课时分层作业(十三)
1．ACD [露珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下在部分位置发生全反射，所以格外明亮，故A正确；直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的折射，故B错误；口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，是折射和全反射形成的现象，故C正确；盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮，是由于发生了全反射，故D正确.]
2．CD [全反射是当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于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.光从水或玻璃射向气泡时，一部分光线在界面发生了全反射，即反射光增强，透射光减弱，就使气泡看起来特别亮，A、B错误，C、D正确.]
3．B [由题图知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A错误；由v＝知，b光在玻璃砖中传播速度较小，时间较长，故B正确，C错误；由 sin C＝，知a光的临界角较大，b光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光，D错误.故选B.]
4．AC [在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为，故A正确；光在棱镜中发生反射的临界角的正弦值为，则临界角大于30°，在F处的入射角为30°，小于临界角，不会发生全反射，故B错误；光从空气进入棱镜，频率不变，速度变小，由v＝λν知波长变小，故C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错误.]
5．C [设水面上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径为r，如图所示，光线在圆形区域的边缘恰好发生全反射，入射角等于临界角C.由sin C＝＝得C＝30°.根据几何关系可知r＝h，故C正确.]
6．B [透明材料折射率n＝2，所以光在这种材料中的临界角的正弦值sin C＝＝，即C＝30°，平行光射到底面时，光线与界面垂直，方向不变，继续射到球面时，距圆心O两侧范围内的光线入射角小于临界角，光线能射出，且射出时发生折射会形成汇聚光束，范围外的光线入射角大于或等于临界角，发生全反射.故选B.]
7．C [该介质的折射率为n＝＝，A错误；光在介质中传播的速度是v＝＝ m/s＝×108 m/s，该束光的频率为f＝＝ Hz＝5×1014 Hz，B错误，C正确；因为sin C＝＝，该束光的全反射临界角为45°，D错误.]
8．C [发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质及入射角i要大于或等于临界角C，即光线传播到光纤侧面时的入射角i应满足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故选项C正确.]
9．A [光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值.故A正确，B、C、D错误.]
10．BC [在AC面发生全反射后从BC面射出时，所有光线在BC面上入射角相等，由于玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射定律得到，在BC面上的折射角红光的最小，紫光的最大，则由BC面射出的紫光更偏向AB面，故A错误，B正确；若∠MNB变小，在AC面入射角减小，由于红光的临界角最大，当入射角减小，最先从AC面透出，故C正确，D错误.]
11．C [设光在CD面上的入射角为θ，作出该光线的光路图如图所示，在CD和EA面上均发生全反射，且入射角相等，由几何知识得4θ＝90°，解得θ＝22.5°，故∠BCD＝112.5°，A错误；同理可得，∠BAE＝112.5°，B错误；由折射定律知，五棱镜的最小折射率为n＝，C正确，D错误.
]
12．解析：当入射角达到45°时，恰好到达临界角C，根据sin C＝
可得液体的折射率n＝＝＝
由于n＝
可知激光在液体中的传播速度v＝＝c.
答案： c
13．解析：(1)当入射角减小至α＝60°时，光恰好在长侧面发生全反射，如图所示：
根据折射定律可得n＝
根据全反射临界角公式可得sin C＝
又γ＋C＝90°
则有sin C＝cos γ
联立可得该光导纤维对这种单色光的折射率
n＝＝＝
(2)单色光在光导纤维中的传播速度v＝
当入射角为α＝60°时，光在光导纤维传播的路程最长，则所用时间最长，根据几何关系可知
smax＝＝nL
则最长时间为tmax＝＝＝
答案：(1) (2)
3 / 3课时分层作业(十三) 光的全反射与光纤技术
?考点一 对全反射的理解
1．(多选)下述现象哪些是由于全反射造成的( )
A．露珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象
C．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可即
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
2．(多选)关于全反射，下列说法正确的是( )
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而只有反射光线
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
3．某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有a和b两束单色光射向光屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是( )
A．单色光a的波长小于单色光b的波长
B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度
C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间
D．在光束SA绕圆心O逆时针转动的过程中，在光屏P上最早消失的是a光
?考点二 临界角公式的分析和计算
4．(多选)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为AB、BC的中点，则( )
A．该棱镜的折射率为
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
5．某种液体的折射率为2，距液面下深h处有一个点光源，从液面上看液面被光源照亮的圆形区域的半径为( )
A．h B．h
C．h D．h
6．如图所示，半径为 R 的半圆形透明材料，折射率n＝2．一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入，则下列说法正确的是( )
A．所有光线都能透过这种材料
B．只有距圆心O两侧范围内的光才能通过
C．只有距圆心O两侧 范围内的光才能通过
D．射出的光束会形成发散光束
7．有一束波长为6×10-7 m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则下列说法正确的是( )
A．介质的折射率是
B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108 m/s
C．这束光的频率是5×1014 Hz
D．这束光发生全反射的临界角是30°
?考点三 光导纤维
8．如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层用折射率比玻璃小的介质包覆．若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传播方式的叙述，正确的是( )
A．不论θ为何值，光线都不会发生全反射
B．不论θ为何值，光线都会发生全反射
C．θ够小时，光线才会发生全反射
D．θ够大时，光线才会发生全反射
9．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．如图所示，一光导纤维内芯折射率为n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面夹角为α由内芯射向外层，要在界面发生全反射，必须满足的条件是( )
A．n1>n2，α小于某一值
B．n1C．n1>n2，α大于某一值
D．n110．(多选)如图所示，ABC为一玻璃三棱镜的截面，一束光线MN垂直于AB面射入，在AC面发生全反射后从BC面射出，则( )
A．由BC面射出的红光更偏向AB面
B．由BC面射出的紫光更偏向AB面
C．若∠MNB变小，最先从AC面透出的是红光
D．若∠MNB变小，最先从AC面透出的是紫光
11．(源自人教版教材改编)单镜头反光式取景照相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上，对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中．如图所示为单反相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC．光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次全反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．下列说法正确的是( )
A．∠BCD＝135°
B．∠BAE和∠BCD不相等
C．该五棱镜折射率的最小值是
D．该五棱镜折射率的最小值是
12．一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，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，恰好观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．
13．光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强，载有声音、图像以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以沿着光纤传到千里之外的另一端，实现光纤通信．长为L的一段直光导纤维如图所示，让一单色光线射向右侧截面某点，缓慢减小入射角α，发现减小至α＝60°时便不再有光从长侧面逸出．已知光在真空中的传播速度为c．求：
(1)该光导纤维对这种单色光的折射率；
(2)以不同入射角进入光纤的光信号传递到另一端所用的时间会有所不同，求最长时间．
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