第四章 光的折射 学案—2020-2021学年教科版高中物理选修3-4word版含答案

光的折射
一、光的折射现象和定律★☆☆☆☆☆
折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向________的现象．（答案：改变）
折射定律
(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在
内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成
比．
(2)表达式：＝n.
(3)在光的折射现象中，光路是
的．
答案：同一平面；正；可逆
二、光的折射率的概念、公式和理解★☆☆☆☆☆
折射率
(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
(2)定义式：n＝.
(3)计算公式：n＝，因为v(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．
折射率的理解
(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质．
(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．
(4)公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．
三、光的折射率★★★☆☆☆
如图所示，在空气中有一直角棱镜ABC，∠
A=30°，一束单色光从AB边射入棱镜，入射角为45°，垂直于BC边射出，则该棱镜的折射率为（　　）
A．
B．
C．1.5
D．
【解答】解：由光路图和几何知识得：图中i′=60°，r=30°
则该棱镜的折射率为
n==
故选：B．
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应为（　　）
A．0.866
B．1.732
C．1.414
D．1.500
【解答】解：由图知，入射角i=30°，根据反射定律得知反射角i′=i=30°
由题意：反射光线与折射光线的夹角为90°，则得折射角r=60°，
所以折射率n===1.732
故选：B．
如图所示，红光和紫光分别从介质1和介质2中以相同的入射角射到介质和真空的界面，发生折射时的折射角也相同．设介质1和介质2的折射率分别为n1、n2，则下列结论正确的是（　　）
A．n1=n2
B．n1＞n2
C．n1＜n2
D．以上三种可能性都有
【解答】解：由题，红光与紫光在两种介质中入射角和折射角相等，由折射率公式n=知：介质1对红光的折射率等于介质2对紫光的折射率；但对于同一介质中，频率大的光折射率大，紫光的频率等于红光，所以介质1折射率大于介质2的折射率．
故选B
一半圆柱形透明物体横截面如所示，底面AOB镀银，O表示半圆截面的圆心．一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出．已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.求：
(1)光线在M点的折射角；
(2)透明物体的折射率．
解析　(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．
设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β.根据题意有
α＝30°①
由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是
β＋r＝60°②
且α＋r＝β③
由①②③式得r＝15°④
(2)根据折射率公式有
sin
i＝nsin
r⑤
由④⑤式得n＝
答案　(1)15°　(2)
如图所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OP＝OQ＝R，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA＝，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，且与x轴交于D点，OD＝R，求该玻璃的折射率．
答案　
解析　作光路图如图所示．
在PQ面上的入射角
sin
θ1＝＝，θ1＝30°
由几何关系可得θ2＝60°
折射率n＝＝
如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气，当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：
由折射定律可知，n=；
因入射角和出射角相等，即i=i′
故由几何关系可知，β=；
i=+β=；
故折射率n=；
故选：A．
直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图．a、b光相比（　　）
A．玻璃对a光的折射率较大
B．玻璃对a光的临界角较小
C．b光在玻璃中的传播速度较小
D．b光在玻璃中的传播时间较短
【解答】解：A、由图知，光线通过玻璃砖后，b光的偏折角大，则玻璃对b光的折射率较大，故A错误．
B、玻璃对a光的折射率较小，由sinC=分析知，玻璃对a光的临界角较大．故B错误．
C、由v=分析知，b光在玻璃中的传播速度较小，故C正确．
D、b光在玻璃砖通过的路程较大，传播速度较小，由t=分析知b光在玻璃中的传播时间较长．故D错误．
故选：C．
【过关检测】
一束由红、蓝两单光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AB是半圆的直径．进入玻璃后分为两束，分别为AC、AD，它们从A到C和从A到D的时间分别为t1和t2，则（　　）
A．AC是蓝光，t1小于t2
B．AC是红光，t1小于t2
C．AC是蓝光，t1等于t2
D．AC是红光，t1大于t2
【解答】解：AC光的偏折程度比较大，则介质对AC光的折射率比较大，AC光的频率比较大，所以AC光应是蓝光．
设AC光与法线方向成α角，AC光在介质中的传播速度为v=，则有2Rsinα=vt=t
又n=
由以上两式得：t=，可知，AC光与AD光的传播时间相等，故C正确．
故选C
某研究小组设计了一个测量液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF．在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使水平液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像．下列说法正确的是（　　）
A．液体的折射率等于P3到EF的距离与A到EF的距离的比值
B．液体的折射率等于A到EF的距离与P3到EF的距离的比值
C．大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体的折射率值
D．大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值
【解答】解：A、B、当光由真空斜射入液体时，折射率等于入射角正弦与折射角正弦之比，故液体的折射率等于P3到EF的距离与A到EF的距离的比值，故A正确，B错误；
C、D、由图，P1、P2作为入射光线方向，入射角一定，大头针P3插在M位置时折射角小于大头针P3插在M位置时折射角，根据折射定律n=，大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值．故C错误，D正确．
故选AD．
四、光的全反射★★★☆☆☆
定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．
条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．
临界角：折射角等于90°时的入射角，若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin
C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
关于全反射现象的理解，下列说法正确的是（　　）
A．光从光疏介质射入光密介质时，可能发生全反射现象
B．光从光疏介质射入光密介质时，一定发生全反射现象
C．光从光密介质射入光疏介质时，可能发生全反射现象
D．光从光密介质射入光疏介质时，一定发生全反射现象
【解答】解：产生全反射的条件为：（1）是由光密介质进入光疏介质；
（2）是由入射角大于或等于临界角，即α≥C；故C正确，ABD错误；
故选：C．
如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物（石块、砂砾等）都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法中正确的是（　　）
A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射
B．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小
C．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见
D．近处水面下景物的光线到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中
【解答】解：A、远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误．
B、光线由水射入空气，光的波速变大，频率不变，由波速公式v=λf知波长变大，故B错误．
C、远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确．
D、近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中能量越少，故D错误．
故选：C．
自行车尾灯的设计利用了光的全反射现象．下列自行车尾灯内部结构示意图中符合实际的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：汽车灯光应从左面射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生，因此必须是光从光密进入光疏介质，且入射光要大于临界角，故A正确，BCD错误；
故选：A．
关于下列光学现象，说法正确的是（　　）
A．光从空气射入玻璃时，可能发生全反射
B．在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度
C．晚上，在池水中同一深度、可视为点光源的红灯和黄灯，红灯照亮的水面面积大于黄灯照亮的水面面积
D．阳光下肥皂呈现出五颜六色，这是光的衍射现象
【解答】解：A、光只有从光密介质射入光疏介质时才能发生全反射；而空气为光疏介质；玻璃为光密介质；故光从空气进入玻璃时，不会发生全发射；故A错误；
B、红光的折射率小，根据v=可知红光在水中的传播速度比蓝光的大．故B错误；
C、故C错误．在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度光源在水中的视深为，因为红光的折射率最小，则红灯看起来较深．
根据sinC=知，红光的折射率最小，则红光发生全反射的临界角最大，在红光照在水面上产生的圆的半径最大，则被照亮的水面面积较大．故C正确；
D、白光下的五颜六色的肥皂泡，这是光的干涉现象，不是衍射现象；故D错误；
故选：C．
为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图所示．已知水的折射率为，为了保证表演成功（在水面上看不到大头针），大头针末端离水面的最大距离h为（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，
如图所示，根据几何关系有
所以h=
故选A．
光纤维通信是一种现代化的通信手段，它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图所示．设此玻璃管长为L，折射率为n．已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射出．设光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：由n=可得，光在玻璃中的传播速度为
v=；
光在玻璃的内界面上恰好发生全反射，
由sinC=，结合运动的分解可得，光在玻璃中沿玻璃管方向传播的速度为：v′=sinC=
则光在玻璃中传播的时间为：t==
故选：A
如图所示，一个玻璃三棱镜的截面为等腰直角△
ABC，∠
A为直角，玻璃三棱镜的折射率为．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边的中点，对这条光线进入棱镜之后的光路分析正确的是（　　）
A．直接射到AC边上，发生全反射现象
B．直接射到BC边上，发生全反射现象
C．直接射到AC边上，部分光线从AC边射出
D．直接射到BC边上，部分光线从BC边射出
【解答】解：在AB界面，根据折射定律，有：
n==
解得：
sinα=
故α=30°
作出光路图，如图所示：
在AC分界面的入射角β=60°，全反射临界角为：
C=arcsin=arcsin=45°；
由于β＞C，故在AC界面发生全反射；
故A正确，BCD错误；
故选：A．
【过关检测】
如图所示，MN是介质Ⅰ和介质Ⅱ的交界面，介质Ⅰ中的光源S发出的一束光照射在交界面的O点后分成两束光OA和OB，若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转至S1O的位置，则在旋转过程中下列说法正确的是（　　）
A．光线OA逆时针旋转且逐渐减弱
B．光线OB逆时针旋转且逐渐减弱
C．光线OB逐渐减弱且可能消失
D．介质Ⅰ可能是光疏介质
【解答】解：A、若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转时，入射角增大时，根据反射定律知反射光线OA逆时针旋转，且逐渐增强．故A错误．
B、由折射定律知，折射光线与入射光线同向旋转，则知光线OB顺时针旋转且逐渐减弱，故B错误．
CD、由光路图知：入射角小于折射角，说明介质Ⅰ相对介质Ⅱ是光密介质，当入射角增大能发生全反射，故光线OB逐渐减弱且可能消失，故C正确，D错误．
故选：C．
一单色光，在真空中的波长为λ0，在玻璃中的波长为λ，波速为v，玻璃对这种色光的折射率为n，已知光在真空中的速度为c，此光从玻璃射向真空发生全反射的临界角为C，则（　　）
A．sinC=
B．sinC=
C．sinC=n
D．sinC=
【解答】解：单色光在真空中传播时，速度为光速C，设其频率为f，因波长为λ0，则有C=λ0f
该光在玻璃中传播时，波长为λ，波速为v，则有v=λf
玻璃对此单色光的折射率为n==
临界角为C，则有sinC===，选项A正确，BCD错误
故选：A．
已知媒质对某单色光的临界角为θ，则（　　）
A．该媒质对此单色光的折射率等于
B．此单色光在该媒质中的传播速度等于csinθ（c是真空中的光速）
C．此单色光在该媒质中的波长是在真空中波长的sinθ倍
D．此单色光在该媒质中的频率是在真空中频率的倍
【解答】解：A、根据临界角公式sinC=
得：sinθ=，则得n=．故A正确．
B、光在介质中传播速度v==csinθ．故B正确．
C、设光在真空中与介质中波长分别为λ0和λ．
由v=，v=λf，c=λ0f得：n=，则得λ=λ0sinθ，故C正确．
D、光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中频率相等．故D错误．
故选：ABC．
若光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s，则该介质的临界角为（　　）
A．15°
B．30°
C．45°
D．60°
【解答】解：由公式得：液体折射率n===2；
正好发生全反射，则有sinC=
所以C=arcsin=arcsin=30°；
故选：B．
如图所示，酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退，对此现象正确的解释是（　　）
A．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的干涉造成的
B．“水面”不存在，就由于酷热难耐，人产生的幻觉
C．阳光辐射到地面，使地表温度升高，近地面的空气折射率变大，光线发生全反射形成的虚像
D．阳光辐射到地面，使地表温度升高，近地面的空气折射率变小，光线发生全反射形成的虚像
【解答】解：夏天由于大气的不均匀，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大．我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的．远处的山峰、船舶、楼台、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“海市蜃楼”现象．
酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近层的空气，温度比上层高，密度比上层小，折射率也比上层小，光照射时发生全反射；因此D正确
ABC错误，
故选：D．
如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中．沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，这就是“蜃景”．下列有关蜃景的说法中错误的是（　　）
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是蜃景，B是景物
D．C是蜃景，D是景物
【解答】解：沙漠上下层空气温度比上层高，密度比上层小，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大．远处的亭台楼阁、城墙古堡等发出的光线射向沙漠地表时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“海市蜃楼”现象，故沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于发生了全反射．故ACD正确，B错误．
本题选错误的，故选B
五、全反射应用-光导纤维★★★☆☆☆
华裔科学家高锟获得了2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”．在光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法正确的是（　　）
A．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
B．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
C．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
D．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
【解答】解：A、波长越短的光，频率越大，介质对它的折射率n越大，根据公式v=，知光在光纤中传播的速度越小．故A错误．
B、频率越大的光，介质对它的折射率n越大，根据公式v=，知该光在光纤中传播的速度越小．故B错误．
CD、发生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质；当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射．故C正确，D错误．
故选：C
光导纤维由很细的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发生全反射，如图所示．为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为n，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射．若光速为c，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射，设临界角为C，则光的传播方向与光导纤维的方向之间的夹角为：90°﹣C，光通过长度为L的光导纤维时的路程为：
光导纤维的折射率为n，则光在光导纤维中的传播速度：
又由于：
所以光的传播的时间：
故选：C
光纤可作为光传导工具，其传输原理是光的全反射．按照纤芯折射率分布情况可以分为突变型光纤和渐变型光纤，突变型光纤的纤芯的折射率是均匀的，而渐变型光纤的纤芯的折射率不均匀．下列关于这两种光纤说法正确的是（　　）
A．突变型光纤的从光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突然变大
B．渐变型光纤的从光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小
C．光在渐变型光纤中的传播轨迹是直折线
D．光在突变型光纤中的传播轨迹是曲线
【解答】解：光纤传输利用光的全反射，中心芯折射率大，玻璃包层折射率小，突变型光纤的中心芯折射率是相同，所以只在分层界面处发生一次全反射，轨迹是直折线，渐变型光纤的折射率是从光纤中心芯到玻璃包层渐渐变小，光传播时不能发生折射，所以轨迹是曲线，故B正确，ACD错误；
故选：B．
如图所示为一段长直光导纤维，其结构可看成由折射率不同的内芯和外层组成．内芯的折射率n=．利用全反射现象使光信号在内芯中传输，光在真空中的速度c=3×108m/s．一束光从左端面中心射入，下述说法正确的是（　　）
A．内芯的折射率小于外层
B．光在光导纤维内芯中的速度为3×108m/s
C．若无外层，光在内芯与外面（认为是真空）间发生全反射的临界角是45°
D．光从左端外面进入光导纤维，其频率变大
【解答】解：A、当光从光密介质进入光疏介质时，且入射角大于临界角时，才会发生光的全反射，故A错误；
B、根据v===m/s，故B错误；
C、若无外层，根据sinC=，解得C=45°，故C正确；
D、从左端外面进入光导纤维，其频率总是变，故D错误；
故选：C．
如图为一段光纤，绿光以一定的入射角从一端射入，在光纤的侧面恰好发生全反射．当分别用紫光和红光沿绿光原来的入射方向射入光纤时，下列判断正确的是（　　）
A．紫光在侧面也能发生全反射，紫光在光纤中传播速度比绿光慢
B．紫光在侧面也能发生全反射．紫光在光纤中传播速度比绿光快
C．红光在侧面也能发生全反射，红光在光纤中传播速度比绿光慢
D．红光在侧面也能发生全反射，红光在光纤中传播速度比绿光快
【解答】解：根据题意，绿光恰好发生光的全反射，如图所示：
若是紫光，则在侧面的入射角较大，由于紫光的折射率大，那么临界角小，因此符合光的全反射，
而红光由于在侧面的入射角较小，且红光的折射率小，那么对应的临界角大，因此不符合光的全反射条件，
再根据v=，紫光在光纤中传播速度最小，而红光在其中传播速度最大，
由上分析可知，故A正确，BCD错误；
故选：A．
【过关检测】
如图为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，AB表示端面，某单色平行光束照射到端面，要使光线不从玻璃丝的侧面透射出来，已知玻璃丝对该光的折射率为n，则入射角的正弦值sini应满足的条件是（　　）
A．sini＞
B．sini≤
C．sini≥
D．sini＜
【解答】解：设激光束在光导纤维端面的入射角为i，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射．
由折射定律：n=
由几何关系：α+β=90°，sinα=cosβ
恰好发生全反射临界角的公式：sinβ=，
得cosβ=
联立得sini=
即要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有sini≤
故选：B．
光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，2009年诺贝尔物理学奖授予被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟，以下关于光导纤维的说法中正确的是（　　）
A．内芯的折射率比外套的小，光传播时在外套与空气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大，光传播时在外套与空气的界面上发生全反射
D．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
【解答】解：光纤已经成为现代通信的主要传输工具，它具有容量大、不受外界磁场的干扰、不怕腐蚀、不怕潮、能量损耗少等优点，且光在光纤中经多次反射后，从一端传到另一端．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，才可能在内芯与外套的界面上发生光的全反射现象，故D正确，ABC错误；
故选：D．
2008年奥运会，光纤通讯网将覆盖所有奥运场所，为各项比赛提供安全可靠的通讯服务．光纤通讯利用光的全反射将大量信息高速传输，若采用的光导纤维是由内芯和包层两层介质组成，下列说法中正确的是（　　）
A．内芯和包层折射率相同，折射率都大
B．内芯和包层折射率相同，折射率都小
C．内芯和包层折射率不同，包层折射率较大
D．内芯和包层折射率不同，包层折射率较小
【解答】解：光线在内芯和包层的界面上发生全反射，知光从光密介质进入光疏介质，则内芯的折射率大于包层的折射率，即包层折射率较小．故D正确，ABC错误．
故选：D．
下列有关光纤及光纤通信的说法正确的是（　　）
A．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
B．光在光纤中的传输利用了全反射的原理
C．光纤通信是一种以光波为传播介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息
D．光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长大，在真空中传播的速度都约为3.0×108m/s
【解答】解：AB、光在光纤中的传输利用了全反射的原理，要求光线从光密介质射向光疏介质，则光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误，B正确；
C、只要是光波，就能够在光导纤维中传播，不管是可见光还是不可见光，都可以用来传输信息，故C错误；
D、光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短，故D错误；
故选：B．
六、光的色散★★★☆☆☆
光的色散指的是复色光分解为单色光的现象。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散，把白光分解为彩色光带（光谱）。色散现象说明光在介质中的速度v=c/n（或折射率n）随光的频率f而变。
在白光通过玻璃三棱镜发生色散的现象中，下列说法正确的是（　　）
A．红光的偏折角最大
B．不同色光在玻璃中传播速度相同
C．紫光在玻璃中的折射率最大
D．绿光的频率最大
【解答】解：A、七色光中，红光的折射率最小，紫光的折射率最大，则红光偏折最小，紫光偏折最大．故A错误，C正确．
B、根据v=
得，紫光的折射率大，则紫光在玻璃中的传播速度比红光小．故B错误．
D、紫光的频率最大．故D错误．
故选：C．
一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（　　）
A．红光最先消失，紫光最后消失
B．紫光最先消失，红光最后消失
C．紫光最先消失，黄光最后消失
D．红光最先消失，黄光最后消失
【解答】解：紫光的折射率最大，由临界角公式sinC=，知紫光的临界角最小，当入射角i逐渐减小到零的过程中，光线射到棱镜右侧面的入射角逐渐增大，紫光的入射角最先达到临界角，发生全反射，则紫光最先消失，红光最后消失．故B正确，ACD错误．
故选：B．
如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（　　）
A．增强，紫光
B．增强，红光
C．减弱，紫光
D．减弱，红光
【解答】解：光线从光密介质到光疏介质，入射角增大时反射光的强度增强，折射光强度减弱；则知若入射点由A向B缓慢移动时，入射角增大，反射光的强度增强．
因紫色光的折射率最大，发生全反射的临界角最小，故紫光最先发生全反射，在光屏上最先消失．故A正确．
故选：A．
如图所示，一细束红光与一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一点M．若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法正确的是（　　）
A．n1＞n2，a为蓝光，b为红光
B．n1＜n2，a为蓝光，b为红光
C．a光在玻璃中的传播速度比b光小
D．a光在玻璃中的传播速度比b光大
E．a光的频率大于b光的频率
【解答】解：由图看出，a光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大，则知a为蓝光，b为红光，且有n1＜n2，故B正确，A错误．
C、D、由公式v=
分析可知a光在玻璃中的传播速度比b光小．故C正确，D错误．
E、根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大，则知a为蓝光，b为红光，则a光的频率大于b光的频率，故E正确；
故选：BCE．
【过关检测】
一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：A、复色光进入三棱镜左侧面时发生了第一次，由于红光与紫光的折射率不同，则折射角应不同．故A错误．
B、红光的折射率小于紫光的折射率，经过两次折射后，紫光的偏折角大于红光的偏折．故B正确．
C、光线从从空气射入介质折射时，入射角大于折射角，而图中入射角小于折射角，而且两种色光的折射角不同．故C错误．
D、光线从从空气射入介质折射时，入射角大于折射角，而图中入射角小于折射角，故D错误．
故选：B．
如图所示，截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的长光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是（　　）
A．可能紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽
B．可能紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽
C．可能红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽
D．可能红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽
E．紫色光在玻璃中传播速度小于红光
【解答】解：两束光垂直直角边AB射入玻璃时方向不变，射到斜边AC时入射角相同．由于玻璃对紫光的折射率大于红光的折射率，根据折射定律得知，从AC边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，
当光屏与玻璃直角三棱镜距离较近时，紫色光带在上，红色光带在下，紫光较窄，红光较宽．
当光屏与玻璃直角三棱镜距离较远时，紫色光带在下，红色光带在上，由于从AC边射出后，紫光的折射角大于红光的折射角，紫光与光屏的夹角小于红光与光屏的夹角，紫光较窄，红光较宽．故AB错误，CD正确．
E、因紫光的折射率大于红光，根据v=，可知，紫光在在玻璃中传播速度小于红光，故E正确；
故选：CDE．
如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是（　　）
A．a侧是红色光，b侧是紫色光
B．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率
C．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
D．以相同入射角从某介质射向空气，若紫光能发生全反射，红光也一定能发生全发射
【解答】解：A、红光的折射率小于紫光的折射率，经过三棱镜，红光的偏折角小于紫光的偏折角，则b侧是红色光，a侧是紫色光．故A错误．
B、由图知a侧光的偏折角大，三棱镜对a侧光的折射率大，故B正确．
C、三棱镜对a侧光的折射率大，由公式v=
得知，a侧光在三棱镜中传播速率小于b侧光的传播速率，故C错误；
D、若以相同入射角从某介质射向空气，因紫光的折射率大，则临界角小，若紫光能发生全反射，红光不一定能发生全发射．故D错误．
故选：B．
如图所示，一细束白光从空气通过玻璃三棱镜折射后，在屏上形成了彩色光带，可知（　　）
A．玻璃对紫光的折射率最小
B．红光通过棱镜的偏转角最大
C．在玻璃中各种色光频率相同
D．在玻璃中速度最大的是红光
【解答】解：A、白光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由下至上依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．由于紫光的折射角最大，其折射率最大，红光通过棱镜的偏转角最小，其折射率最小．故AB错误．
C、在玻璃中各种色光中紫光的频率最大，红光的频率最小，故C错误．
D、红光的折射率最小，由公式v=分析可知红光在三棱镜中传播速度最大，故D正确．
故选：D．
一束白光通过三棱镜折射后，在屏上形成了彩色光带，可知（　　）
A．红光最先穿过棱镜
B．偏转最厉害的是紫光
C．在玻璃中速度最大的是紫光
D．在玻璃中速度最大的是红光
【解答】解：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由下至上依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小．故B正确
根据c=nv，可知，当折射率越大时，则传播速度越小，所以红光在玻璃中的传播速度最大，因此红光最先穿过棱镜，故AD正确，C错误；
故选ABD．
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