第一节 光的折射定律
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.如图1所示，一束单色光对称地通过等边玻璃三棱镜，则玻璃棱镜的折射率为?（ ）?
图1?
A.1.2 B.?C. D./3
2.关于折射率，下列说法正确的是.
A.根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比?
B.根据可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比?
C.根据可知，介质的折射率与介质中的光速成反比?
D.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
3.如图2所示，在用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法正确的是( )?
?图2
A.、及、之间的距离适当大些，可以提高准确度?
B.、及、之间的距离取得小些，可以提高准确度?
C.入射角适当大些，可以提高准确度?
D.入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行?
4.在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图3所示的四组插针结果.?
图3
从图3看，肯定把大头针插错了的同学是（ ）
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
5.在上题中，测量结果准确度最高的同学是（ ）
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
6.用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上面画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图4中①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图.?则下列说法正确的是（ ）
图4?
A.甲同学测得的折射率与真实值相比偏小
B.乙同学测得的折射率与真实值相比偏小
C.丙同学测得的折射率与真实值相比一定偏大
C.丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变
7.光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，则这块玻璃的折射率为（ ）?
A.0.866 B.1.732?
C.1.414 D.1.500
8.对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则色光在玻璃中传播时（ ）?
A.其速度比在水中的大，其波长比在水中的长?
B.其速度比在水中的大，其波长比在水中的短?
C.其速度比在水中的小，其波长比在水中的短?
D.其速度比在水中的小，其波长在比水中的长?
9.如图5所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底部各有一只青蛙，则（ ）??
图5
A.水井中的青蛙觉得井口大些，睛天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多星星?
B.枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多星星?
C.水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星?
D.两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
10.观察者在某地看见太阳刚从地平线升起时，关于太阳实际位置的下列叙述中正确的是（ ）?
A.太阳位于地平线上方?
B.太阳位于地平线下方?
C.太阳位于地平线上?
D.大气密度未知，无法判断
二、填空及作图题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.如图6所示，画有直角坐标系的白纸位于水平桌面上，是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与轴重合，是画在纸上的直线，为竖直地插在直线上的两枚大头针，是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线与轴正方向的夹角，是直线与轴负方向的夹角.只要直线画得合适，且的位置取得正确，测出角和，便可求得玻璃的折射率.某学生在用上述方法测得玻璃的折射率时，在他画出的直线上竖直地插上了、两枚大头针，但在＜0的区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖看到的像，他应采取的措施是 ，若他已透过玻璃砖看到了的像，确定位置的方法是
? .
若他已经正确地测得了、的值，则玻璃的折射率= .
图6
12.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使的像被挡住，接着在眼睛所在的
一侧插上两枚大头针，使
挡住、的像，挡住和的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图7所示. 图7
(1)在本题的图上画出所需的光路.?
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 、 ，在图上标出它们.?
(3)计算折射率的公式是= .
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（8分）如图8所示，光线以入射角从空气射向折射率=2的玻璃表面.?
(1)当入射角＝45°时，反射光线与折射光线间的夹角为多少？?
(2)当入射角为多少时，反射光线与折射光线垂直？?
图8
14.（12分）安全门上的玻璃观察孔直径=2 cm，门的厚度 cm，为了扩大向外观察的范围，将孔中完全嵌入折射率为的光学玻璃.求：
(1)嵌入玻璃后视野的最大张角是多少？?
(2)若要视野的张角扩大到180°,则嵌入光学玻璃的折射率为多大？
15.（14分）某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆柱形玻璃同半径的圆，圆心为，将圆柱形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头针和，在另一侧再先后插另两枚大头针和，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针恰好挡住和所成的像，移去圆柱形玻璃和大头针后，在图9中画出：?
(1)沿连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；?
(2)光线在玻璃内的传播方向；?
(3)过光线的入射点作法线，标出入射角和折射率;
(4)写出计算玻璃折射率的公式.?
图9
16.（14分）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象.在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路，一束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为的球，球心到入射光线的垂直距离为，水的折射率为.?
图10
(1)在图10上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图.?
(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度.
?
第一节 光的折射定律 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空及作图题
11．
12. （1）答案画在在右图中（2） （3）
三、计算题
13
14.
15
16.
第一节 光的折射定律 参考答案
一、选择题
1.C 解析：依题意，对界面，入射角=60°，折射角=30°.由折射率定义，=.?
2.CD?
3.AC 解析：实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且和之间，与O点之间，与之间，与之间距离要稍大一些，入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小.
4.B 解析：由题图可知，乙图中出射线向左上侧偏移不符合实际，肯定插错了，
5.D 解析：甲、丙和丁相比较，前两者入射角及两个插针间距比图丁小些，故丁同学测量最准确.?
6.AD 解析：用插针法测定玻璃砖的折射率时，要注意影响玻璃折射率大小的几个因素：①玻璃砖宽度宜大些；②入射角不能太小；③能够观察到有效插针；④所画的界面线不能倾斜等.如本题的三个图，就是所画界面的问题，图①测得折射率比真实值偏小，选项A正确；图②不变，选项B错误，图③中可能偏大可能偏小还可能不变，选项C错误，选项D正确.?
7.B 8.C?
9.B 解析：这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是如何确定边界光线、是谁约束了视野等.如本题中由于井口边沿的约束，据此根据边界作出边界光线如图11所示，由图可以看出＞，所以水井中的青蛙觉得井口小些；,所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故B正确，A、C、D错误.
?
图11
10.B
二、填空及作图题
11.在白纸上另画一条与轴正方向夹角合适的直线，把大头针竖直地插在所画的直线上，直到在＜0的区域内透过玻璃砖能看到的像 插上后，恰好能挡住的像
12.见解析 解析：分别连接和确定出入射光线和出射光线，然后确定在玻璃中的光路图，由折射率公式,求解得的大小.?
（1）如图12所示，连接、交于点，连接交于点，连接、，过点作面的法线，延长到点，使＝，过点作法线的垂线交于点，过点作法线的垂线，交 于点.?
图12
（2）量出线段和长.?（3）由折射定律.?
三、计算题
13.（1）105° （2）arctan
解析：（1）设折射角为,由,，所以=30°，又＝45°，
则反射光线与折射光线的夹角＝180°－－＝105°.?
（2）当反射光线和折射光线垂直时，＝90°，tan ,
则入射角=arctan .?
14.（1）120° （2）2 解析：该问题的临界情况为入射光从右上角入射，折射光从左下角射入人眼，确定最大张角如图5所示.?
（1）如图13所示,.依折射定律 ，则.?所以=60°,张角为120°.?
（2）若张角为180°，则90°，所以.
图13
15.（1）如图14所示，光线为入射光线，光线为通过玻璃后的折射光线.?
（2）光线为入射光线在玻璃中的折射光线.?
（3）如图14所示.?
（4）.
?
图14
16.解析：（1）光路如图15所示?
图15
（2）以表示入射光的入射角、折射角，由折射定律得：?
.?
以1、2、3表示每一次偏转的角度，如图16所示，由反射定律、折射定律和几何关系可知:?
图16?
，
?
,
,
.?
由以上各式解得：?
,
,?
.
第三节 电磁波的应用及防护
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是?（ ）
A.γ射线 B.可见光?
C.无线电波 D.紫外线?
2.关于电磁波的传播，下列说法中正确的是（ ）
A.真空中传播速度都等于光速?
B.波长较长的波绕过障碍物的能力强?
C.波长较长的波贯穿障碍物的能力强
D.波长较短的波能量大，穿透能力强
3.根据电磁波谱选出下列各组电磁波中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是（ ）
A.微波、红外线、紫外线?
B.γ射线、X射线、紫外线?
C.紫外线、可见光、红外线?
D.紫外线、X射线、γ射线
4.下列各组电磁波，其衍射能力由弱到强的排列顺序正确的是（ ）?
A.红外线、可见光、紫外线、γ射线?
B.γ射线、可见光、红外线、无线电波
C.可见光、红外线、伦琴射线、γ射线
D.伦琴射线、紫外线、可见光、红外线
5.许多现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，错误的是（ ）?
A.光导纤维利用的是光的全反射现象?
B.X光透视利用的是光的衍射现象?
C.分光镜利用的是光的色散现象?
D.红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象?
6.下面关于X射线的叙述，正确的是（ ）??
A.它是高速电子流?
B.它的频率高于可见光频率?
C.电场和磁场都不能使它偏转?
D.电场和磁场都能使它偏转
7.下列说法中正确的是（ ）??
A.电磁波开始时是不存在的，直到赫兹通过实验证实了电磁波的存在为止?
B.电磁波是一种物质，电磁波具有能量?
C.微波炉的工作是使食物中的水分子在电磁波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加来达到加热目的?
D.太阳不断辐射电磁波
8.近年来，无线光通信技术（不需要光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段）在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景.关于红外线和光通信，以下说法中正确的是（ ）
①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程 ②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中运输 ③红外线的频率比可见光的频率高 ④红外线的波长比可见光的波长短
A.①② B.③④
C.①③ D.②④
9.关于电磁波传播速度表达式，下列结论正确的是（ ）
A.波长越大，传播速度就越大
B.频率越高，传播速度就越大
C.发射能量越大，传播速度就越大
D.电磁波的传播速度与传播介质有关
10.下列说法中正确的是（ ）?
A.红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度一样，为3×108 m/s?
B.红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性?
C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度?
D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用
二、填空题（本题共4小题，每空3分，共27分.请将正确的答案填到横线上）
11.验钞机发出的光能使得钞票上的荧光物质发光；电视机、空调等家用电器的遥控器能发出光束来控制电视机、空调等家电.对于它们发出的光可判定：验钞机发出的光是 ，遥控器发出的光是 .
12.(1)各种电磁波在真空中传播时，都具有相同的 .
(2)波从一种介质进入另一种介质，一定不发生改变的是 .?
(3)对于红外线、紫外线、X射线和γ射线来说，最易发生明显衍射的是 .?
(4)红光、橙光、黄光和绿光在同一种均匀介质中传播时波速最大的是 ，最小的是 .?
13.电磁波的不同成分具有不同的特性，其中红外线的最显著作用是 效应，紫外线的最显著作用是 效应，伦琴射线的特点是具有很强的 .?
14.若某种紫外线频率为1.5×1015 Hz，
(1)该紫外线的波长为 m.?
(2)紫外线的主要作用是 .?
三、计算题（本题共3小题，共33分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15.（8分）请简要说明若人们不接受紫外线照射、少量照射和大量照射会产生什么后果.
16.（12分）如图2所示为伦琴射线管的示意图,为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，为对阴极（阳极），当之间加直流电压=30 kV时，电子被加速打在对阴极上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量.已知电子电荷量=1.6×10-19 C，质量=0.91×10-30 kg，求电子到达对阴极时的速度.(取一位有效数字)?
?
图2
17.（13分）阅读下列资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：辐射的能量中包含各种波长的电磁波；物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.?
处于一定温度的物体在向外辐射电磁波能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处于平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与热力学温度的四次方成正比.即=，其中常量=5.67×10-8 W/(m2·K4).
在下面的问题中，把研究对象都简单地看做黑体，有关数据及数学公式：太阳半径S=696 000 km,太阳表面温度=5 770 K，火星半径=3 395 km,球面面积=4π2，其中为半径.?
(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-71×102 m范围，求相应的频率范围.
(2)每小时从太阳表面辐射的总能量是多少？?
(3)火星受来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为π2(为火星半径)的圆盘上，已知太阳到火星的距离为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度.?
第三节 电磁波的应用及防护 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11. 12.(1) (2) (3) ? (4) ?
13. 14.(1) (2) ?
三、计算题
15.
16.
17
第三节 电磁波的应用及防护 参考答案
一、选择题
1.C 解析：一种波要发生明显的衍射现象，就要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或者比波长小.电磁波中无线电波的波长范围大约在10-2 m102 m，而红外线的波长范围大约在10-6 m10-2 m，可见光、紫外线的波长更短.故只有无线电波才能发生明显的衍射.故正确选项应为C.?
2.ABD 解析：电磁波在真空中以光速传播，波长长的波，绕过障碍物的能力强，但其贯穿能力差，波长越短，能量越大，穿透能力越强，故A、B、D正确.?
3. B 解析：微波和红外线，红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误；紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者之间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误；在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最大，故B正确，D错误.
4.BD 解析：所谓衍射能力的强弱也就是发生明显衍射的难易程度，根据波发生明显衍射现象的条件可知：波长越长，衍射能力越强；波长越短，衍射能力越弱.在电磁波谱中，按波长由大到小的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.?
5.B 解析：光导纤维利用的是光的全反射现象，分光镜是利用光的色散现象制成的，红外线遥感技术利用一切物体都不停地向外辐射红外线的现象，X射线的透视作用是利用了它的强穿透能力，故选项B不对.?
6.BC 7.BCD
8.A 解析：无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息.光纤通信中的光信号是在光导纤维中传输.不论哪种方式，传输的都是文字、数据、图像等信息.而由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，而其波长比可见光长.?
9.D 解析：①电磁波都遵守，在真空中的速度都是3×108 m/s，②同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同.不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小.?所以选项D正确，选项A、B、C错误.
10.ACD 解析：不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为；红外线在遥感技术中用到了它的热效应；紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度；紫外线的荧光效应可以制成日光灯，由此可知A、C、D正确.?
二、填空题
11.紫外线 红外线?
12.（1）波速 （2）频率 （3）红外线 （4）红光 绿光?
13.热 荧光 穿透能力?
14. 2×10-7 化学效应和杀菌作用
解析：（1）由得：?
m=2×10-7 m?
(2)化学效应和杀菌作用?
三、计算题
15.少量频率为0.75×1015 Hz的紫外线能杀菌，增强人体抗病能力，并通过皮肤产生维生素，有益人体健康，不照射红外线，皮肤内胆固醇不易转化为维生素D，从而影响钙和磷的吸收，而频率为1.5×1015 Hz的紫外线，光子能量大，会透入皮肤深处伤害皮肤，使人体遗传物质脱氧核糖核酸受到损害，破坏其基因，使正常细胞蜕变为癌细胞，过量的紫外线还会引起角膜炎、白内障等疾病
16.1×108 m/s 解析：据动能定理：?
得m/s≈1×108 m/s.
17.（1）3×1013 Hz1.5×1015 Hz? (2)1.38×1030 J? (3)204 K?
解析：（1）由得： Hz=1.5×1015 Hz, Hz=3.0×1013 Hz
所以辐射频率范围是3×1013 Hz1.5×1015 Hz.?
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为：?
,代入数据得=1.38×1030 J.?
(3)设火星表面温度为，太阳到火星的距离为，火星单位时间内吸收来的太阳辐射能量为,,
所以?
火星单位时间内向外辐射的电磁波能量为，火星处于平衡状态，即,得＝204 K.?
第二节 光的全反射
第三节 光导纤维及其应用
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括8小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共32分）
1.关于全反射，下列说法中正确的是（ ）?
A.发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线只存在反射光线?
B.光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象?
C.光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象?
D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射
2.已知介质对某单色光的临界角为，则（ ）
A.该介质对此单色光的折射率等于?
B.此单色光在该介质中的传播速度等于·sin （是真空中的光速）?
C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin 倍?
D.此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的 倍 ?
3.光在某种介质中的传播速度为1.5×108 m/s，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是（ ）?
A.15° B.30°
C.45° D.60°
4.(北京高考)光导纤维的结构如图1所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.以下关于光导纤维的说法正确的是( )?
图1?
A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射?
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射?
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射?
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用?
5.光线在空气与水的交界面处发生全反射的条件是( )?
A.光由空气射入水中，入射角足够大?
B.光由空气射入水中，入射角足够小?
C.光由水中射入空气，入射角足够大?
D.光由水中射入空气，入射角足够小?
6.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°.图2所示的四个光路中，正确的是( )?
?
图2
7.在医学上，光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部.内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察.光在光导纤维中的传输利用了（ ）?
A.光的折射
B.光的衍射?
C.光的干涉
D.光的全反射?
8.（2009·浙江理综）如图3所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射向点，并偏折到点.已知入射方向与边的夹角为=30°，分别为边的中点，则( )?
图3
A.该棱镜的折射率为?
B.光在点发生全反射?
C.光从空气进入棱镜，波长变小?
D.从点出射的光束与入射到点的光束平行?
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
9.（广东高考）光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的 现象.要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向 ，且入射角等于或大于 .?
10.潜水员在水深处为的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界面为，则所观察到的圆形半径为 .?
三、计算题（本题共4小题，共56分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11.（11分）如图2所示，粗细均匀的长直光导纤维被固定于水平面内，要使从光导纤维左侧端面射入的任何光线只能从光导纤维的右侧端面射出，则光导纤维的折射率应满足什么条件？?
?图2
12.（12分）在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水面下的大头针，如图3所示，量出针露出的长度为，木塞的半径为，求水的折射率.?
?
图3
13.（11分）一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图10为过轴线的截面图，调整入射角，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射.已知水的折射率为，求sin 的值.?
图10
14.（11分）为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔，设工事壁的厚度=34.64 cm，孔的宽度=20 cm，孔内嵌入折射率=的玻璃砖，如图11所示，试问：?
(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？?
(2)要想使外界180°范围内景物全部被观察到，则应嵌入多大折射率的玻璃砖？
???????????????图11
15.（11分）（山东理综）图12表示两平面平行玻璃砖的截面图，一束平行于边的单色光入射到界面上，是其中的两条平行线.光线在玻璃砖中的光路已给出.画出光线从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.?
图12
第二节 光的全反射
第三节 光导纤维及其应用答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
二、填空题
9． 10.
三、计算题
11
12.
13
14.
15.
第二节 光的全反射
第三节 光导纤维及其应用参考答案
一、选择题
1.CD 解析：全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质.?
2.ABC 3.B
4.A 解析：光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面发生全反射，从而使光在内芯中传播，故A正确.?
5.C 解析：发生全反射的条件为：（1）光线从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角.?
光线从介质射向真空时的临界角为?
6.A 解析：sin ＜sin 45°,所以＜45°，所以发生全反射.?
7.D 解析：光导纤维，简称光纤，是利用全反射的原理来传播光信号的，通常光纤是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射.?
8.AC 解析：由几何关系可推理得入射角=60°，折射角30°，由，A对；由sin ，临界角>30°，故在点不发生全反射，B错；由知光进入棱镜波长变小，C对；点出射的光束与边的夹角为30°，不与入射光线平行，D错.故选A、C.?
二、填空题
9.全反射 光疏介质 临界角?
10.tan θ?
三、计算题
11.≥ 解析：射入光导纤维的任何光线只能从右侧端面射出，表明光线在光导纤维侧面上发生全反射，作出光线在光导纤维内的传播光路，如图13所示.?
图13
据几何关系得：?
=90° ①?
显然最大时，取最小值?
由知，当 90°时 ,取最大值，即等于临界角C.?
将 C，=代入①式可得：
+=90° ②?
欲使射到侧面的光线都发生全反射，须满足：?
≥ ③?
据临界角定义可得： ④?
由②③④可得：≥.?
12. 解析：在调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针，这个现象是光的全反射现象.?
产生全反射的条件有两条：（1）光从光密介质射向光疏介质;(2)入射角大于或等于临界角.
当光从某种物质射向真空（或空气）时其临界角为
sin ,=arcsin (为介质对光的折射率)?
作图14,当发出的光到达点时恰以临界角入射，因此sin ，在△中：tan ,而
由此求得.?
图14
13. 解析：当光线在水面发生全反射时，有：?
sin ①?
当光线从左侧射入时，由折射定律得：?
②?
联立①②式，代入数据可得
sin =.?
14.(1)120° (2)2?
解析：如图15所示.?已知=34.64 cm,=20 cm,tan =≈,所以=30°.?
（1）由折射定律有,得=60°.?即视野的最大张角为120°.?
(2)要使视野的张角为180°，即=90°，由折射定律有,所以2.
图15
15.见解析 解析：根据光线在面上的入射角和折射角可知.?
设此玻璃砖的临界角为C.?
则sin ,arcsin45°?
光线在面上的入射角由几何关系可知为75°，75°45°，故光线在面上发生全反射，射至面上的入射角可由几何关系求出为30°,30°45°，故可从面射出，根据折射定律可求出出射光线与界面法线的夹角为45°，光路图如图16所示.?
图16
