物理競(jìng)賽中光學(xué)全反射問題試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.光從某種介質(zhì)射向空氣，發(fā)生全反射的臨界角為C，則該介質(zhì)的折射率為（）A.sinCB.cosCC.1/sinCD.1/cosC答案：C2.光導(dǎo)纖維利用了光的（）原理。A.折射B.全反射C.干涉D.衍射答案：B3.一束光從水中射向空氣，當(dāng)入射角逐漸增大時(shí)，折射角（）A.逐漸增大，且始終小于入射角B.逐漸增大，且始終大于入射角C.逐漸減小，且始終小于入射角D.逐漸減小，且始終大于入射角答案：B4.當(dāng)光發(fā)生全反射時(shí)，以下說法正確的是（）A.反射光的能量為零B.折射光的能量為零C.反射光和折射光的能量都為零D.反射光和折射光的能量都不為零答案：B5.光從折射率為n的介質(zhì)射向空氣，發(fā)生全反射的條件是入射角i滿足（）A.i＞arcsin(1/n)B.i＜arcsin(1/n)C.i≥arcsin(1/n)D.i≤arcsin(1/n)答案：C6.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率與外套的折射率相比（）A.內(nèi)芯大B.外套大C.一樣大D.無法確定答案：A7.一束光在兩種介質(zhì)的界面處發(fā)生全反射，這兩種介質(zhì)的折射率關(guān)系是（）A.光密介質(zhì)折射率大于光疏介質(zhì)折射率B.光密介質(zhì)折射率小于光疏介質(zhì)折射率C.兩者折射率相等D.與折射率無關(guān)答案：A8.光從某種介質(zhì)射向空氣，若入射角為45°時(shí)恰好發(fā)生全反射，則該介質(zhì)的折射率為（）A.√2B.1/√2C.2D.1/2答案：A9.關(guān)于光的全反射現(xiàn)象，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)可能發(fā)生全反射B.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)可能發(fā)生全反射C.發(fā)生全反射時(shí)，折射光線消失D.發(fā)生全反射時(shí)，反射光的能量等于入射光的能量答案：B10.光導(dǎo)纖維在信息傳遞方面有重要應(yīng)用，其主要原理是利用了光的（）A.全反射使光線在纖維中傳播B.折射使光線在纖維中傳播C.干涉使光線在纖維中傳播D.衍射使光線在纖維中傳播答案：A11.當(dāng)光從某種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為30°，則該介質(zhì)的折射率為（）A.2B.1/2C.√3D.1/√3答案：A12.光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b，如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是（）A.a是光疏介質(zhì)，b是光密介質(zhì)B.a的折射率大于b的折射率且入射角足夠大C.a的折射率小于b的折射率且入射角足夠大D.光在介質(zhì)a中的傳播速度大于在介質(zhì)b中的傳播速度答案：B13.一束光從某種介質(zhì)射向空氣，入射角為60°時(shí)，折射角為90°，則該介質(zhì)的折射率為（）A.√3B.1/√3C.2D.1/2答案：A14.光導(dǎo)纖維通信中，信息是利用（）在光纖中傳播的。A.光的折射B.光的全反射C.光的干涉D.光的衍射答案：B15.光從某種介質(zhì)射向空氣，當(dāng)入射角增大時(shí)，反射光的強(qiáng)度（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：A16.光發(fā)生全反射時(shí)，反射光的偏振情況是（）A.自然光B.部分偏振光C.完全偏振光D.與反射情況無關(guān)答案：C17.光從折射率為n的介質(zhì)射向空氣，當(dāng)入射角為60°時(shí)恰好發(fā)生全反射，則n的值為（）A.√3B.1/√3C.2D.1/2答案：A18.光導(dǎo)纖維的外套材料通常是（）A.高折射率材料B.低折射率材料C.與內(nèi)芯折射率相同的材料D.任意材料答案：B19.光從某種介質(zhì)射向空氣，臨界角為45°，則該介質(zhì)的折射率為（）A.√2B.1/√2C.2D.1/2答案：A20.當(dāng)光從某種介質(zhì)射向空氣時(shí)，若要發(fā)生全反射，入射角必須（）A.大于臨界角B.小于臨界角C.等于臨界角D.與臨界角無關(guān)答案：A二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.光發(fā)生全反射的條件包括（）A.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)B.入射角大于或等于臨界角C.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)D.入射角小于臨界角答案：AB2.關(guān)于光導(dǎo)纖維，下列說法正確的是（）A.內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大B.內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小C.利用了光的全反射原理D.可以用于通信等領(lǐng)域答案：ACD3.當(dāng)光從某種介質(zhì)射向空氣發(fā)生全反射時(shí)，以下物理量會(huì)發(fā)生變化的有（）A.入射角B.反射角C.折射角D.光的傳播方向答案：CD4.光從介質(zhì)射向空氣，若要增大臨界角，可以采取的措施有（）A.增大介質(zhì)的折射率B.減小介質(zhì)的折射率C.改變光的頻率D.改變光的波長(zhǎng)答案：B5.光導(dǎo)纖維通信具有的優(yōu)點(diǎn)有（）A.通信容量大B.抗干擾能力強(qiáng)C.保密性好D.傳輸損耗小答案：ABCD6.光從某種介質(zhì)射向空氣，當(dāng)入射角逐漸增大到臨界角時(shí)，下列說法正確的是（）A.折射光線逐漸減弱，最后消失B.反射光線逐漸增強(qiáng)C.折射光線與反射光線的夾角逐漸增大D.折射光線與反射光線的夾角逐漸減小答案：ABC7.關(guān)于光的全反射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.全反射現(xiàn)象中沒有折射光線B.全反射現(xiàn)象中反射光的能量等于入射光的能量C.全反射現(xiàn)象中光的傳播方向發(fā)生改變D.全反射現(xiàn)象中光的頻率發(fā)生改變答案：ABC8.光導(dǎo)纖維的主要組成部分包括（）A.內(nèi)芯B.外套C.保護(hù)層D.填充物答案：AB9.光從介質(zhì)射向空氣，若要發(fā)生全反射，介質(zhì)的折射率與臨界角的關(guān)系是（）A.n=1/sinCB.sinC=1/nC.n越大，C越小D.n越小，C越小答案：ABC10.光導(dǎo)纖維在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用有（）A.光纖內(nèi)窺鏡B.激光治療C.光動(dòng)力療法D.醫(yī)學(xué)成像答案：ABCD三、判斷題（每題1分，共10分）{"1":"光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)一定能發(fā)生全反射。（）","answer1":"×","2":"光導(dǎo)纖維利用了光的全反射原理，所以內(nèi)芯和外套的折射率相同。（）","answer2":"×","3":"發(fā)生全反射時(shí)，折射光線的能量為零。（）","answer3":"√","4":"光從某種介質(zhì)射向空氣，臨界角只與介質(zhì)的折射率有關(guān)。（）","answer4":"√","5":"光導(dǎo)纖維的外套折射率大于內(nèi)芯折射率。（）","answer5":"×","6":"當(dāng)光從介質(zhì)射向空氣時(shí)，入射角大于臨界角就會(huì)發(fā)生全反射。（）","answer6":"√","7":"全反射現(xiàn)象中，反射光的偏振特性會(huì)發(fā)生改變。（）","answer7":"×","8":"光導(dǎo)纖維通信中，信息在光纖內(nèi)芯中傳播主要依靠光的折射。（）","answer8":"×","9":"光從介質(zhì)射向空氣，臨界角越大，介質(zhì)的折射率越小。（）","answer9":"√","10":"光導(dǎo)纖維在通信領(lǐng)域的應(yīng)用主要是利用了光的全反射可以減少信號(hào)損失。（）","answer10":"√"}四、填空題（每題1分?共10分）1.光從某種介質(zhì)射向空氣發(fā)生全反射的臨界角公式為（）。答案：sinC=1/n（其中C為臨界角，n為介質(zhì)折射率）2.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率（）外套的折射率。答案：大于3.當(dāng)光從介質(zhì)射向空氣，入射角（）臨界角時(shí)會(huì)發(fā)生全反射。答案：大于或等于4.光導(dǎo)纖維通信中，信息在（）中傳播。答案：內(nèi)芯5.光發(fā)生全反射時(shí)，折射光線（）。答案：消失6.光從某種介質(zhì)射向空氣，臨界角的大小與介質(zhì)的（）有關(guān)。答案：折射率7.光導(dǎo)纖維的外套材料通常是（）折射率材料。答案：低8.當(dāng)光從介質(zhì)射向空氣，入射角增大時(shí)，反射光的強(qiáng)度（）。答案：增大9.光發(fā)生全反射時(shí)，反射光的能量（）入射光的能量。答案：等于10.光導(dǎo)纖維利用光的全反射實(shí)現(xiàn)了信息的（）傳輸。答案：高效五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述光發(fā)生全反射的條件。答案：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。入射角大于或等于臨界角。2.光導(dǎo)纖維是如何利用光的全反射來傳輸信息的？答案：光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，內(nèi)芯折射率大于外套折射率。光在內(nèi)芯中傳播時(shí)，不斷發(fā)生全反射，從而沿著光纖向前傳播，實(shí)現(xiàn)信息傳輸。3.當(dāng)光從某種介質(zhì)射向空氣發(fā)生全反射時(shí)，反射光和折射光的能量及傳播方向有何特點(diǎn)？答案：反射光的能量等于入射光的能量，傳播方向遵循反射定律。折射光的能量為零，即折射光線消失。4.如何增大光從介質(zhì)射向空氣時(shí)的臨界角？答案：減小介質(zhì)的折射率。六、論述題（每題5分，共20分）1.論述光導(dǎo)纖維在通信領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用原理。答案：優(yōu)勢(shì)：通信容量大、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、傳輸損耗小等。應(yīng)用原理：利用光在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯中不斷發(fā)生全反射來傳輸信息，內(nèi)芯折射率大于外套折射率保證了光的全反射，從而實(shí)現(xiàn)高效的信息傳輸。2.論述光的全反射現(xiàn)象在實(shí)際生活中的應(yīng)用實(shí)例及原理。答案：實(shí)例：光導(dǎo)纖維通信、光纖內(nèi)窺鏡（用于醫(yī)療檢查）等。原理：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角大于或等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射，利用全反射可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的有效傳輸或特定的光學(xué)應(yīng)用。3.論述影響光從介質(zhì)射向空氣時(shí)臨界角大小的因素及如何通過這些因素控制全反射現(xiàn)象。答案：影響因素：介質(zhì)的折射率。介質(zhì)折射率越大，臨界角越小?？刂品椒ǎ焊淖兘橘|(zhì)折射率可控制全反射現(xiàn)象。如通過