2019-2020学年粤教版选修3-4 4.3光的全反射现象 达标作业（解析版)

4.3光的全反射现象
达标作业（解析版)
1．某棱镜顶角θ=41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带（如图示）。当入射角i渐渐减小到零的过程中彩色光带变化情况是：（　　）
色光
紫
蓝
绿
黄
橙
红
折射率
1.532
1.528
1.519
1.517
1.514
1.513
临界角
40.75°
40.88°
41.17°
41.23°
41.34°
41.37°
A．紫光最先消失，最后只剩下橙光、红光
B．紫光最先消失，最后只剩下黄、橙、红光
C．红光最先消失，最后只剩下紫、靛、蓝光
D．红光最先消失，最后只剩下紫、靛、蓝光和绿光
2．一束单色光照射到空气与水的界面，下列光路可能发生的是（ ）
A． B． C． D．
3．生活中有很多光现象，以下关于对光现象的解释说法不正确的是　　
A．我们看到水中的筷子弯折是光的折射现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．水中的气泡特别明亮是光的干涉现象
D．小孔成像是利用光的直线传播
4．以下实验或现象的原理与光学镜头上的增透膜的工作原理相同的是( )
A．图甲中，弯曲的水流可以导光
B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像
C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象
5．如图所示，含单色光b和c的一束复色光Ⅰ沿半圆柱玻璃的半径方向射入玻璃，在柱心O处分成两束光Ⅱ和Ⅲ，光Ⅱ中只有单色光b，光Ⅲ中既有b也有c，则(　 )
A．在玻璃中b的折射率比c的大
B．在玻璃中b的传播速度比c的小
C．让光Ⅰ的方向沿逆时针转动仍射到O处，光Ⅱ中可出现c
D．保持光Ⅰ不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，光Ⅱ可能消失
6．如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面,且AB∥CD.光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是( )
A．不可能发生全反射
B．有可能发生全反射
C．只要入射角i足够大就能发生全反射
D．不知玻璃折射率，无法判断
7．关于下列光学现象，说法正确的是
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用蓝光时得到的条纹间距更宽
8．如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是
A．反射光线与折射光线的夹角为120°
B．该液体对红光的折射率为3
C．该液体对红光的全反射临界角为45°
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°
9．如图所示，让一束光AO沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直边上，在这个玻璃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。下列说法正确的是
A．反射角增大，折射角减小
B．OC光线越来越弱，最终消失
C．OB光线越来越弱，但不会消失
D．反射光线和折射光线始终保持垂直
10．一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（ ）
A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最大
D．当入射角由45°逐渐增大时，在2、3分界面上可能发生全反射
11．如图所示，横截面是半径为R的扇形ACO的玻璃砖放存水平面上，AO与OB垂直，∠BOC=15°，D为AB弧的中点，一束单色光从D点以60°的入射角射入玻璃砖，折射光线刚好垂直CO射出。
（i）求玻璃砖对光的折射率；
（ii）若让该光束垂直AO面射人玻璃砖，刚好照射到D点，试分析光线能否在D点发生全反射；若能发生全反射，求反射光线从D点到达OC面所需的时间（已知，光在真空中的传播速度为c）。
12．如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=30°．一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．
（1）求棱镜的折射率；
（2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．
13．如图所示，一横截面为半圆柱形的玻璃砖，圆心为O，半径为R．某一单色光垂直于直径方向从A点射入玻璃砖，折射光线经过P点，OP与单色光的入射方向平行，且A到O的距离为，P到O的距离为，则玻璃砖对单色光的折射率为_____。若另有折射率n＝2的单色光仍沿原方向从A点射入该玻璃砖，则单色光第一次到达玻璃砖面上_____（填“能”或“不能”）发生全反射。
14．如图所示，半圆形玻璃砖半径为 8cm ，使直径 AB 垂直于屏幕并接触于 B 点，当激光束 a 以 i ＝30° 的入射角射向玻璃砖的圆心 O 时，在屏幕上 M 点出现光斑，测得 M 到 B 的距离为8cm 。则玻璃砖的折射率为________。要使激光束不能从 AB面射出，则入射角 i 至少应为 ___________。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
由表格数据看出，紫光的折射率最大，临界角最小，当入射角θ1逐渐减小到零的过程中，折射角减小，光线射到棱镜右侧面的入射角增大，紫光的入射角最先达到临界角，发生全反射，最先消失；当入射角θ1减小到零时，光线射到棱镜右侧面的入射角等于α=θ=41.30°，小于红光与橙光的临界角，所以这两种光不发生全反射，仍能射到光屏上。故最后光屏上只剩下红、橙两种色光。故A正确，BCD错误。
2．C
【解析】AD、光线从空气折射到水中时，折射角应小于入射角，故A、D错误；
B、当入射角小于临界角时，光线在平直面上既发生反射，又发生折射，光线从水折射到空气中时，折射角应大于入射角，折射光线与入射光线分居在法线两侧，故B错误；
C、若入射角大于等于临界角，则光线在平直面上发生全反射，没有折射光线，故C正确；
故选C。
【点睛】若入射角大于等于临界角，则光线发生全反射，只有反射光线没有折射光线．若入射角小于临界角，则光线在平直面上既发生反射，又发生折射．折射时，折射角大于入射角。
3．C
【解析】
【详解】
A.因为光的折射作用，所以我们看到水中的筷子是弯曲的，A正确。
B.光导纤维传输数据的原理利用了光的全反射，B正确。
C.水中的气泡特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光发生全反射造成的，C错误。
D.小孔成像利用了光的直线传播原理，所以得到的像是倒像，D正确。
4．C
【解析】
【详解】
增透膜的工作原理是利用光的干涉原理
A项：图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故A错误；
B项：图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，故B错误；
C项：图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，故C正确；
D项：图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，故D错误。
5．D
【解析】
试题分析：由光路图可知，c光以发生全反射，故c光的临界角小于b光的临界角，根据，则c光的折射率大于b光；选项A 错误；根据可知在玻璃中c的传播速度比b的小，选项B 错误；光c已经发生全反射，故让光I的方向沿逆时针转动仍射到O处，光c仍然是全反射，光II中不可能出现c，选项C 错误；保持光I不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，则光线的入射角增大，则光II可能会发生全反射，则光II可能消失，选项D 正确．
考点：光的折射及全反射．
6．A
【解析】
【详解】
临界角等于光从真空射入介质折射时最大的折射角，由图看出，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由题AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。故选A。
【点睛】
本题要紧扣全反射的条件：一、光线从光密介质射入光疏介质；二入射角大于临界角．也可以根据光路可逆原理分析．
7．C
【解析】
【详解】
A、蓝光的折射率大于红光的折射率，根据知水中蓝光的传播速度比红光慢，故选项A错误；
B、光从空气射入玻璃时是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，故选项B错误；
C、在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故选项C正确；
D、条纹间距，红光的波长较大，则条纹间距较宽，故选项D错误。
8．C
【解析】
【详解】
A、根据反射定律得到反射角为，由几何知识得，反射光线与折射光线的夹角是，故选项A错误；
B、由折射率公式，可得，故选项B错误；
C、由临界角公式，可得，则，故选项C正确；
D、根据折射定律得知紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角小于，故选项D错误。
9．B
【解析】
【详解】
A、逐渐增大入射角，反射角增大，由折射定律知折射角也逐渐增大，故A错误；
BC、在还未发生全反射过程中，入射角增大，反射光线OB越来越强，折射光线OC越来越弱，最终发生全反射，折射光线OC完全消失，故B正确，C错误。
D、设光入射角为i时，反射光线跟折射光线恰好垂直，则有，解得：，故反射光线不能与折射光线始终保持垂直，故D错误。
10．C
【解析】由图可知，光从介质1射入介质2中折射角大于入射角，则n1＞n2．光从介质2射入介质3中折射角小于入射角，则n2＜n3，据光的可逆性知，光从2射向1或从2射向3时，入射角相等，从折射角上可判断n3＞n1，所以有n3＞n1＞n2，即介质3折射率最大，故A错误。由对A的分析可知，相对来说，2是光疏介质，故B错误；根据公式： ，因2的折射率最小，所以光在介质2中的传播速度最大，故C正确；当入射角由45°逐渐增大时，光从2到3是从光疏介质到光密介质，全反射只有光从光密介质射向光疏介质时才能发生，所以在此界面上不会发生全反射，故D错误。所以C正确，ABD错误。
11．（i），（ii）。
【解析】
【详解】
（i）根据题意画出光路图：
根据几何关系可知折射角：
折射率：
；
（ii）光线垂直面射入到点，光路图如图所示，根据几何关系可知：
而：
所以，光束能在处发生全反射。根据几何关系可知：
假设反射光从点射到面的距离为，根据正弦定理：
解得：
传播时间：
。
12．（1）；（2）sin=
【解析】
【详解】
（1）光路图及相关量如图所示．光束在AB边上折射，由折射定律得
…………①
式中n是棱镜的折射率．由几何关系可知
α+β=60°…………②
由几何关系和反射定律得
…………③
联立①②③式，并代入i=60°得
…………④
（2）设改变后的入射角为，折射角为，由折射定律得
…………⑤
依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角，且
…………⑥
由几何关系得
…………⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
sin=…………⑧
13． 能
【解析】
【详解】
根据几何知识可得：，解得：，由几何关系得：，由于，所以，可知光的出射角为60°，所以，若另有折射率n=2，所以全反射的临界角为：，得：，所以单色光第一次到达玻璃砖面上能发生全反射。
14． 45°
【解析】
【分析】
先根据几何关系求解光线的折射角，然后根据折射定律求解折射率； 要使激光束不能从 AB面射出，则入射角大于临界角，根据求解临界角.
【详解】
因MB=OB=8cm，可知折射角为r=450，根据光的折射定律可得：；临界角，可得C=450，即要使激光束不能从 AB面射出，则入射角 i 至少应为450.