光[第115页第1题] (2013四川成都摸底)光导纤维由“内芯”和“包层”两个同心圆柱体组成,其中心部分是内芯,内芯以外的部分为包层,光从一端进入,从另一端射出。
下列说法正确的是( )A.内芯的折射率大于包层的折射率B.内芯的折射率小于包层的折射率C.不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同D.若紫光以如图所示角度入射时,恰能在内芯和包层分界面上发生全反射,则改用红光以同样角度入射时,也能在内芯和包层分界面上发生全反射[答案] A[解析] 光导纤维是依据全反射原理工作的,内芯的折射率大于包层的折射率,选项A正确B 错误;不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间不相同,选项C 错误;若紫光以如图所示角度入射时,恰能在内芯和包层分界面上发生全反射,则改用红光以同样角度入射时,由于红光临界角大于紫光,所以不能在内芯和包层分界面上发生全反射,选项D错误。
[变式训练] （2011海南单科，18（2），中）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s1=0. 8 m 处有一浮标，示意如图. 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，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜Δh=4. 0 m，恰好能看见Q. 求（ⅰ）水的折射率n；（ⅱ）赛艇的长度l. （可用根式表示）[变式答案] （ⅰ）（ⅱ）m[变式解析]（ⅰ）标记P的光路如图n=====（ⅱ）Q点恰好被看到，则折射角为临界角Csin C==解得：l= m[第115页第2题] (2013浙江台州调研)如图甲所示,在平静的水面下有一个点光源S,它发出的是两种不同颜色的a光和b光,在水面上形成了一个被照亮的圆形区域,该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域,周边为环状区域,且为a光的颜色(见图乙)。
则以下说法中正确的是( )A.a光在水中的传播速度比b光大B.水对a光的折射率比b光大C.a光的频率比b光大D.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光窄[答案] A[解析] 根据题意,a光从水射向空气时发生全反射的临界角C较大,根据公式n=可知,水对a光的折射率较小,a光的频率较小,再根据关系式v=c/n可知,a光在水中的传播速度较大,选项A正确,B、C错误;a光的频率较小,其波长较大,再根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光宽,选项D错误。
[变式训练] （2013四川，3， 6分) 光射到两种不同介质的分界面, 分析其后的传播情形可知( )A. 折射现象的出现说明光是纵波B. 光总会分为反射光和折射光C. 折射光与入射光的传播方向总是不同的D. 发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同[变式答案] D[变式解析] 折射是横波、纵波共有的现象, 光是一种电磁波, 而电磁波是横波, A错误; 当光从光密介质射向光疏介质而且入射角不小于临界角时, 就只有反射光而无折射光, B错误; 当入射角等于0°时折射光与入射光传播方向相同, C错误; 由惠更斯原理对折射的解释可知D正确。
[第115页第3题] (2013浙江温州适应性测试)如图所示,匀质透明球体的球心为O,半径为R,置于真空中。
一条光线CD平行于直径AOB射向球体,若CD与AOB的距离H=R,光线从D射入球体经一次反射后由E(图中未标出)再次折射回真空中,此时的出射光线刚好与入射光线平行,已知光在真空中的速度为c,则( )A.球体的折射率为n=2B.球体的折射率为n=2C.光线从D点射入到E点射出球体的总时间为6R/cD.适当改变入射点的位置,光线进入球体后,可在球体内发生全反射现象[答案] C[解析] 作出光路图,如图所示,根据几何关系,i=60°,i=2r,所以r=30°,再根据折射定律,球体的折射率n==,选项A、B错误;光线从D点射入到E点射出球体的总路程为s=2·BD=2×2H=2R,光在球体中传播的速度v==c,所以t==,选项C 正确;光线进入球体后再次射向真空时的入射角始终等于r,并且满足i=2r,当适当改变入射点的位置时,i的最大值为90°,所以r的最大值为45°,因为sin r<<==sin C,r所以光线进入球体后,不可能在球体内发生全反射现象,选项D错误。
[变式训练] （重庆市2013届高三九校模拟,11）（2）如图所示，△ABC为等腰直角三棱镜的横截面，∠C=90°，一束激光a沿平行于AB边射入棱镜，经一次折射后射到BC边时，刚好能发生全反射，求该棱镜的折射率n．[变式答案][变式解析] 作光路图如右图所示，根据折射率可得，，由几何关系得，解得n=.[第115页第4题] (2012北京理综,14,6分)一束单色光经由空气射入玻璃,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[答案] A[解析] 单色光从空气射入玻璃,光的频率f不变;波长λ=,其中λ0为光在空气中的波长,n为玻璃对空气的折射率,n>1,故波长变短;光速v=λf,故光的速度变慢,所以选项A正确。
[变式训练] （2012江西重点中学第二次联考，34（2））如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面（O为圆心），透明物质折射率为．今有一束平行光以45o的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求圆柱AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几？[变式答案] 能光能出射的面积为。
[变式解析] 如图画出射出AB面的两条临界光线。
射入O点光线经透明物质折射后，折射角为θ1，且传播方向不变，，得θ1=30°透明物质的临界角θ2，得θ2=45°则θ3=180°-θ2-θ1-90°=15°能射出AB面的光线的夹角θ4=90°-θ1-θ3=45°所以光能出射的面积为AB面的。
[第115页第5题] (2011全国,16,6分)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。
设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d 代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( )A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光[答案] B[解析] 由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红<ν黄<ν蓝<ν紫,故其折射率n 红黄蓝紫,因折射率大,光在折射时,偏折程度大,故太阳光经水滴折射后,在水中传播,从上到下依次为红、黄、蓝、紫,再由光的反射定律,结合题图可知其反射后从上到下顺序颠倒,因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光,B正确,A、C、D均错。
[变式训练] （2012江西重点中学第二次联考，34（2））如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面（O为圆心），透明物质折射率为．今有一束平行光以45o的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求圆柱AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几？[变式答案] 能光能出射的面积为。
[变式解析] 如图画出射出AB面的两条临界光线。
射入O点光线经透明物质折射后，折射角为θ1，且传播方向不变，，得θ1=30°透明物质的临界角θ2，得θ2=45°则θ3=180°-θ2-θ1-90°=15°能射出AB面的光线的夹角θ4=90°-θ1-θ3=45°所以光能出射的面积为AB面的。
[第115页第6题] (2011福建理综,14,6分)如图,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。
一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带。
若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失。
在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )A.减弱,紫光B.减弱,红光C.增强,紫光D.增强,红光[答案] C[解析] 光在传播时随入射角增大,反射光能量增强,折射光能量减少。
根据能量守恒定律可知,当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增强,故A、B两项均错;在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射,故光屏上最先消失的光是紫光,故C项正确,D项错误。
[变式训练] (2013届河北唐山高三摸底考试，34（2）) [选修3—4]（10分）如图所示，两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质，一束光线与上表面成30°角入射，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，A、B间距为8cm，已知玻璃砖的折射率为，在答题卡上画出形成两光斑的光路图。
并求此玻璃砖的厚度d。
[变式答案] 12cm[变式解析] 光路图如右图：光束入射角由得：由几何关系有：且代入数据解得：d=12cm[第115页第7题] (2011安徽理综,15,6分)实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式:n=A++,其中A、B、C是正的常量。
太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示。
则( )A.屏上c处是紫光B.屏上d处是红光C.屏上b处是紫光D.屏上a处是红光[答案] D[解析] 由公式可知,光的波长越长,折射率越小。
而在太阳光的可见光范围内,从红光到紫光的波长越来越短,即折射率越来越大,所以a处是红光,d处是紫光,则A、B、C错误,D正确。
[变式训练] (2013届浙江省重点中学协作体高三摸底测试，16)高速公路上的标牌常用“回光返照膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。
这种“回光返照膜”是用球体反射原件制成的．如图所示，反光膜内均匀分布着直径10um的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角是A．60° B．45° C．30° D．15°[变式答案] A[变式解析] 作光路图如右图所示，设入射角为，折射角为。
由于入射光线平行于出射光线，故由几何关系可得入射光线、出射光线均平行于OB，可得入射角，根据折射率可得，A项正确。
[第115页第8题] (2013湖南师大附中月考)一束光线从折射率n=的玻璃进入真空中( )A.当入射角为45°时,折射角为30°B.当入射角为30°时,折射角为45°C.当入射角为45°时,刚好发生全反射D.当入射角为60°时,可能有光线进入真空中[答案] BC[解析] 玻璃相对于真空为光密介质,从玻璃进入真空,折射角大于入射角,由折射定律可得,当入射角为30°时,折射角为45°,选项A错误B正确;当入射角为45°时,折射角等于90°,刚好发生全反射,选项C正确;当入射角为60°时,一定没有光线进入真空中,选项D错误。