2021学年第三节 光的全反射与光纤技术一课一练

4.3光的全反射与光纤技术同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法正确的是（　　）

A．光线、都不能发生全反射

B．光线、都能发生全反射

C．光线发生全反射，光线不发生全反射

D．光线不发生全反射，光线发生全反射

2．水中的空气泡看上去比较亮，对这一现象有以下不同的解释，其中正确的是（ ）

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．从空气泡到达水中的界面处的光一部分发生反射，因而较亮

D．从水中到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射，因而较亮

3．同一单色光以不同的入射角射向介质a和介质b的界面，入射光、反射光和折射光的三种情形如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．光源处在介质a中 B．光在介质b中的波长更长

C．光在介质a中的能量更大 D．光在介质b中的传播速度更小

4．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，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是（　　）

A．，不能发生全反射 B．，能发生全反射

C．，不能发生全反射 D．，能发生全反射

5．对于以下光学现象或运用，说法错误的：（   ）

A．自行车尾灯的内部构造实质是一列竖直排布的紧密的全反射三棱镜

B．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景

C．夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象

D．光导纤维的内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成

6．如图所示，由不同频率的a、b两种单色光组成的复色光沿半圆形玻璃砖的半径MO方向以入射角射向玻璃砖的圆心O，其出射光束OP中只有a光，且出射光束的出射角。则下列说法正确的是（　　）

A．玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小

B．ab两种单色光在玻璃砖中的传播速率之比为4：5

C．ON光束中只有b光

D．玻璃对a光的折射率为0.75

7．一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，该液体的折射率约为（　　）

A．1.55 B．1.25 C．1.95 D．2.00

8．在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示，其棱镜的横截面ABCD是底角为的等腰梯形，与BC平行的三条光线经AB面射入棱镜，经BC面反射后，反射光线直接射到CD面上。已知棱镜材料的折射率n=，则（　　）

A．光线1在AB面上的折射角为

B．三条光线在BC面上都发生全反射

C．只有光线3在BC面上发生全反射

D．从DC射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线3

9．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2，用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度，则（　　）

A．n1﹤n2、v1﹤v2 B．n1﹤n2、v1﹥v2

C．n1﹥n2、v1﹤v2 D．n1﹥n2、v1﹥v2

10．宝石晶莹剔透，在光线的照射下璀璨夺目。如图所示的多边形为一打磨好的宝石的横截面，其中∠ABC=60°和∠BCD=90°。现有一细光束从AB边上的F点垂直AB边射入，已知该宝石内部介质分布均匀，折射率n=，FB=d，BC=L，光在空气中的传播速度可认为等于在真空中的速度c，下列说法正确的是（　　）

A．光线会从BC边射出

B．光线从CD边射出时与CD边的夹角为60°

C．光线从射入到第一次射出时所走的路程为

D．光线从射入到第一次射出时所需的时间是

11．如图所示，正方体透明玻璃砖，从底部挖去一部分，挖去部分恰好是以底边为直径的半圆柱。平行单色光垂直于玻璃砖上表面射入，半圆柱面上有光线射出的部分为其表面积的，不计光线在玻璃砖中的多次反射，则该单色光在玻璃砖中的折射率为（　　）

A． B． C． D．

12．两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

13．为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于射入棱镜，经两次反射后光线垂直于射出，且在、边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）

A．a光的频率比b光的频率大

B．b光比a光更容易发生明显的衍射现象

C．在真空中，a光的传播速度比b光的大

D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小

14．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

15．有一个长为10cm的竖直线状光源AB，其表面可以向各个方向发射光线，将光源封装在一个半球形的透明介质中，整个装置放在水平地面上，如图。线状光源的B端与半球的球心O重合，封装用的透明介质的折射率为1.5，为使光源发出的所有光均能射出介质球，不考虑二次反射，试分析介质球的半径R至少为（　　）

A．15cm B．cm C．10cm D．20cm

二、填空题（共4题）

16．如图是高速公路上的反光柱，它的反光材料主要由里面充有空气的小玻璃球组成。当光射向玻璃球时，光可在玻璃球的______(填“内表面”或“外表面”)发生全反射，因为当光线从______(选填“光疏介质”或“光密介质”)射到两种介质的界面上时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。

17．如图所示，在研究光的全反射实验中，一束单色光沿半圆形玻璃砖的半径方向射向玻璃砖与空气的分界面，不考虑反射，当入射角为30°时，测得折射角为θ，改变入射角，当入射角为θ时，恰好发生全反射。则光发生全反射的临界角C= ___________，玻璃的折射率n= ___________，光在玻璃中的传播速度v=___________（空气中的光速等于真空中的光速c）。

18．光纤通信技术是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。我国的光纤通信技术处于世界领先水平。当光从光纤的外套进入内芯后，光的传播速度变______（选填“大”或“小”）。若某种光纤的内芯在空气中发生全反射的临界角为45°，则内芯的折射率为______（结果可用根号表示）。

19．如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直边与BD重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上，使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ（θ<90°），观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动。

(1)在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的一项是____；

A．折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动

B．折射光斑的亮度逐渐变暗

C．折射角一定小于反射角

D．反射光线转过的角度为θ

(2)当玻璃砖转至θ＝45°时，恰好看不到折射光线．则此玻璃砖的折射率n=__________。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，直角三棱镜，，三棱镜材料的折射率，一束与面成30°角的光线从面上点射入棱镜，从面上点射出，不考虑光在面上的反射。

(1)判断三棱镜的面是否有光线射出？写出分析过程。（不考虑多次反射）

(2)求从点射出光线的折射角。

21．如图所示，横截面为圆周的柱状玻璃棱镜，有一束单色光垂直于面点经玻璃砖面折射后与延长线相交于点，已知玻璃砖半径，之间的距离，到的距离.取tan74°＝3.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8，求：

①该玻璃砖的折射率．

②该单色光向平移距离至少多远时，它将不能从面直接折射出来．

22．如图所示，水面下方有一点光源S，到水面的距离为l。水面上岸边有一标志物A，岸边到光源的水平距离为l.已知从距岸边处的水面O点射出的光线恰好照亮标志物A，此光束到达A之前在水中和空气中传播的时间之比为2∶1。求：

(1)水的折射率；

(2)标志物A到水面的高度h。

23．如图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。

参考答案：

1．A

2．D

3．D

4．A

5．B

6．A

7．A

8．B

9．B

10．D

11．A

12．A

13．D

14．D

15．A

16．     内表面     光密介质

17．     45°         

18．     小    

19．     B    

20．

(1)光路图如图所示

设面入射角为，折射角为，在面入射角为，折射角为，由折射定律可知

由

发生全反射的临界角为，则

则

所以在面上发生全反射，没有光线射出。

(2)由几何关系

则

由折射定律

可得

21．①1.33；②3.75cm

22．(1)；(2)

23．