2019-2020学年粤教版选修3-4 4.1光的折射定律 达标作业（解析版)

4.1光的折射定律
达标作业（解析版)
1．如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b．下列判断正确的是
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光的频率大于b光的频率
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．a光光子能量小于b光光子能量
2．关于光的折射现象，下列说法中正确的是（ ）
A．折射角一定小于入射角
B．折射率跟折射角的正弦值成反比
C．折射率大的介质，光在其中的传播速度小
D．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍
3．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射 光线的反向延长线刚好过B点．则（　　）
A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5
B．光从 A 传到 P 的时间为（c为空气中的光速）
C．该玻璃对此单色光的临界角为45°
D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化
4．一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度L=30cm，厚度d=30cm，为了扩大向外的观察视野，将折射率n=的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。计算并说明：嵌入玻璃砖后，视野的最大张角是多少度。
A．60°; B．90°; C．120° D．180°
5．如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。 逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。关于该实验现象，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动
B．反射光线和折射光线转过的角度相同
C．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强
D．最终反射光完全消失
6．下列关于光现象的说法中，属于光的折射的是
A．雨后彩虹
B．树木在水中的倒影
C．月食和日食
D．小孔成像
7．一束可见光射到置于空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃砖后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（ ）
A．红光 B．黄光
C．绿光 D．紫光
8．如图所示，半径为R的玻璃半圆柱体，圆心为0.两条平行单色红光射向圆柱面，方向与底面垂直,光线l的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B,∠A0B=600．已知该玻璃对红光的折射率n =,两条光线经柱面和底面折射后的交点与0点的距离d（ ）
A．
B．
C．
D．
9．如图所示，a 是由红、紫两种单色光组成的一束复色光，射向半圆形玻璃砖，折射后分成了光束b和光束c，下列判断正确的是
A．b是红光，c是紫光
B．b和c在玻璃中的传播速度相等
C．在真空中b的波长小于c的波长
D．在真空中b的波长等于c的波长
10．下列关于光现象，说法正确的是
A．通过游标卡尺测量爪的狭缝观察日光灯周围有彩纹，是由于光的折射
B．雨后彩虹是阳光通过水雾形成的衍射现象
C．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是紫外线
D．拍摄玻璃橱窗里的物体时，在镜头前装偏振滤光片可以减弱玻璃表面反射光的影响
11．如图所示，三棱镜截面为等腰三角形，两底角均为30°，高为h．两束频率相同的 单色光垂直于底面射到该棱镜上，经AC、BC—次折射后两束 出射光线交于一点，出射光线间夹角30°．若两束入射光之间 的距离是三角形底边的一半．
求：①三棱镜的折射率；
②两束光在三棱镜中运动的时间之和（不考虑反射）
12．如图所示，一束宽度为d的平行光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜，入射光与AB界面夹角为45°，玻璃的折射率，光束通过三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ，求光屏PQ上光斑的宽度D。
13．如图所示，一个半径为R、透明的球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知，该球体对蓝光的折射率为．则它从球面射出时的出射角___．若换用一束紫光同样从A点射入该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置___（填“偏左”、“偏右”或“不变”）．
14．如图所示为一横截面为等边三角形的透明柱状介质，一平行于角平分线AD的单色光由AB射入介质，经AB折射后的光线恰好平行于AC，由此可求出介质的折射率为________，此折射光照射到BC边上时________(选填“能”或“不能”)发生全反射．
参考答案
1．B
【解析】
根据光路可逆知识，a光的入射角大于b光，但折射角相等，根据可知介质对a光折射率大于对b光的折射率，A错；根据频率与折射率关系，a光的频率大于b光的频率，B对；根据可知C错；由于频率高，光子能量大，所以D错．
【点评】这类题型考查了几何光学折射率知识，这一类题目中，要将能联系在一起的知识都联系在一起，例如频率跟折射率关系，跟波长、干涉现象、衍射现象、光子的能量的大小等之间的关系．这类题目如果能够知道红光和紫光的特点，在做题时，将红光、紫光代入，技能快速准确的得到答案．
【考点定位】本题考查了不同频率光在介质中的折射率、波长等光学知识．
2．C
【解析】
【详解】
光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率是由材料本身决定的物理量，与折射角的正弦值无关，选项B错误；根据v=c/n可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，选项C正确；根据可知，折射角增大为原来的2倍，入射角不一定也增大为原来的2倍，选项D错误；故选C.
3．B
【解析】
【分析】
作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据sinC=求出临界角．根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v= 求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A到P的时间．
【详解】
A、作出光路图，如图所示，
根据几何关系知，入射角α=30°，折射角θ=60°，根据折射定律得： ，故A错误。
B、光在玻璃砖中传播的速度 ，则光从A传到P的时间t=，故B正确。
C、根据sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin，故C错误。
D、玻璃的临界角与入射角无关，故D错误。
故选：B。
【点睛】
本题考查了几何光学的基本运用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大．
4．C
【解析】
【详解】
通过观察孔向外看，想得到尽可能大的观察范围，应从观察孔的最边缘向外探视，临界情况是入射光从玻璃砖的右侧入射，其折射光恰好从玻璃砖的左侧射出，如下图示。
=，r=，根据折射定律有：n=，=n=，i=600，根据对称性嵌入玻璃砖后，视野的最大张角为2i=1200，故A、B、D错误，C正确。
故选：C
5．C
【解析】A、逐渐增大入射角，反射光线沿逆时针方向转动，折射光线沿顺时针方向转动，故A错误；
B、根据折射定律可知，反射光线和折射光线转过的角度不相同，故B错误；
CD、入射角增大，则反射光线OB的强度增强，折射光线OC的强度减弱，最终折射光完全消失，故C正确，D错误；
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
A项：雨后彩虹是光的色散现象，其实质是光的折射形成的，符合题意；
B项：树木在水中的倒影是平面镜成像，其实质是光的反射，不合题意；
C项：日食和月食都是光的直线传播形成的，不合题意；
D项：小孔成像是光的直线传播形成的，不合题意。
故选：A。
【点睛】
本题通过几个日常生活中的现象考查了对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解，考查了学生理论联系实际的能力，在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象。
7．D
【解析】
【详解】
光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a的频率大于b的频率，故D正确，ABC错误。
8．C
【解析】
如图所示，光线1通过玻璃砖后不偏折．光线2入射角 i=60°．由 得： ，r=30°
由几何知识得：i′=60°-r=30°．由 得：sinr′=nsini′= ，r′=60°，由正弦定理，得：OC=R，则d=OC?tan?30°=R．故选C.
点睛：本题其实是光的色散问题，关键是作出光路图，运用几何知识，结合折射定律进行求解.
9．C
【解析】A、由图看出b光的偏折程度大于c光，所以根据折射定律得知：玻璃对b光的折射率大于对c光的折射率，所以b时紫光，c时红光．故A错误；B、b光是紫光，折射率大，根据v=c/n，b光在玻璃中的速度小，故B错误；
CD、由v=，紫光频率高，波长短，故C正确，D错误。
故选：C
10．D
【解析】
【详解】
通过一个细长的狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，这是由光通过狭缝时发生明显的衍射造成的，属于衍射现象，故A错误；雨后彩虹是阳光通过水雾形成的折射现象，故B错误；机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领，故C错误；拍摄玻璃橱窗里的物体时，在镜头前装偏振滤光片可以减弱玻璃表面反射光的影响，故D正确。所以D正确，ABC错误。
11．①②
【解析】
试题分析：①两束光从棱镜射出后，出射光线相对入射光线均偏折15°，故折射角为：r=45°
由光路图可知入射角为：i=30°
由
解得：
②单色光在棱镜的传播速度为：
由几何关系可得两束光在三棱镜中传播的距离之和为：h1+h2=h
传播时间为：
解得：
考点：光的折射定律．
12．d
【解析】
【详解】
设AB面的入射角为θ，折射角为γ，由n＝得
γ＝30°
光线射到BC边时由几何关系可知入射角γ′＝30°，由折射定律
n＝
得
θ′＝45°
由几何关系知光斑的宽度
D＝
得
D＝d.
13．60° 偏左
【解析】
【详解】
[1]由折射率的定义式可得：
由几何关系可知：=30°
联立解得：60°；
[2]在同种介质中，紫光的偏折程度大于蓝光，故紫光从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏左。
14． 不能
【解析】
【详解】
根据几何关系得，光在AB面上的入射角，折射角
根据折射定律得：介质的折射率
设介质的临界角为C，则
由几何知识可知，光在BC面上的入射角为，因为，所以光在BC面上的入射角小于临界角，则此折射光在BC面上不能发生全反射。