2025届高考物理一轮总复习课时跟踪检测四十九光的折射全反射

课时跟踪检测（四十九）光的折射全反射一、立足主干学问，注意基础性和综合性1.如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则()A．λ1<λ2 B．λ1>λ2C．f1<f2 D．f1>f2解析：选B依据折射定律可知折射率小的介质光线与法线的夹角大，因此n1<n2，由n＝eq\f(c,v)，可得v1>v2，因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变，即f1＝f2，依据v＝λf，可知波长与波速成正比，即λ1>λ2。2．(2024·浙江6月选考)如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学试验，在失重环境下，往大水球中心注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很光明，其主要缘由是()A．气泡表面有折射没有全反射B．光射入气泡衍射形成“亮斑”C．气泡表面有折射和全反射D．光射入气泡干涉形成“亮斑”解析：选C当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。3.(2024·北京等级考)如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是()A．这是光的干涉现象B．在真空中光束b的波长大于光束c的波长C．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度解析：选C光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光，这是光的色散现象，A错误；由题图可知光束c的折射角大于光束b的折射角，依据折射定律可知nc＜nb，C正确；由于光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则光束b在真空中的波长较短，B错误；依据v＝eq\f(c,n)知，光束c的折射率小，则光束c在玻璃砖中的传播速度大，D错误。4．(2024·广州高三检测)(多选)如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。下列有关这三束光的推断正确的是()A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光B．光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ小C．增大α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束ⅠD．变更α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ肯定与光束Ⅰ平行解析：选ABD由题意画出如图所示的光路图，可知光束Ⅰ是反射光线，所以仍是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分别，所以光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；由于光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ，所以玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，依据v＝eq\f(c,n)可知，光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ小，故B正确；当增大α角且α<90°，即入射角减小时，光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ，故C错误；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，依据光的入射角与反射角相等以及光的可逆性，可知变更α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ肯定与光束Ⅰ平行，故D正确5．一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sinC＝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。6．(2024·武汉高三模拟)两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)。下列结论中正确的是()A．光束b的频率比光束a低B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大解析：选C依据图示和折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，b光的折射率较大，则b的频率较大，故A错误，C正确；由n＝eq\f(c,v)可知，b光的折射率较大，在同种介质中传播速度较小，即在水中的传播速度，光束a比光束b大，故B错误；由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小，故D错误。7．(2024·广东高考)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透亮液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好视察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。解析：当光束与竖直方向成45°角时，恰好视察不到从液体表面射向空气的折射光束，说明光恰好发生全反射，其临界角为C＝45°由sinC＝eq\f(1,n)，解得n＝eq\r(2)该激光在液体中的传播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),2)c。答案：eq\r(2)eq\f(\r(2),2)c二、强化迁移实力，突出创新性和应用性8．光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细的设计图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清楚投影最小图像的实力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比()A．波长变短 B．光子能量增加C．频率降低 D．传播速度增大解析：选A紫外线进入液体后与在真空中相比，频率不变，传播速度减小，依据λ＝eq\f(v,f)，可知波长变短；依据ε＝hf，可知光子能量不变。故A正确。9．(2024·河北衡水中学高三模拟)汽车氙气大灯(前照灯)通常须要透镜(近似看作半球形玻璃砖)才能达到更好的照明效果，保证行车平安，图甲为该系统工作的原理图。图乙是运用近光灯时透镜调整光线的原理图，图中MN为透镜的竖直直径，透镜的半径为R，一束单色光的入射点P与球心O的距离为l＝eq\f(\r(3),3)R，入射光线与MN的夹角为θ＝37°，已知透镜对该入射光的折射率为n＝1.6，透镜距地面的距离为h＝1.0m(可认为远大于透镜半径)，求近光灯照耀的距离L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，tan83°＝8.1)。解析：单色光的折射路径如图所示，由题意可得n＝eq\f(sini,sinr)，解得r＝30°由正弦定理可得eq\f(l,sinα)＝eq\f(R,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＋\f(π,2))))则α＝30°，eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(1,n)，则β＝53°由几何关系知γ＝30°则有L＝h·tan(β＋γ)，解得L＝8.1m。答案：8.1m10．(2024·山东等级考)超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d＝100.0mm，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为n1＝eq\r(2)和n2＝eq\f(\r(31),4)。取sin37°＝eq\f(3,5)，cos37°＝eq\f(4,5)，eq\f(5,\r(7))＝1.890。(1)为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求θ的取值范围；(2)若θ＝37°，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差ΔL(保留3位有效数字)。解析：(1)设C是全反射的临界角，光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时，依据折射定律得sinC＝eq\f(1,n) ①代入较大的折射率得C＝45° ②所以顶角θ的范围为0＜θ＜45°(或θ＜45°)。③(2)脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为α1和α2，由折射定律得n1＝eq\f(s