资源简介

4.2 　光的折射全反射（习题课）
【学习目标】
1．进一步理解光的反射反射定律、折射和折射定律、光的全反射
2．能正确的分析光传播线路图，并能利用几何关系结合条件进行求解
3．重点掌握“光路”的考查（折射、全反射、棱镜等），即掌握光线的定性分析和定量计算
【质疑提升】
光的反射、折射及全反射部分的光学相关知识与规律为几何光学的一部分，在规律应用中一般会涉及到光线传播的路径与光线与边界间的几何关系。一般要步骤：
（1）确定光路图：确定一面四线（界面、法线、入射光线、反射光线、折射光线）
（2）确定三角一临界（入射角、反射角、折射角、临界角）
（3）结合反射和折射规律分析，寻找几何知识。
（一）反射定律、折射定律、折射率、全反射的理解和应用、光学元件对光路的控制作用
1．一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则（ ）
A．当i >45°时会发生全反射现象
B．无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°
C．欲使折射角r =45°，应以i =30°的角度入射
D．反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，入射角tani =2
2． 一束光自O点以30°的入射角射入厚度为h的玻璃砖，经反射后，从A点、B点有两束光射出，已知OA=a、OB=b，光在真空中的传播速度为c。
①自A、B点射出的两束光是否平行 求两束光对玻璃的折射 率之比。
②求自A点射出的光在玻璃中的传播时间。
①②
3．半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB=60°，若玻璃对此单色光的折射率，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为多少？
1. 亚克力材料又叫有机玻璃，其重量轻且透光率高，便于加工，被广泛应用各领域。如图所示，用亚克力材料制成的一个截面为四分之一圆柱形、半径为R的透光体，一束单色光从OA面上的A点射入透光体，入射角为i，折射光线与圆弧的交点为B，光在空气中传播的速度为c。
(1)求光由A到B的传播时间；
(2)若在A点的入射角i=60°，该材料的折射率n=1.5，通过计算判断该光在B点能否发生全反射。
全反射
2. 如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，顶角A为。一束光线从AB边入射，从AC边射出，已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为。则该棱镜的折射率为多少？
2cos
6. 如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)
【核心素养提升】
1.　两束细平行光a和b相距为d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率小于对b的折射率。当它们从玻璃砖的下表面射出后，有（　　）
A．两束光仍平行，间距等于d
　　B．两束光仍平行，间距大于d
C．两束光仍平行，间距小于d
D．两束光不再相互平行
2．　一束平行单色光从真空射向一块半径为R的半圆形玻璃块，入射方向垂直直径平面，如图，已知该玻璃的折射率为2，下列判断中正确的是（ ）
A．所有光线都能通过玻璃块
B．只有距圆心两侧R/2范围内的光线才能通过玻璃块
C．只有距圆心两侧R/2范围内的光线不能通过玻璃块
D．所有光线都不能通过玻璃块
3．　如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一竖直直径，现有一束半径为的圆环形平行细光沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线)，所有光线经折射后恰好经过B点射出，则透明球体的折射率为（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，等边三角形ABC为某三棱镜的横截面。一束单色光沿EF平行于角平分线CD射向CA，在界面CA发生折射，折射光线平行于CB且恰好射到D点（不考虑反射光线）。
（1） 求该三棱镜对单色光EF的折射率；
（2） 若三棱镜的横截面边长为L，光在真空中传播的速度为c，求单色光EF
的折射光线在三棱镜中传播多长时间第一次从三棱镜中射出。
5．“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中，如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出的一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知棱镜玻璃的折射率。
（1）求光线进入“道威棱镜”时的折射角，并通过计算判断光线能否从CD边射出；
（2）若，光在“道威棱镜”内部传播的时间。
否
6． 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱筒，图为过轴线的截面图，调整入射角α，光线恰好在空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求的值。
=
7. 如图所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n＝，一束单色光与界面成θ=450角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现两个光点A和B，A和B相距h＝4.0cm.已知光在真空中的传播速度C =3.0×l08m/s.
（1）画出光路图；
（2）求玻璃砖的厚度4.2 　光的折射全反射（习题课）
【学习目标】
1．进一步理解光的反射反射定律、折射和折射定律、光的全反射
2．能正确的分析光传播线路图，并能利用几何关系结合条件进行求解
3．重点掌握“光路”的考查（折射、全反射、棱镜等），即掌握光线的定性分析和定量计算
【质疑提升】
光的反射、折射及全反射部分的光学相关知识与规律为几何光学的一部分，在规律应用中一般会涉及到光线传播的路径与光线与边界间的几何关系。一般要步骤：
（1）确定光路图：确定一面四线（界面、法线、入射光线、反射光线、折射光线）
（2）确定三角一临界（入射角、反射角、折射角、临界角）
（3）结合反射和折射规律分析，寻找几何知识。
（一）反射定律、折射定律、折射率、全反射的理解和应用、光学元件对光路的控制作用
1．一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则（ ）
A．当i >45°时会发生全反射现象
B．无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°
C．欲使折射角r =45°，应以i =30°的角度入射
D．反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，入射角tani =2
2． 一束光自O点以30°的入射角射入厚度为h的玻璃砖，经反射后，从A点、B点有两束光射出，已知OA=a、OB=b，光在真空中的传播速度为c。
①自A、B点射出的两束光是否平行 求两束光对玻璃的折射 率之比。
②求自A点射出的光在玻璃中的传播时间。
①②
3．半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB=60°，若玻璃对此单色光的折射率，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为多少？
1. 亚克力材料又叫有机玻璃，其重量轻且透光率高，便于加工，被广泛应用各领域。如图所示，用亚克力材料制成的一个截面为四分之一圆柱形、半径为R的透光体，一束单色光从OA面上的A点射入透光体，入射角为i，折射光线与圆弧的交点为B，光在空气中传播的速度为c。
(1)求光由A到B的传播时间；
(2)若在A点的入射角i=60°，该材料的折射率n=1.5，通过计算判断该光在B点能否发生全反射。
全反射
2. 如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，顶角A为。一束光线从AB边入射，从AC边射出，已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为。则该棱镜的折射率为多少？
2cos
6. 如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)
【核心素养提升】
1.　两束细平行光a和b相距为d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率小于对b的折射率。当它们从玻璃砖的下表面射出后，有（　　）
A．两束光仍平行，间距等于d
　　B．两束光仍平行，间距大于d
C．两束光仍平行，间距小于d
D．两束光不再相互平行
2．　一束平行单色光从真空射向一块半径为R的半圆形玻璃块，入射方向垂直直径平面，如图，已知该玻璃的折射率为2，下列判断中正确的是（ ）
A．所有光线都能通过玻璃块
B．只有距圆心两侧R/2范围内的光线才能通过玻璃块
C．只有距圆心两侧R/2范围内的光线不能通过玻璃块
D．所有光线都不能通过玻璃块
3．　如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一竖直直径，现有一束半径为的圆环形平行细光沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线)，所有光线经折射后恰好经过B点射出，则透明球体的折射率为（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，等边三角形ABC为某三棱镜的横截面。一束单色光沿EF平行于角平分线CD射向CA，在界面CA发生折射，折射光线平行于CB且恰好射到D点（不考虑反射光线）。
（1） 求该三棱镜对单色光EF的折射率；
（2） 若三棱镜的横截面边长为L，光在真空中传播的速度为c，求单色光EF
的折射光线在三棱镜中传播多长时间第一次从三棱镜中射出。
5．“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中，如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出的一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知棱镜玻璃的折射率。
（1）求光线进入“道威棱镜”时的折射角，并通过计算判断光线能否从CD边射出；
（2）若，光在“道威棱镜”内部传播的时间。
否
6． 一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱筒，图为过轴线的截面图，调整入射角α，光线恰好在空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求的值。
=
7. 如图所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n＝，一束单色光与界面成θ=450角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现两个光点A和B，A和B相距h＝4.0cm.已知光在真空中的传播速度C =3.0×l08m/s.
（1）画出光路图；
（2）求玻璃砖的厚度

展开更多......

收起↑