資源簡介

課時分層作業(十六)　全反射
?題組一　對全反射的理解
1．下列現象或應用不屬于全反射的是(　　)
A．露珠或噴泉的水珠，在陽光照耀下格外明亮
B．直棒斜插入水中時呈現彎折現象
C．用光導纖維傳輸信號
D．在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯側面，在水面上觀察水中的試管，看到試管壁特別明亮
2．如圖所示，夏天，在平靜無風的海面上，向遠方望去，有時能看到山峰、船舶、集市、廟宇等出現在空中，沙漠里有時也會看到遠處的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，這就是“蜃景”。下列有關“蜃景”的說法中錯誤的是(　　)
A．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小
B．沙面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小
C．A是“蜃景”，B是景物
D．C是“蜃景”，D是景物
3．已知某種介質的折射率n＝，在這種介質與空氣的交界面MN上有光線入射，如圖所示的光路中正確的是(MN上部是空氣，MN下部是介質)(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
4．如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發光小球，則(　　)
A．小球必須位于缸底中心才能從側面看到小球
B．小球所發的光能從水面任何區域射出
C．小球所發的光從水中進入空氣后頻率變大
D．小球所發的光從水中進入空氣后傳播速度變大
?題組二　全反射的應用
5．光在某種介質中傳播時的速度為1.5×108 m/s，那么，光從此種介質射向空氣并發生全反射的臨界角應為(　　)
A．60° B．45°
C．30° D．75°
6．如圖所示為水流導光的實驗裝置示意圖。長直開口透明塑料瓶內裝有適量清水，在其底側開一小孔，水從小孔流出形成彎曲不散開的水流，用細激光束透過塑料瓶水平射向該小孔，觀察到激光束沒有完全被限制在水流內傳播。下列操作有助于激光束完全被限制在水流內傳播的是(　　)
A．增大該激光的強度
B．向瓶內再加適量清水
C．改用頻率更低的激光
D．改用折射率更小的液體
7．光導纖維的結構如圖所示，其內芯和外套材料不同，光在內芯中傳播。以下關于光導纖維的說法正確的是(　　)
A．內芯的折射率比外套大，光傳播時在內芯與外套的界面發生全反射
B．內芯的折射率比外套小，光傳播時在內芯與外套的界面發生全反射
C．內芯的折射率比外套小，光傳播時在內芯與外套的界面發生折射
D．內芯的折射率與外套相同，外套的材料有韌性，可以起保護作用
8．如圖所示，由某種透明介質制成的長直細圓柱體置于真空中。某種單色光在介質中傳輸，經過多次全反射后從右端射出。若以全反射臨界角傳輸的光線剛好從右端以張角2θ出射，則此介質的折射率為(　　)
A．
C．
9．如圖所示是一種折射率n＝1.5的棱鏡，現有一束光線沿MN的方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的大小為i(sini＝0.75)。求：
(1)光在棱鏡中傳播的速率；
(2)此束光線射出棱鏡后的方向，寫出推導過程并畫出光路圖(不考慮返回到AB面上的光線)。
10．如圖所示，井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，兩井底部各有一只青蛙，則(　　)
A．水井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B．枯井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
C．水井中的青蛙覺得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星
D．兩只青蛙覺得井口一樣大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
11．一個半徑為R的玻璃半球，如圖所示，平放在水平桌面上，已知該玻璃半球的折射率為，一束豎直光照射在半球的平面與水平桌面上，結果在水平桌面上出現一個暗環，該暗環的面積為(　　)
A．πR2 B．(－1)πR2
C．2(－1)πR2 D．πR2
12．如圖所示，空氣中有一點光源S到長方形玻璃磚上表面的垂直距離為d，玻璃磚的厚度為d，從S發出的光線SA以入射角θ＝45°入射到玻璃磚上表面，經過玻璃磚后從下表面射出。已知沿此光線傳播的光從光源S到玻璃磚上表面的傳播時間與在玻璃磚中傳播時間相等。求此玻璃磚的折射率n和相應的臨界角C。
13．電子產品中常用到發光二極管，其中一種是由半徑為R的半球體透明介質和發光管芯組成，管芯發光部分是一個圓心與半球體介質的球心O重合的圓面，如圖所示，PQ為發光圓面的直徑，圓弧ABC在半球體介質過球心O的縱截面上，B、D分別為圓弧ABC、BDC的中點。由PQ上的M點發出的一條光線經D點折射出去后與OB平行，已知θ＝75°。
(1)求半球體介質的折射率及光從該介質射入空氣中的臨界角；
(2)為使從發光圓面射向半球面上的所有光線都能直接射出，則管芯發光圓面的面積最大為多少？
4 / 4課時分層作業(十六)
1．B　[露珠或噴泉的水珠，在陽光照耀下部分位置發生全反射，所以格外明亮，選項A屬于全反射；直棒斜插入水中時呈現彎折現象是由光的折射形成的，選項B不屬于全反射；光導纖維傳輸信號利用了全反射，選項C屬于全反射；在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯側面，在水面上觀察水中的試管，看到試管壁特別明亮，是由于發生了全反射，選項D屬于全反射。]
2．B　[沙漠里下層空氣溫度比上層高，故沙漠地表附近的空氣折射率從下到上逐漸增大，遠處的景物發出的光線射向沙漠地表時，由于不斷被折射，越來越偏離法線方向，進入下層的入射角不斷增大，以致發生全反射，光線反射回空氣，人們逆著光線看去，就會看到倒立的景物，從而產生了沙漠“蜃景”現象。海面上的上層空氣的溫度比下層空氣的溫度高，故海面上的上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小，近處的景物反射的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較小的上一層的入射角增大到臨界角時，就會發生全反射現象，光線就會從高空的空氣層返回折射率較大的下一層，從而產生“蜃景”現象。故A、C、D正確，B錯誤。]
3．C　[首先判定是否發生全反射，sin C＝＝，臨界角C＝45°，當光從光密介質射向光疏介質且入射角θ≥C時發生全反射，故A、B錯誤；由題中D圖知：入射角θ2＝30°，折射角θ1＝60°，所以n＝＝＞，故D錯誤；由折射率n＝知，C正確。]
4．D　[無論小球處于什么位置，小球所發的光總會有一部分沿水平方向射向側面，傳播方向不發生改變，可以垂直玻璃缸壁射出，人可以從側面看見小球，故A錯誤；小球所發的光射向水面的入射角較大時會發生全反射，故不能從水面的任何區域射出，故B錯誤；小球所發的光從水中進入空氣后頻率不變，故C錯誤；小球所發的光在水中的傳播速度v＝(n為水的折射率)，小于在空氣中的傳播速度c，故D正確。]
5．C　[根據n＝，sin C＝，得sin C＝＝＝，得C＝30°。]
6．B　[改變激光強度對全反射無影響，選項A錯誤；激光束沒有完全被限制在水流內傳播，說明部分光發生折射現象，沒有全部發生全反射，要使全部的激光發生全反射，應增大激光與水流界面之間的入射角或減小臨界角，要增大入射角，可向瓶內再加適量清水，增大水在小孔高度處的壓強，使水流在出水口處彎曲的程度小一些，選項B正確；由sin C＝知要減小臨界角，應改用折射率更大的液體或頻率更高的激光，選項C、D錯誤。]
7．A　[光導纖維內芯折射率較大，光在內芯中傳播，射到內芯與外套的界面時，由光密介質射向光疏介質，若此時入射角大于或等于臨界角，則發生全反射，光被約束在內芯中，故A正確。]
8．D　[設介質中發生全反射的臨界角為α，則有sinα＝，經過多次全反射后從右端射出，入射角和折射角滿足n＝，聯立解得n＝，故A、B、C錯誤，D正確。]
9．解析：(1)由折射率與光速的關系知v＝＝ m/s＝2.0×108 m/s。
(2)設光線進入棱鏡后的折射角為r，由n＝得sin r＝＝0.5，故r＝30°。
光路圖如圖所示，設光線射到BC界面的入射角為i1，則i1＝90°－(180°－60°－75°)＝45°。
由sin C＝＝＜sin 45°，可知i1>C，光線在BC界面上發生全反射，光線沿DE方向射到AC界面時，與AC界面垂直，故此束光線射出棱鏡后的方向與AC界面垂直。
答案：(1)2.0×108 m/s　(2)見解析
10．B　[由于井口邊沿的約束，而不能看到更大的范圍，據此根據邊界作出邊界光線，如圖所示。
由圖可看出α>γ，所以水井中的青蛙覺得井口小些；β>α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星。故選B。]
11．C　[由臨界角定義sin C＝，得C＝45°，取光線a射到A點的入射角等于45°，如圖甲所示，則在A點恰好沿AD方向發生全反射，則只有光線a右側、O點左側的光線能射出到水平桌面上。
取a右側非常靠近a的光線，射到球面上發生折射，由折射定律得到r＝90°，即沿AB方向射到水平桌面上B點。a、b之間的光線均發生全反射，射不到平面上，如圖乙所示。由幾何關系得到＝(－1)R，暗環的面積為S＝πR2－πx2＝2(－1)πR2。]
12．解析：根據題意得光從光源S到玻璃磚上表面的傳播時間t1＝。
光在玻璃磚中的傳播速度v＝。
設光進入玻璃磚的折射角為r，光在玻璃磚中傳播時間t2＝。
由折射定律得n＝。
由于t1＝t2，所以聯立以上各式解得r＝30°，n＝。
又根據臨界角定義可得n＝，
所以可得C＝45°。
答案：　45°
13．解析：(1)由幾何關系得光線射到D點的入射角、折射角分別為θ2＝30°、θ1＝45°，
則半球體介質的折射率n＝＝。
又sin C＝，
解得臨界角C＝45°。
(2)如圖所示。
由正弦定理得＝，
整理得sin α＝sin β。
當β＝90°時，α最大，即從P或Q點垂直于PQ發出的光線射到球面上時入射角最大，則sin αmax＝。
所有光都能直接射出，應滿足sin αmax解得r<。
管芯發光圓面的面積最大為S＝π＝。
答案：(1)　45°　(2)
4 / 4

展開更多......

收起↑