第十四章第1讲　光的折射　全反射-2025版高考总复习物理

[基础落实练]1．(2022·浙江6月卷)如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是()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：光线从水进入气泡时，是从光密介质进入光疏介质，满足发生全反射的条件，即气泡看起来很明亮的原因是气泡表面有折射和全反射，A错误，C正确；该现象与干涉和衍射无关，B、D错误。答案：C2．庄子与惠子游于濠梁之上。庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐也。”人在桥上观鱼()A．人能看到鱼，鱼不能看到人B．人看到的鱼是经反射所成的像C．鱼看到的人的位置比人的实际位置低D．人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高解析：鱼在水中，鱼作为等效光源，是从光密介质进入光疏介质，能够发生全反射，因此，人可能看不到鱼，而人在空气中，人作为等效光源，是从光疏介质进入光密介质，不能够发生全反射，因此，鱼能看到人，A错误；人看到的鱼是经光的折射所成的像，B错误；人在空气中，人作为等效光源，入射角大于折射角，鱼沿折射光线的反向延长线看人，鱼看到的人的位置比人的实际位置高，C错误；同理，人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高，D正确。答案：D3.(多选)如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃三棱镜对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则()A．na>nb B．na<nbC．λa<λb D．λa>λb解析：由题图可知，两束单色光a、b入射角相同时，单色光a的折射角大，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知，单色光a的折射率小于单色光b的折射率，故A错误，B正确；由于单色光a的折射率小于单色光b的折射率，则单色光a的频率小于单色光b的频率，由λ＝eq\f(c,f)可知，单色光a的波长大于单色光b的波长，故C错误，D正确。答案：BD4.高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”，这种膜是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着球形的细玻璃珠，所用玻璃珠的折射率为1.6，入射的车灯光线经玻璃珠依次折射、反射、折射后，出射光线恰好和入射光线平行，则光进入玻璃珠后的折射角的正弦值为()A．0.30 B．0.60C．0.80 D．0.90解析：如图所示，根据对称性以及几何关系可知i＝2r，根据折射定律有eq\f(sini,sinr)＝1.6，联立以上两式可得sinr＝0.6，故选项B正确。答案：B5．光导纤维可简化为长玻璃丝，只有几微米到一百微米，由于很细，一定程度上可以弯折。如图所示将一半径为r的圆柱形光导纤维，做成外半径为R的半圆形，一细光束由空气中从光导纤维的左端面圆心O1点射入，入射角α＝53°，已知光导纤维对该光的折射率为eq\f(4,3)，sin53°＝0.8，sin37°＝0.6。要使从左端面射入的光能够不损失的传送到半圆形光导纤维的另一端，外半径R需满足的条件为()A．R≥4r B．R≥16rC．R≤16r D．R≤4r解析：由n＝eq\f(sinα,sinβ)代入数据得β＝37°，设在光导纤维中发生全反射的临界角为C，若光不损失应满足γ≥C，即sinγ≥sinC＝eq\f(1,n)；如图所示，由正弦定理可得eq\f(sinγ,R－r)＝eq\f(sin(90°＋β),R)，联立解得R≥16r，故选项B正确。答案：B6．(2024·四川达州诊断)如图所示，AOB是半径为R的扇形玻璃砖，一单色细光束从AB弧面某一点射入玻璃砖，在玻璃砖中的折射光线平行于BO边，最后从C点射出，且出射光线与CA夹角为30°，C点到BO面的距离为eq\f(R,2)，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中的传播速度为c，求：(1)玻璃砖的折射率；(2)光在玻璃砖中的传播时间。解析：(1)光束从AB弧面E点射入玻璃砖，光路如图所示，由几何知识可知，在AO面上光线的入射角为30°，所以玻璃砖的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)。(2)由于折射光线CE平行于BO，光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为eq\f(R,2)，即EF＝eq\f(R,2)所以α满足sinα＝eq\f(\f(R,2),R)＝eq\f(1,2)解得α＝30°由几何关系得CE＝eq\f(R,cosα)＝eq\f(2\r(3)R,3)又光在玻璃砖中的速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c故光在玻璃砖中的传播时间t＝eq\f(CE,v)＝eq\f(2R,c)。答案：(1)eq\r(3)(2)eq\f(2R,c)[能力提升练]7．(2023·浙江1月卷)如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α()A．等于90°B．大于90°C．小于90°D．与棱镜的折射率有关解析：平面镜成像法：以BC面为平面镜，成像如图所示，由对称性可知β＝γ，由几何知识及光路可逆可知，光线在AC处的折射角为θ，由于光线在AB、AC边的法线改变90°，所以出射光线相对于入射光线偏转了90°，故选A。答案：A8．在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图像的翻转，其横截面如图所示，ABCD是底角为45°的等腰梯形。现有与BC平行的三条相同的单色光线1、2、3射入AB，经BC面反射后，直接射到CD面上，已知棱镜材料的折射率n＝eq\r(2)。下列有关说法正确的是()A．光线在棱镜中传播时频率减小B．BC面上有光线射出棱镜C．从CD面上射出的光线一定与入射光线平行D．从CD面上射出的三条光线中最靠近C点的是光线3解析：光线在棱镜中传播时频率不变，故A错误；光路图如图所示，根据折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin45°,sinr)，解得r＝30°，所以θ＝90°－(180°－45°－90°－r)＝75°，根据折射率与临界角的关系sinC＝eq\f(1,n)，所以C＝45°<θ，所以BC面上没有光线射出棱镜，故B错误；根据几何关系有α＝r＝30°，所以β＝i＝45°，由此可知，从CD面上射出的光线一定与入射光线平行，故C正确；由光路图可知，从CD面上射出的三条光线中最靠近C点的是光线1，故D错误。答案：C9．(2023·全国乙卷)如图，一折射率为eq\r(2)的棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC，AB＝AC＝l，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。解析：光束由M点射入后发生折射，经BC边反射后经过A点，作出M点关于BC的对称点M′，连接M′A交BC于D，光路图如图所示。由几何关系可知入射角i＝45°设折射角为r，由折射定律可知n＝eq\f(sini,sinr)解得r＝30°设AM间的距离为d，由几何关系可知∠AB