PAGE1專題十四光考點(diǎn)1光的折射全反射考向1光的折射折射率1.(2024貴州,3,4分)一種測量液體折射率的V形容器,由兩塊材質(zhì)相同的直角棱鏡粘合,并封閉其前后兩端制作而成。容器中盛有某種液體,一激光束從左邊棱鏡水平射入,通過液體后從右邊棱鏡射出,其光路如圖所示。設(shè)棱鏡和液體的折射率分別為n0、n,光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為v0、v,則()A.n<n0,v>v0 B.n<n0,v<v0C.n>n0,v>v0 D.n>n0,v<v0【答案】A【解析】由題圖可知光從棱鏡進(jìn)入液體中時(shí),入射角小于折射角,則n<n0,根據(jù)v=cn,可得v>v02.（2024浙江6月，3，3分）如圖為水流導(dǎo)光實(shí)驗(yàn)，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，則（）A.激光在水和空氣中速度相同B.激光在水流中有全反射現(xiàn)象C.水在空中做勻速率曲線運(yùn)動(dòng)D.水在水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】光在介質(zhì)中的傳播速度v=cn3.(2024江蘇,6,4分)現(xiàn)有一束光以相同的入射角θ,打在兩杯不同濃度的NaCl溶液甲、乙中,折射光線如圖所示(β1<β2),已知折射率隨NaCl濃度增大而增大。則()A.光在甲中折射率較大B.甲中NaCl濃度較小C.光在甲中的傳播速度較大D.光在甲中發(fā)生全反射的臨界角較大【答案】A【解析】由于入射角相同,又β1<β2,根據(jù)折射定律可知n甲>n乙,故光在甲中的折射率較大,甲中NaCl濃度較大,A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)v=cn,可知光在甲中的傳播速度較小,C錯(cuò)誤;由sinC=14.(2024重慶,5,4分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測量液體折射率的方案。容器過中心軸線的剖面圖如圖所示,其寬度為16cm,讓單色光在此剖面內(nèi)從空氣入射到液體表面的中心。調(diào)整入射角,當(dāng)反射光與折射光垂直時(shí),測出豎直器壁上的反射光點(diǎn)與液體表面的距離h,就能得到液體的折射率n。忽略器壁厚度,由該方案可知()A.若h=4cm,則n=3B.若h=6cm,則n=4C.若n=54D.若n=32答案B如圖所示,設(shè)入射角為θ1,折射角為θ2,根據(jù)幾何關(guān)系和折射定律可得n=sinθ1sinθ2考向2全反射1.(2024海南,4,3分)如圖為一截面為正三角形OPQ的玻璃磚,某束光線垂直面OP射入,恰好在PQ界面發(fā)生全反射,則玻璃磚的折射率為()A.2 B.3 C.233【答案】C【解析】作出部分光路圖如圖所示,光線在PQ界面發(fā)生全反射,且入射角為60°,根據(jù)全反射臨界角與折射率的關(guān)系有sin60°=1n,解得n=2332.(2024廣東,6,4分)如圖所示,紅綠兩束單色光,同時(shí)從空氣中沿同一路徑以θ角從MN面射入某長方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在NP面發(fā)生全反射,反射光射向PQ面。若θ逐漸增大,兩束光在NP面上的全反射現(xiàn)象會(huì)先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是()A.在PQ面上,紅光比綠光更靠近P點(diǎn)B.θ逐漸增大時(shí),紅光的全反射現(xiàn)象先消失C.θ逐漸增大時(shí),入射光可能在MN面發(fā)生全反射D.θ逐漸減小時(shí),兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大答案B由于紅光折射率更小,則折射角r更大,紅光在NP面上的入射角更小,離P點(diǎn)更遠(yuǎn),A錯(cuò)誤。由n=1sinC知,紅光的全反射臨界角更大,當(dāng)入射角大于或等于臨界角,且由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)才能發(fā)生全反射,故當(dāng)θ逐漸增大時(shí),紅光的全反射現(xiàn)象先消失,B正確,C錯(cuò)誤。由n=sinθsinr知,θ逐漸減小時(shí),折射角3.(2024甘肅,10,5分)(多選)如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面,一束紅光a從空氣沿半徑方向入射到圓心O,當(dāng)θ=30°時(shí),反射光b和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是()A.該材料對(duì)紅光的折射率為3B.若θ=45°,光線c消失C.若入射光a變?yōu)榘坠?光線b為白光D.若入射光a變?yōu)樽瞎?光線b和c仍然垂直【答案】ABC【解析】根據(jù)幾何關(guān)系可知紅光從材料內(nèi)射出時(shí)光線的折射角為60°,故材料對(duì)紅光的折射率為n=sin60°sin30°=3,A正確。設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C,則有sinC=1n=134.（2024山東，15，8分）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點(diǎn)，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點(diǎn)，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對(duì)該單色光的折射率均為1.5。（1）求sinθ；（2）以θ角入射的單色光線，若第一次到達(dá)半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點(diǎn)D（圖中未標(biāo)出）到E點(diǎn)距離的范圍。【答案】（1）34（2）ED≤【解析】（1）光線垂直EG邊射出，從題圖中幾何關(guān)系可得折射角β=30°，由折射定律有sinθsinβ（2）設(shè)單色光與AB邊交于N點(diǎn)，第一次到達(dá)圓弧上P點(diǎn)時(shí)恰好發(fā)生全反射，臨界角為C，作出光路圖如圖所示，射到圓弧AP段上的光可以發(fā)生全反射。由sinC=1n，解得sinC=23，在△ONP中ON=RsinC，可得AN=R-RsinC=R3，此時(shí)ED=ANcos30°5.[2024全國甲，34（2），10分]一玻璃柱的折射率n=3，其橫截面為四分之一圓，圓的半徑為R，如圖所示。截面所在平面內(nèi)，一束與AB邊平行的光線從圓弧入射。入射光線與AB邊的距離由小變大，距離為h時(shí)，光線進(jìn)入柱體后射到BC邊恰好發(fā)生全反射。求此時(shí)h與R的比值?！敬鸢浮浚?）ACD（2）2+【解析】（1）由題圖可知波長為2m，根據(jù)v=λT得v=1m/s，A正確。質(zhì)點(diǎn)b向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)“同側(cè)法”知該波沿x軸負(fù)方向傳播，B錯(cuò)誤。t=0.25s=18T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)c向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向相反，C正確。t=0.5s=14（2）設(shè)AC邊上入射角為α，折射角為β，在BC邊上發(fā)生全反射，臨界角為C'，畫出光路圖如圖所示則n=sinαsin由幾何關(guān)系知α=β+C'則n=sin聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得sinα=2sinα-cosα，即sinα=2+可知hR=sinα=2+考向3光路分析考點(diǎn)2光的波動(dòng)性1.(2024江蘇,2,4分)用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕,左鏡片明亮,右鏡片暗,現(xiàn)在將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度,會(huì)觀察到()A.兩鏡片都變亮B.兩鏡片都變暗C.兩鏡片沒有任何變化D.左鏡片變暗,右鏡片變亮【答案】D【解析】立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振,左、右兩鏡片為透振方向相互垂直的偏振片,用特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕,左鏡片明亮,右鏡片暗,可知手機(jī)液晶屏幕發(fā)出的光的偏振方向與左鏡片的透振方向趨于平行,與右鏡片的透振方向的夾角接近90°,則將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度后左鏡片變暗,右鏡片變亮,D正確。2.（2024山東，4，3分）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標(biāo)準(zhǔn)滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C.滾珠b合格，滾珠c不合格D.滾珠b不合格，滾珠c合格【答案】C【解析】兩塊平板玻璃之間的薄膜干涉條紋相互平行，滾珠a、b在同一條紋上，說明兩滾珠位置薄膜厚度相同，即a、b直徑相同；滾珠c在另一條紋上，說明滾珠c所在位置處薄膜厚度與滾珠a處不同，即滾珠a、c直徑不同，C正確。3.（2024江西，9，6分）（多選）某同學(xué)用普通光源進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是（）A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件B.透鏡的作用是使光更集中C.單縫的作用是獲得線光源D.雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目越多【答案】BC【解析】光具座上依次擺放元件時(shí)應(yīng)將單縫放在雙縫之前，A錯(cuò)誤。進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用透鏡為凸透鏡，凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，可使光更集中，B正確。單縫的作用是獲取線光源，相當(dāng)于點(diǎn)光源的線性排列，C正確。根據(jù)Δx=ld4.(2024黑吉遼,4,4分)某同學(xué)自制雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置:在紙板上割出一條窄縫,于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫,將該紙板與墻面平行放置,如圖所示。用綠色激光照射雙縫,能夠在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條亮條紋中心間距變小的是()A.換用更粗的頭發(fā)絲B.換用紅色激光照射雙縫C.增大紙板與墻面的距離D.減小光源與紙板的距離答案A雙縫干涉條紋間距公式Δx=Ldλ,換用更粗的頭發(fā)絲,增大了雙縫之間的距離d,可知相鄰兩條亮條紋中心間距變小,A正確;換用紅色激光照射雙縫,增大了光的波長λ,而增大紙板與墻面的距離,是增大了雙縫與光屏的距離L,可知都會(huì)使相鄰兩條亮條紋中心間距變大,B、C錯(cuò)誤;減小光源與紙板的距離,不會(huì)引起條紋間距變化,D錯(cuò)誤5.(2024湖南,9,5分)(多選)1834年,洛埃利用平面鏡得到楊氏雙縫干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)),平面鏡沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同學(xué)重復(fù)此實(shí)驗(yàn)時(shí),平面鏡意外傾斜了某微小角度θ,如圖所示。S為單色點(diǎn)光源。下列說法正確的是()A.沿AO向左略微平移平面鏡,干涉條紋不移動(dòng)B.沿OA向右略微平移平面鏡,干涉條紋間距減小C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面鏡,干涉條紋間距不變D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面鏡,干涉條紋向A處移動(dòng)答案BC根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示,S發(fā)出的光與通過平面鏡反射的光(可以等效成虛像S’發(fā)出的光)頻率相同,滿足發(fā)生干涉的條件,該干涉可看成雙縫干涉,設(shè)S與S’的距離為d=2a(易錯(cuò)警示:a為S到平面鏡所在直線的距離,而不是S與平面鏡邊緣的高度差),S到光屏的距離為l,代入雙縫干涉公式Δx=lλd可得Δx=lλ2a,因平面鏡有微小傾角,若沿AO向左略微平移平面鏡,則a減小,干涉條紋間距增大,若沿OA向右略微平移平面鏡,則a增大,干涉條紋間距減小,A錯(cuò)誤,B正確;若θ=0°,沿OA向右略微平移平面鏡,則a不變,干涉條紋間距不變,C正確;若θ=0°,沿AO向左略微平移平面鏡,則a不變,干涉條紋間距不變6.(2024廣西,9,6分)(多選)如圖,S為單色光源,S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上,一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的,由此形成了兩個(gè)相干光源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l,a?l,鏡面與光屏垂直,單色光波長為λ。下列說法正確的是()A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為l2B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為laC.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,此時(shí)單色光的波長變?yōu)閚λD.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,則該液體的折射率為l2【答案】AD【解析】作出干涉現(xiàn)象的原理圖如圖所示,根據(jù)光的反射對(duì)稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a,根據(jù)相鄰兩條亮(暗)條紋間距公式可知Δx=ldλ=l2aλ,A正確,B錯(cuò)誤;整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,光的頻率不變,根據(jù)λf=c,v=fλ1=cn(其中c為真空中的光速),可得λ1=λn,C錯(cuò)誤;整套裝置完全浸入某種透明溶液中,設(shè)溶液的折射率為n',光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,有Δx=l2aλ2,可得該單色光在該透明溶液中的波長λ2=2實(shí)驗(yàn)微專題16測量玻璃的折射率1（2024浙江6月，16-Ⅲ，3分）如圖所示，用“插針法”測量一等腰三角形玻璃磚（側(cè)面分別記為A和B、頂角大小為θ）的折射率。①在白紙上畫一條直線ab，并畫出其垂線cd，交于O點(diǎn)；②將側(cè)面A沿ab放置，并確定側(cè)面B的位置ef；③在cd上豎直插上大頭針P1和P2，從側(cè)面B透過玻璃磚觀察P1和P2，插上大頭針P3，要求P3能擋住________（選填“P1”“P2”或“P1和P2”）的虛像；

④確定出射光線的位置________（選填“需要”或“不需要”）第四枚大頭針；

⑤撤去玻璃磚和大頭針，測得出射光線與直線ef的夾角為α，則玻璃磚折射率n=________。【答案】Ⅲ.③P1和P2④不需要⑤cos【解析】③P3如果擋住P1和P2的像，說明經(jīng)過P1和P2的光線也經(jīng)過P3，只有這樣才能通過P3確定出射光線。④如圖所示，光線垂直ab射入玻璃磚時(shí)不改變傳播方向，P1和P2的連線與ef的交點(diǎn)O'為此光線在玻璃磚與空氣界面發(fā)生折射時(shí)的出射點(diǎn)，連接P3與O'可得出射光線，所以不需要第四枚大頭針確定出射光線的位置。⑤由幾何關(guān)系可得玻璃磚的折射率n=sinπ2-2.(2024安徽,11,6分)某實(shí)驗(yàn)小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實(shí)驗(yàn)。(1)為測量玻璃的折射率,按圖甲所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以下表述正確的一項(xiàng)是。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針P1、P2,眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個(gè)大頭針,使P2把P1擋住,這樣就可以確定入射光線和入射點(diǎn)O1。在眼睛這一側(cè),插上大頭針P3,使它把P1、P2都擋住,再插上大頭針P4,使它把P1、P2、P3都擋住,這樣就可以確定出射光線和出射點(diǎn)O2C.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量小一些,以減小實(shí)驗(yàn)誤差(2)為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系,分別用一束紅光和一束綠光從同一點(diǎn)入射到空氣與玻璃的分界面。保持相同的入射角,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出光路圖,并標(biāo)記紅光和綠光,如圖乙所示。此實(shí)驗(yàn)初步表明:對(duì)于同一種介質(zhì),折射率與光的頻率有關(guān),頻率大,折射率(填“大”或“小”)。

(3)為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系,用同一束激光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì),如圖丙、丁所示。保持相同的入射角α1,測得折射角分別為α2、α3(α2<α3),則玻璃和該介質(zhì)的折射率大小關(guān)系為n玻璃n介質(zhì)(填“>”或“<”)。此實(shí)驗(yàn)初步表明:對(duì)于一定頻率的光,折射率與介質(zhì)材料有關(guān)。

【答案】(1)B(2)大(3)>解析(1)在白紙上畫出一條直線a作為界面,把長方體玻璃磚放在白紙上,使它的一個(gè)長邊與a對(duì)齊,用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長邊,按住直尺或三角板不動(dòng),將玻璃磚取下,畫出直線a'代表玻璃磚的另一邊,而不能用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a',A錯(cuò)誤;B選項(xiàng)表述正確;為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使入射角θ1盡量大一些,C錯(cuò)誤。(2)由題圖乙可知,入射角相同,綠光的折射角小于紅光的折射角,根據(jù)光的折射定律n=sinα(3)根據(jù)折射定律可知,玻璃的折射率為n玻璃=sinα1sinα2,該介質(zhì)的折射率為n介質(zhì)=sinα1sinα3.(2024湖北,11,7分)某同學(xué)利用激光測量半圓柱體玻璃磚的折射率,具體步驟如下:①平鋪白紙,用鉛筆畫兩條互相垂直的直線AA'和BB',交點(diǎn)為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA',并使其圓心位于O點(diǎn),畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線,如圖(a)所示。②將一細(xì)激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚,記錄折射光線與半圓弧的交點(diǎn)M。③拿走玻璃磚,標(biāo)記CO光線與半圓弧的交點(diǎn)P。④分別過M、P作BB'的垂線MM'、PP',M'、P'是垂足,并用刻度尺分別測量MM'、PP'的長度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?重復(fù)步驟②③④,得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出y-x圖像,如圖(b)所示。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是(單選,填標(biāo)號(hào))。

A.入射角越小,誤差越小B.激光的平行度好,比用插針法測量更有利于減小誤差C.選擇圓心O點(diǎn)作為入射點(diǎn),是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯(2)根據(jù)y-x圖像,可得玻璃磚的折射率為(保留三位有效數(shù)字)。

(3)若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑,則折射率的測量結(jié)果(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

【答案】(1)B(2)1.58(1.56~1.60均可)(3)不變解析(1)入射角太小,會(huì)導(dǎo)致折射角太小,測量的誤差會(huì)變大,A錯(cuò)誤;與插針法測量相比,激光的平行度好,能更準(zhǔn)確地確定入射光線和反射光線,從而更有利于減小誤差,B正確;選擇圓心O點(diǎn)作為入射點(diǎn),是因?yàn)楸阌谟?jì)算,并不是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯,C錯(cuò)誤