全反射 一轮复习课时分层精练
一、单选题（本大题共5小题）
1．一景点美化工程，在水面下h处安装了一组彩灯，它可以在水下同时发出红、黄、绿、蓝四种彩色光线，从而在水面上形成红、黄、绿、蓝四种颜色的透光圆，这不仅能在夜晚照亮所在区域的水域，而且能使水域的景物更加丰富多彩。已知红光在水中的折射率为，蓝光在水中的折射率为。下列说法正确的是（ ）
A．以上四种颜色的光在水中的传播速度大小顺序依次为
B．以上四种颜色的光从水中进入空气中发生全反射的临界角大小顺序依次为
C．水面上透光圆的面积大小顺序依次为
D．红色透光圆面积与蓝色透光圆面积差的绝对值为
2．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，b光的折射角小
B．水对a光的折射率大于水对b光的折射率
C．a光在水中传播速度大于b光在水中传播速度
D．a光在水面发生全反射临界角小于b光在水面发生全反射临界角
3．关于波的特征及应用，下列说法正确的是（ ）
A．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象
B．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
D．光导纤维外套的折射率比内芯的大
4．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°
5．如图所示阴影部分为某玻璃砖的截面图，是正方形，是半圆弧的直径，O是其圆心，一束单色光从边的E点射入玻璃砖，入射角为i，折射光线正好照射到半圆弧的顶端P，并且在P点恰好发生全反射，反射光线正好经过边的F点。已知，光在真空中的传播速度为c，则该单色光在玻璃砖中的传播速度为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题（本大题共3小题）
6．如图所示，两束单色光、分别沿半径方向由空气射入半圆形透明介质中，出射光从圆心点射出时，合成一束复色光。下列说法正确的是（ ）
A．光的折射率比光小
B．光的频率比光大
C．光比光更容易发生明显衍射现象
D．由该介质入射到空气，光发生全反射的临界角比光大
7．一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示，光导纤维对该束光的折射率为n，该段光导纤维的长度为L，图中的光线刚好在光导纤维与空气的界面处发生全反射。已知空气对该束光的折射率为1，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．光导纤维的折射率n＞1
B．光导纤维的折射率n＜1
C．光在光导纤维中传播的时间为
D．光在光导纤维中传播的时间为
8．关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（ ）
A．图甲皂液薄膜观测到明暗相间条纹是光的干涉结果
B．图乙医用内窥镜是光的衍射现象的应用
C．图丙是观测光的偏振现象，偏振现象说明光是一种横波
D．图丁泊松亮斑是由于光的折射产生的
三、实验题（本大题共1小题）
9．部分新能源汽车的“智能玻璃”配备了抬头显示系统如图（a），可将车辆的行驶速度、导航信息等重要行车信息投射到前挡风玻璃上。其原理图如图（b）所示，投影系统完成成像过程后，传导至光波导片中，通过“全反射”原理将光传输到人眼。光波导片的玻璃基底的折射率为n1，玻璃基底周围介质的折射率为n2。
(1)n1n2。（选择：A．“大于”B．“小于”）
(2)发生全反射的临界角为。
(3)“智能玻璃”还能根据车外光照度自动调节玻璃的透明度，车外光照度和玻璃的透明度的关系图像如图（c）所示。当透明度为100%时，车内光照度为Lx。
四、解答题（本大题共3小题）
10．真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔而成的一种玻璃制品。它的隔热隔音效果很好，目前在市面上应用广泛。如图，真空玻璃每片平板玻璃的厚度均为，中间真空隔层的厚度为d，一束光射到外层玻璃上，与外层玻璃的夹角为，第一次折射后折射光偏折了，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）单片平板玻璃的折射率；
（2）忽略反射光，这束光在整个真空玻璃中的传播时间。
11．电子产品中常用到发光二极管，其中一种是由半径为R的半球体透明介质和发光管芯组成，管芯发光部分是一个圆心与半球体介质的球心O重合的圆面，如图所示，PQ为发光圆面的直径，圆弧ABC在半球体介质过球心O的纵截面上，B、D分别为圆弧ABC、BDC的中心。由PQ上的M点发出的一条光线经D点折射出去后与OB平行，已知θ＝75°。
(1)求半球体介质的折射率及光从该介质射入空气中的临界角；
(2)为使从发光圆面射向半球面上的所有光线都能直接射出，则管芯发光圆面的面积最大为多少？
12．如图所示，直角三棱镜ABC，∠C＝30°，三棱镜材料的折射率n＝，一束与AB面成30°角的光线从AB面上O点射入棱镜，从AC面上O′点射出，不考虑光在AB面上的反射。
(1)判断三棱镜的BC面是否有光线射出？写出分析过程(不考虑多次反射)；
(2)求从O′点射出光线的折射角。
参考答案
1．【答案】D
【详解】A．光在水中的传播速度满足，光的折射率大小顺序依次为，则，A错误；
B．光从水中进入空气中发生全反射的临界角满足，则光的折射率越小，临界角越大，则，B错误；
C．临界角越大，水面上透光圆的面积越大，则，C错误；
D．透光圆的面积，，，则红色透光圆面积与蓝色透光圆面积差的绝对值为，D正确。选D。
2．【答案】C
【详解】AB.b光先发生全反射，b光折射率大，Ⅰ区域的某点倾斜射出时b光折射角大，A、B均错误；
C.由可知，b光在水中传播速度小，C正确；
D.设全反射临界角为C，由可知，b光在水面发生全反射临界角小，D错误；选C。
3．【答案】C
【详解】A：一切波在任何条件下都能发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象才明显，A错误；
B：物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达到最大，这种现象称为共振，B错误；
C：医院检查身体的彩超是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，是运用了多普勒效应原理，C正确；
D：光导纤维是利用全反射原理制成的，根据发生全反射的条件可知，光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，才能发生全反射，D错误。选C。
4．【答案】C
【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．
5．【答案】B
【详解】在P点恰好发生全反射，根据几何关系可知，在E点的折射角与临界角C互余。根据折射定律 ，，解得，单色光在玻璃砖中的传播速度为，选B。
6．【答案】BC
【详解】AB．从该介质射向空气中时，出射角相同，a光的入射角为，b光的入射角为，则由折射定律可知两束光在该介质中的折射率分别为，，结合题图可知，由于折射率越大，则光的频率就越大，A错误，B正确；
C．由于b光的频率大于a光的频率，由，可知b光的波长小于a光的波长，而波长越长的波相对而言更容易发生衍射现象，因此a光更容易发生明显衍射现象，C项正确；
D．临界角有，折射率越小，临界角越大，所以a光发生全反射的临界角比b光的大，D项错误。选BC。
7．【答案】AC
【详解】AB．由于光发生全反射的条件之一是光由光密介质射入光疏介质，所以光导纤维的折射率比空气的折射率大，即n＞1，A正确，B错误；
CD．光线在界面处发生全反射的临界角C的正弦值为，光在光导纤维中的传播速度为，v在沿光导纤维方向的分量为，光在光导纤维中传播的时间为，C正确，D错误。选AC。
8．【答案】AC
【详解】A．图甲皂液薄膜观测到明暗相间条纹是光的干涉结果，A正确；
B．图乙医用内窥镜是光的全反射现象的应用，B错误；
C．图丙是观测光的偏振现象，偏振是横波特有的现象，说明光是一种横波，C正确；
D．图丁泊松亮斑是由于光的衍射产生的，D错误。选AC。
9．【答案】
(1)A，(2) ，(3)60
【详解】
（1）[1]全反射的条件：1.光从光密介质射向它与光疏介质的界面上，2.入射角大于或等于临界角。则n1大于n2。选A。
（2）[1]设发生全反射的临界角C， ，则
（3）[1]图（c）的图像是一个反比例函数图像，可知 ，得Y=60
10．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由几何关系可知：折射角，由折射定律有，可得
（2）光在玻璃中传播的速度，如图所示，由几何关系可知
，，，光束的传播时间，解得
11．【答案】(1) 45°；(2)
【详解】(1)由几何关系得光线射到D点的入射角、折射角分别为θ2＝30°、θ1＝45°
则半球体介质的折射率n＝＝，又sin C＝，解得临界角C＝45°。
(2)如图所示，
由正弦定理得＝，整理得sin α＝sin β，当β＝90°时，α最大，即从P或Q点垂直于PQ发出的光线射到球面上时入射角最大，则sin αmax＝，所有光都能直接射出，应满足sin αmax
【详解】(1)光路图如图所示
设AB面入射角为i，折射角为r，在AC面入射角为r′，折射角为i′，由折射定律可知＝n，r＋θ＝90°，得sin θ＝sin 60°＝发生全反射的临界角为C，则sin C＝＝则θ>C，所以在BC面上发生全反射，没有光线射出。
(2)由几何关系知β＝30°则r′＝30°，由折射定律有n＝，可得i′＝60°。
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