“四翼”检测评价（十七） 光的全反射与光纤技术

“四翼”检测评价（十七）光的全反射与光纤技术A组—重基础·体现综合1．某种介质对空气的折射率是eq\r(2)，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)()解析：选D由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sinic＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，得ic＝45°<60°，故光在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确。2．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离处，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退。对此现象，下列解释正确的是()A．出现的是“海市蜃楼”，是光的折射造成的B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳光辐射到地面，使地表温度升高，折射率变大，发生全反射D．太阳光辐射到地面，使地表温度升高，折射率变小，发生全反射解析：选D酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近的空气温度比上层空气的高，密度比上层空气的小，折射率也比上层空气的小，大于等于临界角的光照射时发生全反射，出现“水面”，D正确，A、B、C错误。3．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()解析：选A光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，A正确，C错误。当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，B、D错误。4.如图所示，MM′是两种介质的界面，A是入射光线，B是反射光线，C是折射光线，O是入射光线的入射点，NN′是法线，θ1是入射角，θ2是折射角，且θ1＞θ2，则()A．θ1逐渐增大时，θ2也逐渐增大，有可能发生全反射现象B．θ1逐渐减小时，θ2也逐渐减小，有可能发生全反射现象C．θ1逐渐增大时，θ2将逐渐减小，有可能发生全反射现象D．θ1逐渐增大时，θ2也逐渐增大，但不可能发生全反射现象解析：选D由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，θ1逐渐增大时，θ2也逐渐增大，但因θ1＞θ2，MM′上方为光疏介质，故即使θ1再大，也不能发生全反射现象，故D正确。5．某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为()A．1.2B．1.4C．1.6 D．1.8解析：选A画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角，如图所示。由全反射的条件得sinθ＝eq\f(1,n)，由几何关系知sinθ＝eq\f(5,6)，联立解得n＝1.2，故A正确，B、C、D错误。6．一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的()A．频率小，发生全反射的临界角小B．频率大，发生全反射的临界角小C．频率小，发生全反射的临界角大D．频率大，发生全反射的临界角大解析：选C由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，由sinic＝eq\f(1,n)可知折射率越小发生全反射的临界角越大。故C正确。7.(2022·广州高二检测)空气中两条光线a和b从虚线框左侧入射，分别从虚线框下方和上方射出，其框外光线如图所示。虚线框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是()解析：选B四个选项的光路图如图所示，故B正确。8.如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面(AB＝AC)。一束光线垂直于AB入射，恰好在AC面上发生全反射，并垂直于BC射出棱镜。则该棱镜的折射率为()A．eq\f(2\r(3),3) B．1.5C．eq\r(3) D．eq\r(2)解析：选A光路如图所示，由几何关系可知α＝∠C＝∠B,2α＋∠B＝180°，解得α＝60°，所以该棱镜的折射率为n＝eq\f(1,sinα)＝eq\f(1,\f(\r(3),2))＝eq\f(2\r(3),3)，故A正确，B、C、D错误。9.一足够深的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图所示。求：(1)这种液体的折射率；(2)液体表面亮斑的面积。解析：(1)由于反射光线与折射光线的夹角为105°，入射角i＝30°，则折射角r＝45°，故n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\r(2)。(2)sinic＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，ic＝45°。所以亮斑的半径R＝H，亮斑面积S＝πR2＝πH2。答案：(1)eq\r(2)(2)πH2B组—重应用·体现创新10．(2022·深圳高二检测)(多选)白光是由多种单色光构成的复合光，点光源S发出的一束白光由空气斜射到横截面为矩形acdb的玻璃砖上的O点，S、O和d三点位于同一直线上，θ为入射角，如图所示，下列说法正确的是()A．当θ增大时，光不可能在ab界面上发生全反射B．当θ增大时，光可能射到bd界面上，并不会在bd界面上发生全反射C．射到cd界面上的光，一定不能在cd界面上发生全反射D．从cd界面射出的各种色光一定互相平行解析：选ACD白光由空气斜射到玻璃砖的ab面上，由光疏介质射向光密介质，不可能在ab界面上发生全反射，故A正确；当θ增大时，折射角增大，光可能射到bd界面上，若在bd界面上入射角大于临界角，可能发生全反射，故B错误；由于光在cd面的入射角等于ab面的折射角，根据光路的可逆性知，光在cd面的出射角等于ab面的入射角，光线不可能在cd面上发生全反射，而且，从cd界面射出的各种色光一定互相平行，故C、D正确。11.如图，边长为L的正方体玻璃砖，折射率n＝1.5，玻璃砖的中心有一个小气泡。自正方体外向内观察气泡，正方体表面能看到气泡范围的面积为()A.eq\f(1,5)πL2 B.eq\f(2,5)πL2C.eq\f(4,5)πL2 D.eq\f(6,5)πL2解析：选D正方体每个面能看到气泡的范围为圆，设圆的半径为r，光在玻璃砖表面发生全反射的临界角为ic，则有sinic＝eq\f(1,n)＝eq\f(2,3)，根据几何关系得r＝eq\f(L,2)tanic，解得r＝eq\f(\r(5),5)L，则正方体表面能看到气泡范围的面积为S＝6πr2＝eq\f(6,5)πL2，故选D。12.如图为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，已知R2＝2R1，一束光线沿圆柱横截面射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，则入射角i的最小值是()A．30°B．45°C．60° D．75°解析：选A光路图如图，设第一次折射角为r，全反射临界角为ic，折射率为n。由折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)，得：sinr＝eq\f(sini,n)，又sinic＝eq\f(1,n)对图中△ABO，由正弦定理得：eq\f(sinπ－ic,R2)＝eq\f(sinr,R1)，则得：eq\f(\f(1,n),2R1)＝eq\f(\f(sini,n),R1)，可解得i＝30°，所以为保证在内壁处光不会进入中空部分，入射角i应满足i≥30°，故A正确。13.“道威棱镜”广泛应用在光学仪器中。如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其截面平行于底面，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点发出一束平行于底边CD的单色光，使其从AC边射入，已知棱镜玻璃的折射率n＝eq\r(2)，则：(1)通过计算判断光线能否从CD边射出；(2)若CD＝eq\r(6)L，求光在“道威棱镜”内部传播的时间。解析：(1)光在棱镜中的传播光路如图所示：由折射定律有n＝eq\f(sin45°,sinγ)解得γ＝30°而sinic＝eq\f(1,n)解得临界角ic＝45°光到达CD边时，入射角θ＝75°＞ic，故光在CD边发生全反射，不能从CD边射出。(2)光在棱镜内传播的速度v＝eq\