专题16光折射全反射高考物理母题题源系列Word版含解析

1、母题16光的折射、全反射【母题本源一】2018年全国一般高等学校招生一致考试物理（北京卷）【母题原题】用双缝干涉实验装置获取白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后干涉条纹消失彩色条纹中的红色条纹消失中央条纹变成暗条纹中央条纹变成红色【答案】D点睛：本题观察了光的干涉现象,注意只有频率相同、振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像,同时要掌握哪些点是振动加强点,哪些点是振动减缺点。【母题本源二】2018年一般高等学校招生全国一致考试物理（全国II卷）【母题原题】如图,是素来角三棱镜的横截面,一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交B

2、C于,恰好是的中点。不计多次反射。GDCG（i）求出射光有对于D点的入射光的偏角；（ii）为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围？【答案】（1）=60（2）【解析】试题解析：（1）依照题意画出光路图,依照几何关系找到出射光辉与入射光辉之间的夹角；（2）要保证在E点发生全反射,则在E点的入射角要大于等于临界角C（）光辉在BC面上折射,由折射定律有式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光辉在BC面上的入射角和折射角。光辉在AC面上发生全反射,由反射定律有i2=r2式中i2和r2分别是该光辉在AC面上的入射角和反射角。光辉在AB面上发生折射,由折射定律有式中C是全反射临界角,满足由式知,棱

3、镜的折射率n的取值范围应为故本题答案是：（1）=60（2）点睛：本题观察了几何光学,办理此类题的方法一般是正确画光路牟利用几何关系求偏角,还要知道全发射的条件是什么。【命题妄图】观察光的折射和全反射现象,需要考生正确做出光路图,尔后依照光的流传规律和几何关系解题,意在观察考生对光的折射和全反射现象的理解能力和运用几何知识解题的能力。【考试方向】光的折射和全反射,素来是高考观察的要点,主若是以计算题的形式观察,需要考生具备必然的作图能力和掌握基本的几何知识。【得分要点】对光学计算题,一般要正确作出光路图,利用几何知识和光学相关公式解题。对于光的折射和全反射,考生还需要理解以下方面：1.各种色光性

4、质比较：在可见光中,红光的折射率n最小,频率最小,在同种介质中（除真空外）流传速度v最大,波长最大,从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大,以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。2.发生全反射的条件：(1)光从光密介质入射到光疏介质对于两种介质来说,光在其中流传速度较小的介质,亦即绝对折射率较大的介质,叫光密介质；而光在其中流传速度较大的介质,亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质。光密介质和光疏介质是相对的、(2)入射角等于也许大于临界角临界角C是指恰好发生全反射时入射角的大小,此时折射角等于90。全反射和临界角是光学部分观察的要点内容,办理问题的要点是：依

5、照发生全反射的条件,画出恰好发生全反射的界线光辉,利用几何关系和临界角公式求解。【母题1】以下说法正确的选项是。（填正确答案标号。选对个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分）1个得2分,选对2不一样色光在同一种均匀介质中的流传的速度相同雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的杨氏双缝干涉实验中,当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一准时,红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小光的偏振特色说明光是横波水中的气泡看起来特别光明,是因为光从水射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射的缘故【答案】BDE【母题2】一束光从空气射向折射率n2的某种玻璃的表面,以下

6、列图,i代表入射角,则。（填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分）当入射角i30时,折射角r45无论入射角i为多大,折射角r都不会高出45欲使折射角r30,应以i45的角度入射当入射角iarcta2时,反射光辉跟折射光辉恰好互相垂直当入射角大于临界角时,会发生全反射【答案】BCD【解析】A.依照折射定律：sinisin3002nsinr2,sinrsinr4,故A错误；E.光从空气射入玻璃时,无论入射角多大,都不会发生全反射,故E错误。应选：BCD.【母题3】以下列图,在透明均匀介质内有一球状空气泡,一束包含a、b两种单色光的细光束从介

7、质射入气泡,A为入射点,此后a、b光分别从C点、D点射向介质.已知光束在A点的人射角i=30,a光经过气泡的偏向角=45,CD弧所对圆心角为3,则以下说法中正确的选项是_。（填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分）A.b光经过气泡的偏向角为42B.介质对a光的折射率大于3C.a光的频率小于b光的频率D.b光从该介质射向空气的全反射临界角的正弦值为12sin510E.若a、b两单色光分别经过同一双缝干涉装置,则b光在屏上产生的条纹的间距大【答案】ADE【解析】光辉在A点的入射角为i,折射角分别为ra、rb,作出光路图,如图正确。E.由上得

8、知,a光的偏向角大于b光的偏向角,a光的折射率大于b光的折射率,a、Lb两单色光在透明介质中的波长ab,依照条纹间距公式x,波长长的双缝干涉d时条纹间距较大,故xaxb,故E正确。应选ADE。【点睛】设光辉在A点的入射角为i,折射角为r,由几何知识知两光束经过球状空气泡偏向角为2ri,由a色光的偏向角为45,可由2ri求出折射角,由折射定律求出折射率、CD弧所对的圆心角为3,由几何关系求出a色光的折射角,即可求出偏向角,1由sinCn求解临界角、a光的偏向角大于b光的偏向角,a光的折射率大于b光的折射率,a、b两单色光在透明介质中的波长ab再解析干涉条纹间距的大小、,【母题4】如图甲,可以用来

9、测定半圆柱形玻璃砖的折射率n,O是圆心,MN是法线。一束单色光辉以入射角i=30由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到也为r时,恰好无光辉从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别经过宽度不一样的单缝a、b后,获取图乙所示的衍射图样（光在真空中的流传速度为c）。则以下说法正确的选项是。（填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分）A、此光在玻璃砖中的全反射临界角为60B、玻璃砖的折射率n=C、此光在玻璃砖中的流传速度D、单缝b宽度较大E、光的偏振现象说明光是一种纵波【答案】BCD【母题5】玻璃半圆柱体的半径为R,横截面以下列图,圆心为O

10、,A为圆柱面的极点,两条单色红光分别按如图方向沿截面入射到圆柱体上,光束1指向圆心,方向与AO夹角为30,光束2的入射点为B,方向与底面垂直,AOB=60,已知玻璃对红光的折射率n3。判断光辉1、2在柱体底面可否发生全反射。两条光辉经柱面折射后到达底面的入射点间的距离d；【答案】不会发生全反射3R3【解析】试题解析：先依照折射定律求出光辉2在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角,再运用折射定律求出光辉1在底面上的折射角,依照几何知识求解即可。在底面上没有发生全反射光路以下列图：对于光辉2：以下列图入射角sinii=60,依照nsin点睛：本题主要观察了光的折射和全反射,作出光路图,运用几何知识

11、帮助解析求解。【母题6】以下列图为一巨大的玻璃容器,容器底部有必然的厚度,容器中装有必然量的水,在容器底部有一单色点光源S,已知水对该单色光的折射率为n水4,玻璃对该单3色光的折射率为n玻璃1.5,容器底部玻璃的厚度为d,水的深度为2d.(已知光在真空中的流传速度为c,波的折射定律sinsinv1)求：v2该单色光在玻璃和水中流传的速度；水面形成的圆形光斑的半径(不考虑两个界面处的反射光辉)、【答案】2c,2567d.357【解析】由nc可以求出光在水中的速度和在玻璃中的速度,作出光路图,光在水v与玻璃接触面发生全反射,由向何关系求出R.由nc可知,光在水中的速度为：v水c3cvn水4光在玻璃

12、中的速度为：v玻c2cn玻3以下列图：13光恰幸好水和空气的分界面发生全反射时：sinCn水4【母题7】以下列图,一束平行单色光照射到半圆形玻璃砖的平面上,入射光辉的方向与玻璃砖平面成45角,玻璃砖对该单色光的折射率为2,入射到A点的光辉折射后,折射光辉恰好射到圆弧的最低点B,照射到C点的光辉折射后在圆弧面上的D点恰好发生全反射,半圆形玻璃砖的半径为R,求：在B点的光辉反射与折射后,反射光辉与折射光辉间的夹角大小；OA间的距离及CDO各为多少？【答案】105CDO45【解析】光辉在平面上发生折射,设入射角为i,折射角为r,由折射定律可知nsini,sinr求得sinrsini1,r300,n2

13、【点睛】光的折射定律：1.折射光辉、入射光辉和法线在同一平面内。（三线共面）2.折射光辉与入射光辉分居法线两侧。（两线分居）3.当光从空气斜射入其他介质中时,折射角小于入射角。4.当光从其他介质中斜射入空气时,折射角大于入射角。（可以用光在不一样介质中的流传速度不一样样来记。）5.折射角随着入射角的增大而增大。6.当光辉垂直射向介质表面时,流传方向不改变,这时入射角与折射角均为0。【母题8】半径为R的半圆柱形玻璃砖的截面以下列图,O为圆心,光辉I沿半径方向从点射入玻璃砖后,恰幸好O点发生全反射,另一条光辉II平行于光辉I从最高点b射入玻璃砖后,在底边MN上的d点射出,若测得ODR/4,则该玻璃

14、砖的折射率为多少？（可以使用根式）【答案】n4172.03【解析】设光辉II的入射角和折射角分别为i和r,在bOd中,bdOb2Od217R4Od17sinr17bd由折射定律有nsinisinr即sini17n17又因为光辉I与光辉II平行,且在O点恰好发生全反射,有：sini1n所以17n1,从而获取：n=4172.0317n点睛：本题是简单的几何光学问题,其基础是作出光路图,依照几何知识确定入射角与折射角,依照折射定律求解、【母题9】如图,一束单色光由左侧射入用透明资料制成的圆柱体,图示为轴线的截面图,圆柱体直径为1.2m,调整入射角,光辉恰幸好上界面处发生全反射,已知该透明材料的折射率为5,真空中的光速c3108m/s求：4,1）的值（结果用反三角函数表示）；2）光从射入到第一次射出圆柱体,在透明体中运动的时间。【答案】(1)arcsin3,(2)6.25109s4dd（2）由几何关系可知A