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課時分層作業(yè)(十三)
1．ACD　[露珠或噴泉的水珠，在陽光照耀下在部分位置發(fā)生全反射，所以格外明亮，故A正確；直棒斜插入水中時呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象是由于光的折射，故B錯誤；口渴的沙漠旅行者，往往會看到前方有一潭晶瑩的池水，是折射和全反射形成的現(xiàn)象，故C正確；盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯側(cè)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(fā)生了全反射，故D正確.]
2．CD　[全反射是當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角時發(fā)生的現(xiàn)象，發(fā)生全反射時全部光線均不進(jìn)入光疏介質(zhì).光從水或玻璃射向氣泡時，一部分光線在界面發(fā)生了全反射，即反射光增強(qiáng)，透射光減弱，就使氣泡看起來特別亮，A、B錯誤，C、D正確.]
3．B　[由題圖知，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，則a光的波長大于b光的波長，故A錯誤；由v＝知，b光在玻璃磚中傳播速度較小，時間較長，故B正確，C錯誤；由 sin C＝，知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當(dāng)光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，在光屏P上最早消失的是b光，D錯誤.故選B.]
4．AC　[在E點作出法線可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為，故A正確；光在棱鏡中發(fā)生反射的臨界角的正弦值為，則臨界角大于30°，在F處的入射角為30°，小于臨界角，不會發(fā)生全反射，故B錯誤；光從空氣進(jìn)入棱鏡，頻率不變，速度變小，由v＝λν知波長變小，故C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，故D錯誤.]
5．C　[設(shè)水面上的人看到水面被該光源照亮的圓形區(qū)域的半徑為r，如圖所示，光線在圓形區(qū)域的邊緣恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C.由sin C＝＝得C＝30°.根據(jù)幾何關(guān)系可知r＝h，故C正確.]
6．B　[透明材料折射率n＝2，所以光在這種材料中的臨界角的正弦值sin C＝＝，即C＝30°，平行光射到底面時，光線與界面垂直，方向不變，繼續(xù)射到球面時，距圓心O兩側(cè)范圍內(nèi)的光線入射角小于臨界角，光線能射出，且射出時發(fā)生折射會形成匯聚光束，范圍外的光線入射角大于或等于臨界角，發(fā)生全反射.故選B.]
7．C　[該介質(zhì)的折射率為n＝＝，A錯誤；光在介質(zhì)中傳播的速度是v＝＝ m/s＝×108 m/s，該束光的頻率為f＝＝ Hz＝5×1014 Hz，B錯誤，C正確；因為sin C＝＝，該束光的全反射臨界角為45°，D錯誤.]
8．C　[發(fā)生全反射的條件是光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)及入射角i要大于或等于臨界角C，即光線傳播到光纖側(cè)面時的入射角i應(yīng)滿足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故選項C正確.]
9．A　[光在內(nèi)芯和外層的界面上發(fā)生全反射，則內(nèi)芯的折射率n1大于外層的折射率n2，由于入射角要大于或等于臨界角，所以α應(yīng)小于某一值.故A正確，B、C、D錯誤.]
10．BC　[在AC面發(fā)生全反射后從BC面射出時，所有光線在BC面上入射角相等，由于玻璃對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大，根據(jù)折射定律得到，在BC面上的折射角紅光的最小，紫光的最大，則由BC面射出的紫光更偏向AB面，故A錯誤，B正確；若∠MNB變小，在AC面入射角減小，由于紅光的臨界角最大，當(dāng)入射角減小，最先從AC面透出，故C正確，D錯誤.]
11．C　[設(shè)光在CD面上的入射角為θ，作出該光線的光路圖如圖所示，在CD和EA面上均發(fā)生全反射，且入射角相等，由幾何知識得4θ＝90°，解得θ＝22.5°，故∠BCD＝112.5°，A錯誤；同理可得，∠BAE＝112.5°，B錯誤；由折射定律知，五棱鏡的最小折射率為n＝，C正確，D錯誤.
]
12．解析：當(dāng)入射角達(dá)到45°時，恰好到達(dá)臨界角C，根據(jù)sin C＝
可得液體的折射率n＝＝＝
由于n＝
可知激光在液體中的傳播速度v＝＝c.
答案：　c
13．解析：(1)當(dāng)入射角減小至α＝60°時，光恰好在長側(cè)面發(fā)生全反射，如圖所示：
根據(jù)折射定律可得n＝
根據(jù)全反射臨界角公式可得sin C＝
又γ＋C＝90°
則有sin C＝cos γ
聯(lián)立可得該光導(dǎo)纖維對這種單色光的折射率
n＝＝＝
(2)單色光在光導(dǎo)纖維中的傳播速度v＝
當(dāng)入射角為α＝60°時，光在光導(dǎo)纖維傳播的路程最長，則所用時間最長，根據(jù)幾何關(guān)系可知
smax＝＝nL
則最長時間為tmax＝＝＝
答案：(1)　(2)
3 / 3課時分層作業(yè)(十三)　光的全反射與光纖技術(shù)
?考點一　對全反射的理解
1．(多選)下述現(xiàn)象哪些是由于全反射造成的(　　)
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(xiàn)彎折現(xiàn)象
C．口渴的沙漠旅行者，往往會看到前方有一潭晶瑩的池水，當(dāng)他們喜出望外地奔向那潭池水時，池水卻總是可望而不可即
D．在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯側(cè)面，在水面上觀察水中的試管，看到試管壁特別明亮
2．(多選)關(guān)于全反射，下列說法正確的是(　　)
A．發(fā)生全反射時，仍有折射光線，只是折射光線非常弱，因此可以認(rèn)為不存在折射光線而只有反射光線
B．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象
C．光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
D．水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時，在界面發(fā)生全反射
3．某物理興趣小組用實驗探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復(fù)色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有a和b兩束單色光射向光屏P，如圖所示．他們根據(jù)實驗現(xiàn)象提出了以下四個猜想，你認(rèn)為正確的是(　　)
A．單色光a的波長小于單色光b的波長
B．在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度
C．單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需的時間
D．在光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動的過程中，在光屏P上最早消失的是a光
?考點二　臨界角公式的分析和計算
4．(多選)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為AB、BC的中點，則(　　)
A．該棱鏡的折射率為
B．光在F點發(fā)生全反射
C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小
D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行
5．某種液體的折射率為2，距液面下深h處有一個點光源，從液面上看液面被光源照亮的圓形區(qū)域的半徑為(　　)
A．h B．h
C．h D．h
6．如圖所示，半徑為 R 的半圓形透明材料，折射率n＝2．一束平行光從空氣以垂直于其底面的方向射入，則下列說法正確的是(　　)
A．所有光線都能透過這種材料
B．只有距圓心O兩側(cè)范圍內(nèi)的光才能通過
C．只有距圓心O兩側(cè) 范圍內(nèi)的光才能通過
D．射出的光束會形成發(fā)散光束
7．有一束波長為6×10-7 m的單色光從空氣射入某種透明介質(zhì)，入射角為45°，折射角為30°，則下列說法正確的是(　　)
A．介質(zhì)的折射率是
B．這束光在介質(zhì)中傳播的速度是1.5×108 m/s
C．這束光的頻率是5×1014 Hz
D．這束光發(fā)生全反射的臨界角是30°
?考點三　光導(dǎo)纖維
8．如圖所示的長直光纖，柱芯為玻璃，外層用折射率比玻璃小的介質(zhì)包覆．若光線自光纖左端進(jìn)入，與中心軸的夾角為θ，則下列有關(guān)此光線傳播方式的敘述，正確的是(　　)
A．不論θ為何值，光線都不會發(fā)生全反射
B．不論θ為何值，光線都會發(fā)生全反射
C．θ夠小時，光線才會發(fā)生全反射
D．θ夠大時，光線才會發(fā)生全反射
9．光導(dǎo)纖維是利用光的全反射來傳輸光信號的．如圖所示，一光導(dǎo)纖維內(nèi)芯折射率為n1，外層折射率為n2，一束光信號與界面夾角為α由內(nèi)芯射向外層，要在界面發(fā)生全反射，必須滿足的條件是(　　)
A．n1>n2，α小于某一值
B．n1C．n1>n2，α大于某一值
D．n110．(多選)如圖所示，ABC為一玻璃三棱鏡的截面，一束光線MN垂直于AB面射入，在AC面發(fā)生全反射后從BC面射出，則(　　)
A．由BC面射出的紅光更偏向AB面
B．由BC面射出的紫光更偏向AB面
C．若∠MNB變小，最先從AC面透出的是紅光
D．若∠MNB變小，最先從AC面透出的是紫光
11．(源自人教版教材改編)單鏡頭反光式取景照相機(jī)簡稱單反相機(jī)，它用一塊放置在鏡頭與感光部件之間的透明平面鏡把來自鏡頭的圖像投射到對焦屏上，對焦屏上的圖像通過五棱鏡的反射進(jìn)入人眼中．如圖所示為單反相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC．光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生全反射，且兩次全反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出．下列說法正確的是(　　)
A．∠BCD＝135°
B．∠BAE和∠BCD不相等
C．該五棱鏡折射率的最小值是
D．該五棱鏡折射率的最小值是
12．一個水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示．一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內(nèi)壁向上移動，它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點．當(dāng)光束與豎直方向成45°角時，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束．已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v．
13．光纖通信的主要優(yōu)點是容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)，載有聲音、圖像以及各種數(shù)字信號的激光從光纖的一端輸入，就可以沿著光纖傳到千里之外的另一端，實現(xiàn)光纖通信．長為L的一段直光導(dǎo)纖維如圖所示，讓一單色光線射向右側(cè)截面某點，緩慢減小入射角α，發(fā)現(xiàn)減小至α＝60°時便不再有光從長側(cè)面逸出．已知光在真空中的傳播速度為c．求：
(1)該光導(dǎo)纖維對這種單色光的折射率；
(2)以不同入射角進(jìn)入光纖的光信號傳遞到另一端所用的時間會有所不同，求最長時間．
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