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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 光的全反射与光纤技术精品巩固练习
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 光的全反射与光纤技术精品巩固练习，共13页。试卷主要包含了单选题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.下列几个光现象中，属于衍射现象的是（ ）
A. 水中的气泡看起来特别明亮 B. 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带
C. 在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹 D. 通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹
2.如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于（ ）
A. sin50°sin55° B. sin55°sin50° C. sin40°sin35° D. sin35°sin40°
3.如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是（ ）
A. 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B. 逐渐增大入射角，b光首先发生全反射
C. 在玻璃中，a光的速度大于b光的速度D. 在真空中，a光的波长小于b光的波长
4.关于光的偏振现象下列说法正确的是（ ）
A. 光的偏振现象说明光是纵波
B. 拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰
C. 一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向与该偏振片透振方向垂直的光波才能通过
D. 一束自然光入射到两种介质的分界面上，只有当反射光与折射光线之间夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
5.如图，一半径为R的玻璃半球，折射率为1.5，现有一束均匀的平行光垂直入射到整个半球的底面上，进入玻璃半球的光线中不可能直接从半球面出射的百分比为（ ）
A. 66.7% B. 55.6% C. 44.4% D. 33.3%
6.对于红光和紫光，下列判断正确的是（ ）
A. 同一种玻璃对紫光的折射率大于对红光的折射率 B. 红光的频率大于紫光的频率
C. 在真空中紫光的波长大于红光的波长 D. 红光光子能量大于紫光光子能量
7.以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），成为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足 sinisinr = n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对电磁波的折射率n=－1，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是（ ）
A. B.
C. D.
8.下列属于光的干涉现象的是（ ）
A. 海市蜃景 B. 雨后彩虹 C. 多彩肥皂泡 D. 立体电影
9.两种单色光，从玻璃射向空气时，发生全反射的临界角分别是C1、C2 ， 且C1
A. v1E2B. v1>v2 ， λ1<λ2 ， E1
C. v1λ2 ， E1v2 ， λ1>λ2 ， E1>E2
10.如图所示，MM’是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图做出下列判断中正确的是（ ）
A. 该介质的折射率为 32 B. 光在介质中的传播速度 63c （c真空中光速）
C. 光线从空气斜射向介质时有可能发生全反射 D. 光线由介质斜射向空气时全反射的临界角小于45°
11.如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A. 减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 B. 将绿光换为红光，干涉条纹间的距离增大
C. 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离减小 D. 将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
12.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C. 在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
13.分析下列所描述的三个物理现象：①目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（ ）
A. 反射现象、折射现象、干涉现象 B. 折射现象、反射现象、干涉现象
C. 反射现象、干涉现象、折射现象 D. 折射现象、干涉现象、反射现象
14.如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出. 则以下说法中正确的是（ ）
A. OA为黄光，OB为紫光B. OA为紫光，OB为黄光
C. OA为黄光，OB为复色光D. OA为紫光，OB为复色光
15.在双缝干涉实验中，用波长为5×10-7m的黄光照射双缝。已知两缝间的间距为0.3mm，双缝到光屏的距离为1.2m，光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，则下列说法中正确的是（ ）
A. P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
B. P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
C. P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
D. P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
二、填空题
16.在测定玻璃的折射率实验中，如图甲所示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________（填d或e）点得到的值误差较小。丙同学在纸上画出界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则丙同学测得的折射率与真实值相比________（填偏大、偏小或不变）。
17.利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d=0.5mm, 双缝光屏间距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为________，B位置的游标卡尺读数为________， 单色光的波长为________m。
18.如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10﹣7m，屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10﹣7m．则在这里出现的应是________（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×10﹣7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________（选填“变宽”、“变窄”、或“不变”．
三、综合题
19.在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针 P1、P2和P3、P4 ，如图所示。求：
（1）在坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角 θ1 和折射角 θ2 ；
（2）写出该玻璃的折射率n的表达式；
（3）在不用量角器的条件下，设计测量玻璃砖折射率大小合理的方案。（解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）
20.如图所示， abc 是一块用折射率 n=2 的玻璃制成的透明体的横截面， ab 是半径为R的圆弧， ac 边垂直于 bc 边， ∠ac=60° ，当一束平行单色光垂直照到 ac 上，光在真空中的速度 c=3×108m/s ，求：
（1）该色光在玻璃中的传播速度；
（2）该色光在玻璃中的临界角；
（3）圆弧 ab 的外表面只有一部分有光线穿出，则穿出光线部分的弧长。
21.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为 θ=30° ，E、F分别为边AB、AC的中点，
（1）完成光路图并求该棱镜的折射率；
（2）分析说明光在F点是否发生全反射。
参考答案
一、单选题
1.【答案】 D
【解析】A．水中的气泡看起来特别明亮属于光的全反射，A不符合题意；
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带属于光的色散，B不符合题意；
C．在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹属于薄膜干涉，C不符合题意；
D．通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹属于单缝衍射，D符合题意。
故答案为：D。
2.【答案】 C
【解析】根据折射定律可得 n=sin(90°-50°)sin(90°-55°)=sin40°sin35°
故答案为：C。
3.【答案】 D
【解析】A.因为 a 光的偏折程度大于 b 光，所以根据折射定律得知玻璃对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，A不符合题意；
B.根据全反射临界角公式 sinC=1n 知， a 光的临界角小于 b 光的临界角， a 光首先发生全反射，B不符合题意；
C.由 v=cn 可知， a 光的折射率较大，则在玻璃砖中， a 光的速度小于 b 光的速度，C不符合题意；
D.根据折射率大，频率大，波长短，可知 a 光的折射率大于 b 光的折射率，则 a 光在真空中的波长小于 b 光在真空中的波长，D符合题意。
故答案为：D
4.【答案】 B
【解析】A．光的偏振现象说明光是横波，A不符合题意；
B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰，这是利用光的偏振现象，B符合题意；
C．只有振动方向和透振方向互相平行的光才能通过偏振片，C不符合题意；
D．一束自然光入射到两种介质的表面时，一定有反射光线，如果折射光线与反射光线垂直，反射光为偏振光，D不符合题意。
故答案为：B。
5.【答案】 B
【解析】由全反射临界角的定义有 sinα=1n=23
根据几何关系，光线离光轴最远的距离为 l=sinα⋅R=23R
所以光线能直接射出的百分比为 π(23R)2πR2=49
所以光线能不能直接射出的百分比为 1-49=59=55.6%
故答案为：B。
6.【答案】 A
【解析】ABC．波长越长，频率越小，在真空中红光的波长大于紫光的波长，所以红光的频率小于紫光的频率，则在同一媒质中，对紫光的折射率大于对红光的折射率，A符合题意BC不符合题意；
D．根据 E=hν 可知紫光光子能量大于红光光子能量，D不符合题意。
故答案为：A。
7.【答案】 C
【解析】A．根据 sinisinr = n
知入射角不等于0°，则折射角也不等于0°，所以光线进入材料时不可能垂直于界面，A不符合题意；
B．此图中光线发生反射，没有发生折射，B不符合题意；
C．根据题意知，折射线与入射线位于法线的同一侧，该图符合折射的规律，C符合题意；
D．光线从材料右侧面射出时，违反了折射规律：折射线与入射线位于法线的同一侧，D不符合题意。
故答案为：C。
8.【答案】 C
【解析】A．海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射而产生的，A不符合题意；
B．雨后天边出现彩虹是光的色散，B不符合题意；
C．多彩肥皂泡是光经过薄膜的上下表面之后产生的两列相干光形成光的干涉所产生的彩色条纹，C符合题意；
D．立体电影眼镜是根据光的波动性制成的，更确切的说是由偏振光所至，D不符合题意。
故答案为：C。
9.【答案】 A
【解析】根据光的全反射，临界角与折射率的关系 sinC=1n
因为 C1n2 ，两种单色光频率关系为 ν1>ν2
两种单色光波长关系为 λ1<λ2
根据 E=hν
两种单色光能量 E1>E2
根据 v=cn
两种单色光速度 v1
故答案为：A。
10.【答案】 B
【解析】A．由图可知，该介质的折射率 n=sin60sin45=62
A不符合题意；
B．光在介质中的传播速度 v=cn=63c
B符合题意；
C．光线从空气斜射向介质时，是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，C不符合题意；
D．光线由介质斜射向空气时 sinC=1n=63>sin45
全反射的临界角大于45°，D不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 B
【解析】A．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，减小双缝间的距离，即 d 变小，则干涉条纹间的距离增大，A不符合题意；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间的距离增大，B符合题意；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，增大双缝到屏的距离，即 L 增大，则干涉条纹间的距离增大，C不符合题意；
D．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，将绿光换为紫光，波长变短，则干涉条纹间的距离减小，D不符合题意；
故答案为：B。
12.【答案】 A
【解析】A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，A符合题意；
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，B不符合题意；
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，C不符合题意；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，D不符合题意；
故答案为：A。
13.【答案】 B
【解析】目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅，是因为池底的光反射光到达水面时，发生折射进入人的眼睛，人眼按照光沿直线传播看到的是池底的虚像，要比实际的深度要浅；夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是因为音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象。
故答案为：B。
14.【答案】 C
【解析】在同一种介质中，对紫光的折射率大于对黄光的折射率，故在黄光能够发生全反射时，两种光都能够发生全反射，所以正确的情况是黄光的入射角恰好等于临界角，而紫光的入射角已经大于临界角，则C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C．
15.【答案】 B
【解析】光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，黄光的波长为5×10-7m ，则 n=ΔSλ2=3
为奇数，在P点出现暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 Δx=Ldλ=×5×10-7m=2×10-3m
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
二、填空题
16.【答案】 光学面；e；偏小
【解析】光学实验用的长方体玻璃砖的光学面不能用手直接接触。连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec连线与入射光线平行，误差较小，如图所示
作出实际的光路图，如实线所示；作出作图时的光路图，如虚线所示
可知，折射角的测量值将偏大，入射角没有误差，根据 n=sinisinr
可知，所得的折射率将偏小。
17.【答案】 11.1mm；15.6mm；6.4×10-7
【解析】图A游标卡尺的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm．图B游标卡尺读数为：15mm+0.1×6mm=15.6mm．根据 △x＝Ldλ 其中 Δx=(15.6-11.1)×10-37m=4.57×10-3m
得 λ＝Δx⋅dL＝4.57×10-3×0.5×10-30.5=6.4×10-7m ．
18.【答案】暗条纹；变宽
【解析】解：屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10﹣7m，则n= △sλ2=7.95×10-75.30×10-72=3 ，为奇数，在P点出现暗条纹．
根据 △x=Ldλ 知，波长变大，则条纹间距变宽．
故答案为：暗条纹，变宽．
三、综合题
19.【答案】 （1）解：光路图如图所示
（2）解：根据光的折射定律，得 n=sinθ1sinθ2
（3）解：由图可知，设小格子的边长为l，则玻璃砖的厚度为 d=7l
根据正弦定理，分别对 θ1 和 θ2 按照纸上对应的格子数取直角三角形，据图纸中的格子数，可知 sinθ1=7l(7l)2+d2=22
sinθ2=4l(4l)2+d2=46565
由光的折射定律可得 n=sinθ1sinθ2=1308
【解析】（1）利用像的位置可以画出对应的折射角和入射角；
（2）利用折射定律可以写出折射率的表达式；
（3）利用几何关系结合格数的数量可以求出折射率的大小。
20.【答案】 （1）解：由 v=cn
解得 v=1.5×108m/s
（2）解：由 sinC=1n
解得 C=30°
（3）解：令图中d点的入射角 β 等于临界角30°，所以 bd 部分有光线射出，对应的圆心角 ∠bd=30° ，所以对应圆弧长 l=30°360°×2πR=πR6
【解析】（1）结合介质的折射率求解光在该介质中的传播速度即可；
（2）结合介质的折射率和全反射公式求解全反射的临界角；
（3）结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解距离即可。
21.【答案】 （1）解：完成光路图如图所示
由几何知识得：光线在AB面上入射角为i=60°，折射角为r=30°，则折射率为 n=sinisinr=sin60°sin30°=3
（2）解：光线在F点的入射角与AB面上的折射角相等，根据光路可逆性原理，得知光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与AC的夹角为θ。
【解析】（1）利用光路图结合几何关系可以求出折射率的大小；
（2）利用光路可逆原理可以判别光在F点不可能发生全反射。
一、单选题
1.下列几个光现象中，属于衍射现象的是（ ）
A. 水中的气泡看起来特别明亮 B. 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带
C. 在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹 D. 通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹
2.如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于（ ）
A. sin50°sin55° B. sin55°sin50° C. sin40°sin35° D. sin35°sin40°
3.如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是（ ）
A. 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B. 逐渐增大入射角，b光首先发生全反射
C. 在玻璃中，a光的速度大于b光的速度D. 在真空中，a光的波长小于b光的波长
4.关于光的偏振现象下列说法正确的是（ ）
A. 光的偏振现象说明光是纵波
B. 拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰
C. 一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向与该偏振片透振方向垂直的光波才能通过
D. 一束自然光入射到两种介质的分界面上，只有当反射光与折射光线之间夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
5.如图，一半径为R的玻璃半球，折射率为1.5，现有一束均匀的平行光垂直入射到整个半球的底面上，进入玻璃半球的光线中不可能直接从半球面出射的百分比为（ ）
A. 66.7% B. 55.6% C. 44.4% D. 33.3%
6.对于红光和紫光，下列判断正确的是（ ）
A. 同一种玻璃对紫光的折射率大于对红光的折射率 B. 红光的频率大于紫光的频率
C. 在真空中紫光的波长大于红光的波长 D. 红光光子能量大于紫光光子能量
7.以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），成为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足 sinisinr = n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对电磁波的折射率n=－1，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是（ ）
A. B.
C. D.
8.下列属于光的干涉现象的是（ ）
A. 海市蜃景 B. 雨后彩虹 C. 多彩肥皂泡 D. 立体电影
9.两种单色光，从玻璃射向空气时，发生全反射的临界角分别是C1、C2 ， 且C1
A. v1
C. v1
10.如图所示，MM’是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图做出下列判断中正确的是（ ）
A. 该介质的折射率为 32 B. 光在介质中的传播速度 63c （c真空中光速）
C. 光线从空气斜射向介质时有可能发生全反射 D. 光线由介质斜射向空气时全反射的临界角小于45°
11.如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A. 减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 B. 将绿光换为红光，干涉条纹间的距离增大
C. 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离减小 D. 将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
12.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C. 在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
13.分析下列所描述的三个物理现象：①目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（ ）
A. 反射现象、折射现象、干涉现象 B. 折射现象、反射现象、干涉现象
C. 反射现象、干涉现象、折射现象 D. 折射现象、干涉现象、反射现象
14.如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出. 则以下说法中正确的是（ ）
A. OA为黄光，OB为紫光B. OA为紫光，OB为黄光
C. OA为黄光，OB为复色光D. OA为紫光，OB为复色光
15.在双缝干涉实验中，用波长为5×10-7m的黄光照射双缝。已知两缝间的间距为0.3mm，双缝到光屏的距离为1.2m，光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，则下列说法中正确的是（ ）
A. P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
B. P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
C. P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
D. P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
二、填空题
16.在测定玻璃的折射率实验中，如图甲所示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________（填d或e）点得到的值误差较小。丙同学在纸上画出界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则丙同学测得的折射率与真实值相比________（填偏大、偏小或不变）。
17.利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d=0.5mm, 双缝光屏间距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为________，B位置的游标卡尺读数为________， 单色光的波长为________m。
18.如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10﹣7m，屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10﹣7m．则在这里出现的应是________（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×10﹣7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________（选填“变宽”、“变窄”、或“不变”．
三、综合题
19.在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针 P1、P2和P3、P4 ，如图所示。求：
（1）在坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角 θ1 和折射角 θ2 ；
（2）写出该玻璃的折射率n的表达式；
（3）在不用量角器的条件下，设计测量玻璃砖折射率大小合理的方案。（解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）
20.如图所示， abc 是一块用折射率 n=2 的玻璃制成的透明体的横截面， ab 是半径为R的圆弧， ac 边垂直于 bc 边， ∠ac=60° ，当一束平行单色光垂直照到 ac 上，光在真空中的速度 c=3×108m/s ，求：
（1）该色光在玻璃中的传播速度；
（2）该色光在玻璃中的临界角；
（3）圆弧 ab 的外表面只有一部分有光线穿出，则穿出光线部分的弧长。
21.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为 θ=30° ，E、F分别为边AB、AC的中点，
（1）完成光路图并求该棱镜的折射率；
（2）分析说明光在F点是否发生全反射。
参考答案
一、单选题
1.【答案】 D
【解析】A．水中的气泡看起来特别明亮属于光的全反射，A不符合题意；
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带属于光的色散，B不符合题意；
C．在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹属于薄膜干涉，C不符合题意；
D．通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹属于单缝衍射，D符合题意。
故答案为：D。
2.【答案】 C
【解析】根据折射定律可得 n=sin(90°-50°)sin(90°-55°)=sin40°sin35°
故答案为：C。
3.【答案】 D
【解析】A.因为 a 光的偏折程度大于 b 光，所以根据折射定律得知玻璃对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，A不符合题意；
B.根据全反射临界角公式 sinC=1n 知， a 光的临界角小于 b 光的临界角， a 光首先发生全反射，B不符合题意；
C.由 v=cn 可知， a 光的折射率较大，则在玻璃砖中， a 光的速度小于 b 光的速度，C不符合题意；
D.根据折射率大，频率大，波长短，可知 a 光的折射率大于 b 光的折射率，则 a 光在真空中的波长小于 b 光在真空中的波长，D符合题意。
故答案为：D
4.【答案】 B
【解析】A．光的偏振现象说明光是横波，A不符合题意；
B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰，这是利用光的偏振现象，B符合题意；
C．只有振动方向和透振方向互相平行的光才能通过偏振片，C不符合题意；
D．一束自然光入射到两种介质的表面时，一定有反射光线，如果折射光线与反射光线垂直，反射光为偏振光，D不符合题意。
故答案为：B。
5.【答案】 B
【解析】由全反射临界角的定义有 sinα=1n=23
根据几何关系，光线离光轴最远的距离为 l=sinα⋅R=23R
所以光线能直接射出的百分比为 π(23R)2πR2=49
所以光线能不能直接射出的百分比为 1-49=59=55.6%
故答案为：B。
6.【答案】 A
【解析】ABC．波长越长，频率越小，在真空中红光的波长大于紫光的波长，所以红光的频率小于紫光的频率，则在同一媒质中，对紫光的折射率大于对红光的折射率，A符合题意BC不符合题意；
D．根据 E=hν 可知紫光光子能量大于红光光子能量，D不符合题意。
故答案为：A。
7.【答案】 C
【解析】A．根据 sinisinr = n
知入射角不等于0°，则折射角也不等于0°，所以光线进入材料时不可能垂直于界面，A不符合题意；
B．此图中光线发生反射，没有发生折射，B不符合题意；
C．根据题意知，折射线与入射线位于法线的同一侧，该图符合折射的规律，C符合题意；
D．光线从材料右侧面射出时，违反了折射规律：折射线与入射线位于法线的同一侧，D不符合题意。
故答案为：C。
8.【答案】 C
【解析】A．海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射而产生的，A不符合题意；
B．雨后天边出现彩虹是光的色散，B不符合题意；
C．多彩肥皂泡是光经过薄膜的上下表面之后产生的两列相干光形成光的干涉所产生的彩色条纹，C符合题意；
D．立体电影眼镜是根据光的波动性制成的，更确切的说是由偏振光所至，D不符合题意。
故答案为：C。
9.【答案】 A
【解析】根据光的全反射，临界角与折射率的关系 sinC=1n
因为 C1
两种单色光波长关系为 λ1<λ2
根据 E=hν
两种单色光能量 E1>E2
根据 v=cn
两种单色光速度 v1
故答案为：A。
10.【答案】 B
【解析】A．由图可知，该介质的折射率 n=sin60sin45=62
A不符合题意；
B．光在介质中的传播速度 v=cn=63c
B符合题意；
C．光线从空气斜射向介质时，是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，C不符合题意；
D．光线由介质斜射向空气时 sinC=1n=63>sin45
全反射的临界角大于45°，D不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 B
【解析】A．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，减小双缝间的距离，即 d 变小，则干涉条纹间的距离增大，A不符合题意；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间的距离增大，B符合题意；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，增大双缝到屏的距离，即 L 增大，则干涉条纹间的距离增大，C不符合题意；
D．根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ 可知，将绿光换为紫光，波长变短，则干涉条纹间的距离减小，D不符合题意；
故答案为：B。
12.【答案】 A
【解析】A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，A符合题意；
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，B不符合题意；
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，C不符合题意；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，D不符合题意；
故答案为：A。
13.【答案】 B
【解析】目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅，是因为池底的光反射光到达水面时，发生折射进入人的眼睛，人眼按照光沿直线传播看到的是池底的虚像，要比实际的深度要浅；夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是因为音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象。
故答案为：B。
14.【答案】 C
【解析】在同一种介质中，对紫光的折射率大于对黄光的折射率，故在黄光能够发生全反射时，两种光都能够发生全反射，所以正确的情况是黄光的入射角恰好等于临界角，而紫光的入射角已经大于临界角，则C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C．
15.【答案】 B
【解析】光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，黄光的波长为5×10-7m ，则 n=ΔSλ2=3
为奇数，在P点出现暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 Δx=Ldλ=×5×10-7m=2×10-3m
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
二、填空题
16.【答案】 光学面；e；偏小
【解析】光学实验用的长方体玻璃砖的光学面不能用手直接接触。连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec连线与入射光线平行，误差较小，如图所示
作出实际的光路图，如实线所示；作出作图时的光路图，如虚线所示
可知，折射角的测量值将偏大，入射角没有误差，根据 n=sinisinr
可知，所得的折射率将偏小。
17.【答案】 11.1mm；15.6mm；6.4×10-7
【解析】图A游标卡尺的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm．图B游标卡尺读数为：15mm+0.1×6mm=15.6mm．根据 △x＝Ldλ 其中 Δx=(15.6-11.1)×10-37m=4.57×10-3m
得 λ＝Δx⋅dL＝4.57×10-3×0.5×10-30.5=6.4×10-7m ．
18.【答案】暗条纹；变宽
【解析】解：屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10﹣7m，则n= △sλ2=7.95×10-75.30×10-72=3 ，为奇数，在P点出现暗条纹．
根据 △x=Ldλ 知，波长变大，则条纹间距变宽．
故答案为：暗条纹，变宽．
三、综合题
19.【答案】 （1）解：光路图如图所示
（2）解：根据光的折射定律，得 n=sinθ1sinθ2
（3）解：由图可知，设小格子的边长为l，则玻璃砖的厚度为 d=7l
根据正弦定理，分别对 θ1 和 θ2 按照纸上对应的格子数取直角三角形，据图纸中的格子数，可知 sinθ1=7l(7l)2+d2=22
sinθ2=4l(4l)2+d2=46565
由光的折射定律可得 n=sinθ1sinθ2=1308
【解析】（1）利用像的位置可以画出对应的折射角和入射角；
（2）利用折射定律可以写出折射率的表达式；
（3）利用几何关系结合格数的数量可以求出折射率的大小。
20.【答案】 （1）解：由 v=cn
解得 v=1.5×108m/s
（2）解：由 sinC=1n
解得 C=30°
（3）解：令图中d点的入射角 β 等于临界角30°，所以 bd 部分有光线射出，对应的圆心角 ∠bd=30° ，所以对应圆弧长 l=30°360°×2πR=πR6
【解析】（1）结合介质的折射率求解光在该介质中的传播速度即可；
（2）结合介质的折射率和全反射公式求解全反射的临界角；
（3）结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解距离即可。
21.【答案】 （1）解：完成光路图如图所示
由几何知识得：光线在AB面上入射角为i=60°，折射角为r=30°，则折射率为 n=sinisinr=sin60°sin30°=3
（2）解：光线在F点的入射角与AB面上的折射角相等，根据光路可逆性原理，得知光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与AC的夹角为θ。
【解析】（1）利用光路图结合几何关系可以求出折射率的大小；
（2）利用光路可逆原理可以判别光在F点不可能发生全反射。
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