，波速为v，玻璃对这种色光的折射率为n，已知光在真空中的速度为c，此光从玻璃射向真空发生全反射的临界角为C，则( )
解析 单色光在真空中传播时，速度为光速c，设其频率为f，因波长为λ0，则有c＝λ0f，该光在玻璃中传播时，波长为λ，波速为v，则有v＝λf，玻璃对此单色光的折射率为 ，临界角为C，则有sin C ，选项A正确，B、C、D错误.
7.光导纤维是利用全反射传递光信号的装置，如图3所示为一光导纤维，AB为其端面，纤维内芯材料的折射率为n1，外套材料的折射率为n2，在如图所示的情况下，可在此纤维内传播的光，其入射角i的正弦值的范围是(光由折射率为n1的介质进入折射率为n2的介质时，入射角的正弦与折射角正弦之比等于 )( )
解析 设折射角为β，若要在此纤维内传播光，由内芯到外套的入射角要恰好等于临界角，
8.(2015·四川理综·3)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图4所示.a、b光相比( )A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短
解析 由题图可知，b光折射程度较大，故玻璃对b光的折射率较大，A错误；
9.如图5所示，由红、蓝两种单色光组成的光束以入射角θ从圆心O处由真空射入半圆形玻璃砖，进入玻璃后分为OA、OB两束，它们从O到A和从O到B的时间分别为tA和tB，则( )A.OA是蓝光，tA小于tBB.OA是蓝光，tA大于tBC.OA是红光，tA小于tBD.OA是红光，tA大于tB
解析 由题图可知OA光线的折射率高，而蓝光的折射率比红光的高，则OA为蓝光，OB为红光.由折射率可知光的折射率越高，在玻璃中的传播速度越慢，因此OA光线在玻璃砖中的传播时间长，故B正确.
10.(多选)如图6所示，两细束平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是( )A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B.有两束单色光能从上表面射出C.a、b单色光发生折射的同时在玻璃砖的下表面也发生反射D.改变玻璃砖的厚度，a光可能会从b的右侧射出
解析 根据光路可逆性，光能从平行玻璃砖下表面进入就能从上表面射出，A错误，B正确；折射与反射同时发生，C正确；由于b光的折射程度大，当玻璃砖增厚到一定程度时，a光可能会从b的右侧射出，D正确.
11.(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图7所示，则a、b两束光( )A.在真空中，a光的传播速度比b光大B.在棱镜内，a光的传播速度比b光小C.以相同的入射角从空气斜射入水中， b光的折射角较小D.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大
解析 所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；在CD界面上，由图可知，相同的入射角的a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，由公式 可知，同种介质中a光传播速度大，B错误；由于b光的折射率大，根据 ，可知以相同的入射角从空气斜射入水中时，b光的折射角较小，C正确；折射率小的光波长大，通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大，D正确.
12.透明光学材料制成的直角三棱镜，∠B＝30°，其折射率为2，一束波长为566 nm的单色光垂直于AC面射向棱镜(如图8所示)，入射点为O，求：(1)此单色光在棱镜中的波长；
(2)试判断单色光能否在AB面上发生全反射，请说明理由.
AB界面的入射角：θ＝60°＞C，能发生全反射.
13.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.在说明这种现象时，需要分析光线射入水珠后的光路，一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R＝10 mm的球，球心O到入射光线的垂直距离为d＝8 mm，水的折射率为n＝ .
(1)在图9中画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图；
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