1、第1講 光的折射 全反射 光的波動性1(2009·廣東，14)(1)在陽光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會出現美麗的彩虹彩虹是太陽光射入球形水珠經折射、內反射，再折射后形成的光的折射發生在兩種不同介質的_上，不同的單色光在同種均勻介質中_不同(2)如圖2114為聲波干涉演示儀的原理圖，兩個U形管A和B套在一起，A管兩側各有一小孔聲波從左側小孔傳入管內，被分成_的波當聲波分別通過A、B傳播到右側小孔時，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則此處聲波的振幅_；若傳播的路程相差一個波長，則此處聲波的振幅_圖2114解析：聲波從左側小孔傳入管內，被分成兩列頻率相同的波且相位差固定若波程相差為半波

2、長的偶數倍，則干涉相長；若波程相差為半波長的奇數倍，則干涉相消所以兩列波傳播的路程相差半個波長(奇數倍)，則此處聲波的振幅減小；若傳播的路程相差一個波長(半波長的偶數倍)，則此處聲波的振幅增大答案：(1)界面折射率(2)相同減小增大2. 圖2115 (1)一玻璃磚橫截面如圖2115所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，ABC45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則下列敘述正確的是_A從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光B屏上有

3、一亮區，其寬度小于AB邊的長度C屏上有一亮區，其寬度等于AC邊的長度D當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區先逐漸變小然后逐漸變大(2)如圖2116所示，圖2116是研究激光相干性的雙縫干涉示意圖，擋板上有兩條狹縫S1、S2，由S1、S2發出的兩列波到達屏上時會產生干涉條紋，已知入射激光的波長是，屏上的P點到兩狹縫S1、S2的距離相等，如果把P處的亮條紋記作0號條紋，由P向上數，與0號亮紋相鄰的亮紋依次是1號條紋、2號條紋則P1處的亮紋恰好是10號亮紋設直線S1P1的長度為L1，S2P1的長度為L2，則L2L1等于多少？解析：(1)設光在玻璃磚BC面與AC弧面上的臨界角為C，則有sin C

4、，顯然C<45°，故可知光將在整個BC面上發生全反射，也會在AC弧面上靠近A點和C點附近區域發生全反射D點附近的射出光線形成會聚光束照到光屏P上由以上分析可知B、D選項正確(2)根據雙縫干涉原理，產生亮條紋的條件是光程差為波長的整數倍，即sn(n0、1、2)，當n0時產生0號亮紋，當n10時產生10號亮紋，所以L2L110.答案：(1)BD(2)103. 圖2117如圖2117所示是一種折射率n1.5的棱鏡，現有一束光線沿MN的方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦值為sin i0.75.求：(1)光在棱鏡中傳播的速率；(2)通過計算說明此束光線射出棱鏡后的方向并畫出光路圖(不

5、考慮返回到AB面上的光線)解析：(1)由n得v2×108 m/s.(2)設光線進入棱鏡后的折射角為r，由n，得sin r0.5，r30°光線射到BC界面時的入射角i190°45°45°由于sin 45°>，所以光線在BC邊發生全反射，光線沿DE方向射出棱鏡后的方向與AC邊垂直，光路圖如圖所示答案：(1)2×108 m/s(2)見解析圖4. 圖2118(2009·蘇南八校聯考)如圖2118所示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R20 cm，折射率為，AB是一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求：(1)

6、光在圓柱體中的傳播速度；(2)距離直線AB多遠的入射光線，折射后恰經過B點解析：(1)光在圓柱體中的傳播速度v×108 m/s.(2)設光線PC經折射后經過B點，光路圖如圖所示由折射定律有：n，又由幾何關系有：2由以上兩式解得60°光線PC離直線AB的距離CDRsin 10 cm則距離直線AB為10 cm的入射光線經折射后能到達B點答案：(1)×108 m/s(2)10 cm5 (1)一束紅光和一束紫光以相同的入射角斜射到同一厚平板玻璃的一個表面上，經兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側移了一段距離，則下列說法中正確的是_A紅光的出射光線的側

7、移距離比紫光小 B紅光的出射光線的側移距離比紫光大C紅光穿過玻璃板的時間比紫光短 D紅光穿過玻璃板的時間比紫光長圖2119(2)2008年奧運會上，光纖通信網覆蓋了所有的奧運場館，為各項比賽提供安全、可靠的通信服務，光纖通信是利用光的全反射將大量信息高速傳輸如圖2119是一根長為l的光導纖維，由內芯和包層兩層介質組成，其折射率分別為n1和n2，則n1_n2(填“<”“>”或“”)；若發生全反射的臨界角為，光在真空中的速度為c，則一束光從它的一個端面射入，又從另一端面射出所需的最長時間為_解析：(1)因為同一種介質對紫光的折射率大，故入射角相同時，紫光側移距離較大，A選項正確、B選項

8、錯誤；設入射角為，折射角為，玻璃板的厚度為h，則穿過玻璃板所用的時間為t，又有折射定律n，且n，聯立解得t，介質對紅光的折射率較小，且兩種色光的折射率均大于1，所以分子中的n2起主要作用，故C選項正確，D選項錯誤(2)光從內芯射向包層時會發生全反射，故內芯的折射率應大于包層的折射率；當內芯射向包層的入射光的入射角等于臨界角時，光的路線最長，所用時間也最長，設為tmax，此時光束在沿光導纖維方向的速度分量為vsin ，則光在穿過光導纖維時有lvsin ·tmax，得tmax.答案：(1)AC(2)>1. (1)如圖2120所示，A、B、C為等腰棱鏡，a、b兩束不同頻率的單色光垂直

9、AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點到DC的距離相等，兩束光通過棱鏡折射后相交于圖中的P點，以下判斷正確的是_圖2120A在真空中，a光光速大于b光光速B在真空中，a光波長大于b光波長Ca光通過棱鏡的時間大于b光通過棱鏡的時間Da、b兩束光從同一介質射入真空過程中，a光發生全反射的臨界角大于b光發生全反射的臨界角圖2121(2)如圖2121所示，直角三棱鏡ABC的一個側面BC緊貼在平面鏡上，BAC.從點光源S發出的細光束SO射到棱鏡的另一側面AC上，適當調整入射光SO的方向，當SO與AC成角時，其折射光與鏡面發生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，求此棱鏡的折射率解析：(1)本題考查不

10、同色光的比較光在真空中的傳播速度為3.0×108 m/s，故A選項錯誤；畫出a、b兩束光通過棱鏡的光路圖，如圖所示由圖可知棱鏡對a光的偏折程度大于對b光的偏折程度，即a光的頻率、折射率大于b光的頻率和折射率，所以在真空中a光的波長小于b光的波長，故B選項錯誤；兩種光在棱鏡中的傳播距離相等，由于a光在棱鏡中的傳播速度小于b光在棱鏡中的傳播速度，故a光通過棱鏡的時間較長，故C選項正確；由Carcsin可知a光的臨界角小于b光的臨界角，故D選項錯誤(2)作出正確的光路圖，依題意可知光垂直BC反射才能從AC面射出后恰好與SO重合，則光在AC面的入射角為90°，由幾何關系可知折射角為

11、90°，根據折射定律：n.答案：(1)C(2)2. 小明同學設計了一個用刻度尺測半圓形玻璃折射率的實驗(如圖2122所示)，他進行的主要步驟是：圖2122(A)用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d.(B)先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚移走，標出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線OC.(C)將玻璃磚放回白紙的原處，長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置(D)調節激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O，并使長直尺MN的左右兩端均出現亮點，記下左側亮點到A點的距離x1，右側亮點到A點的距離x2.則(1)小明利用實驗數據計算玻璃折

12、射率的表達式n_.(2)關于上述實驗以下說法正確的是_ A在BOC的范圍內，改變入射光PO的入射角，直尺MN上可能只出現一個亮點B左側亮點到A點的距離x1一定小于右側亮點到A點的距離x2C左側亮點到A點的距離x1一定大于右側亮點到A點的距離x2D要使左側亮點到A點的距離x1增大，應減小入射角解析：(1)作出光路圖如圖所示，折射光線交于MN上的E點，反射光線交與MN上的F點折射率等于折射角的正弦與反射角的正弦的比，即n .(2)當入射角大于等于臨界角時，發生全反射，則只有反射光線照射到MN上，所以MN上可能只出現一個亮點，故A項正確；由圖知，角大于角，所以左側亮點到A的距離總是比右側亮點到A的距

13、離小，故B項正確，C項錯誤；要想左側亮點到A點的距離增大，必須減小折射角，由折射率公式可知，要減小折射角，必須減小入射角，故D項正確答案：(1)(2)ABD3. 圖2123(2010·廣西鴻鳴高中月考)(1)如圖2123所示，水下光源S向水面A點發射一束光線，折射光線分別為a，b兩束，則下列敘述正確的是() A在水中a光的速度比b光的小Ba、b兩束相比較，a光的波動性較強C若保持入射點A位置不變，將入射光線順時針旋轉，則從水面上方觀察，b光先消失D用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗，a光干涉條紋間距小于b光干涉條紋間距(2)透明光學材料制成的棱鏡的正截面為等腰直角三角形，其折

14、射率為n.一束波長為564 nm的單色光與底面平行射入棱鏡，如圖2124所示，入射點為O(OC間距大于AC)，求：圖2124此單色光在棱鏡中的波長該束光線從哪個面首先射出？出射光線的方向如何？計算后回答并畫出光路圖解析：(1)a光的折射角小于b光，說明a光在水中的折射率小于b光，根據nc/v，在水中a光的速度比b光的大，選項A錯誤；根據折射率小，則光的頻率相應小，a、b兩束光相比較，a光的頻率較小，波長較長，波動性較強，選項B正確；若保持入射點A位置不變，將入射光線順時針旋轉，從水面上方觀察，b光折射角先達到90°，b光先消失，選項C正確；由雙縫干涉條紋間距公式可知，條紋間距與波長成

15、正比，a光的波長較長，用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗，a光干涉條紋間距大于b光干涉條紋間距，選項D錯誤(2)n，n399 nm. 在AC面上有，所以30°因為OC>AC，所以折射光線只能射向AB面，入射角i75°，又因為sin C，i>C，故該光在AB面上發生全反射光線將又射向BC面，入射角為30°.射出時，所以45°，即光線首先從BC面射出，與BC面成45°且與AB面平行. 答案：(1)BC(2)399 nmBC面，與BC面成45°角且與AB面平行，光路如右圖所示：4圖2125(1)如圖2125所示，兩個同種

16、玻璃制成的三棱鏡，頂角1略大于2，兩單色光1和2分別垂直入射三棱鏡，其出射光線與豎直界面的夾角12，則下列判斷正確的是_A在棱鏡中1光的傳播速度比2光的小B1光的頻率大于2光的頻率C讓1光和2光通過同一雙縫干涉裝置，1光的條紋間距小于2光的條紋間距D在利用1光和2光做衍射實驗時，1光的實驗效果顯著(2)某公園有一水池，水面下某處有一光源，在水面上形成一個半徑為3 m的圓形亮斑(水面下看)，已知水的折射率n.求：光源的深度；光從光源傳到水面的最短時間解析：(1)光在棱鏡的右側發生折射，由題意知，光由玻璃射向空氣的過程中，單色光1的入射角大于單色光2的入射角，由于折射角相等，由折射定律知玻璃對單色

17、光1的折射率小于對單色光2的折射率，即n1<n2，故1光的頻率小于2光的頻率，B選項錯；由v得在棱鏡中1光的傳播速度比2光的大，A選項錯；由c/f得1光波長較長，雙縫干涉實驗中，光的波長越長，條紋間距越大，故C選項錯；光的波長越長，衍射越明顯，故D選項正確(2)圓形亮斑是由光的全反射形成的，設光源的深度為h，臨界角為C，則有：sin C且sin C由兩式代入數據得h m光在水中的速度為v光在豎直方向上傳播到達水面的時間最短：即tmin由三式代入數據得：tmin×108 s.答案：(1)D(2) m×108 s5 .圖2126 如圖2126示，一個半徑為R的透明球體放置

18、在水平面上，一束藍光從A點沿水平方向射入球體后經B點射出，最后射到水平面上的C點已知OA，該球體對藍光的折射率為.則：(1)它從球面射出時的出射角為多少？(2)若換用一束紅光同樣從A點射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點在C的哪側？解析：(1)設入射角為，由幾何關系可知：sin 由n可得：sin nsin ，所以：60°.(2)由于紅光的頻率小于藍光的頻率，所以紅光的折射率小于藍光的折射率，因入射角相同，由n可知紅光的折射角小于藍光的折射角，所以紅光從球體射出后落到水平面上形成的光點在C的右側答案：(1)B(2)C的右側6. 圖2127如圖2127所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知A60°，C90°，一束極細的光于AC的中點D垂直AC面入射，ADa，棱鏡的折射率為n，求：(1)光從棱鏡第一次射入空氣時的折射角；(2)光從進入棱鏡到它第一次射入空氣所經歷的時間(設光在真空中的傳播速度為c)解析：(1)如圖所示，i160°，設玻璃對空氣的臨界角為C，則sin C，C45°i1>45°，發生全反射i2i130°30°<C，由折射定律有：，所以45°.(2)鏡中光速v，所求時間：t.答案：(1)45°(2)7 .圖2128如圖2128所示，