高中物理 第4章 光的折射與全反射 第2節(jié) 光的全反射 第3節(jié) 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-4

《高中物理 第4章 光的折射與全反射 第2節(jié) 光的全反射 第3節(jié) 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 光的折射與全反射 第2節(jié) 光的全反射 第3節(jié) 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-4（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第2節(jié) 光的全反射 第3節(jié) 光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．下列事例哪些應(yīng)用了光的全反射現(xiàn)象(　　) A．海市蜃樓 B．用三棱鏡觀察太陽(yáng)光譜 C．某些光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90 D．水中的魚(yú)看起來(lái)比實(shí)際的要淺 E．多面體鉆石能夠閃閃發(fā)光 【解析】　海市蜃樓和光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90是利用了光的全反射現(xiàn)象，故A、C項(xiàng)正確；用三棱鏡觀察太陽(yáng)光譜和水中的魚(yú)看起來(lái)比實(shí)際的要淺，都是光的折射現(xiàn)象，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤．多面體鉆石閃閃發(fā)光是因?yàn)槿瓷洮F(xiàn)象，E正確． 【答案】　ACE 2．已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該介質(zhì)對(duì)單色光的折射率等于 B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csinC(c是光在真空中的傳播速度) C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的sin C倍 D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的倍 E．此單色光從真空射向介質(zhì)，入射角大于C時(shí)一定發(fā)生全反射 【解析】　由臨界角的計(jì)算式sin C＝得n＝，故選項(xiàng)A正確；將n＝代入sin C＝得sin C＝，故v＝csin C，故選項(xiàng)B正確；設(shè)該單色光的頻率為f，在真空中的波長(zhǎng)為λ0，在介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ，由波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，由sin C＝＝得，λ＝λ0sin C，故選項(xiàng)C正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時(shí)，頻率不發(fā)生變化，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；此單色光從真空射向介質(zhì)不會(huì)發(fā)生全反射，E錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 3．一束光從空氣射向折射率為n＝的某種玻璃的表面，如圖425所示，i代表入射角，則(　　) 圖425 A．當(dāng)i＞45時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．無(wú)論入射角i是多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45 C．欲使折射角r＝30，應(yīng)以i＝45的角入射 D．當(dāng)入射角i＝arctan時(shí)，反射光線(xiàn)跟折射光線(xiàn)恰好互相垂直 E．當(dāng)光從玻璃射向空氣時(shí)， 一定會(huì)發(fā)生全反射 【解析】　由于光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，所以不會(huì)發(fā)生全反射，A項(xiàng)錯(cuò)，B對(duì)；由折射定律計(jì)算可知C、D兩項(xiàng)正確；光從玻璃射向空氣，入射角大于臨界角時(shí)才能發(fā)生全反射，E錯(cuò)誤． 【答案】　BCD 4．下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510047】 A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏龋运枪饷芙橘|(zhì) B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì) C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大 D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小 E．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)相對(duì)于折射率來(lái)確定，與密度無(wú)關(guān) 【解析】　光在各種介質(zhì)中的傳播速度和介質(zhì)相對(duì)真空的折射率都是不同的．兩種介質(zhì)相比較光在其中傳播速度大，而折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)；光在其中傳播速度小，而折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)與密度無(wú)關(guān)，A、C錯(cuò)誤，B、D、E正確． 【答案】　BDE 5．關(guān)于全反射，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．發(fā)生全反射時(shí)，仍有折射光線(xiàn)，只是折射光線(xiàn)非常弱，因此可以認(rèn)為不存在折射光線(xiàn)而只有反射光線(xiàn) B．光線(xiàn)從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)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(shí)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，在界面發(fā)生全反射 E．介質(zhì)的臨界角越小就越容易發(fā)生全反射 【解析】　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(shí)發(fā)生的現(xiàn)象，發(fā)生全反射時(shí)全部光線(xiàn)均不進(jìn)入光疏介質(zhì)．介質(zhì)的臨界角越小越容易發(fā)生全反射，A、B錯(cuò)誤，C、D、E正確． 【答案】　CDE 6．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)．目前，我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．光纖通信利用光作為載體來(lái)傳遞信息 B．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光沿直線(xiàn)傳播的原理 C．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理 D．目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲 E．光在光纖內(nèi)不斷地發(fā)生全反射，中途不會(huì)側(cè)漏 【解析】　光纖是利用光的全反射現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)光作為載體的信息傳遞，光纖是內(nèi)芯折射率大于外層表皮折射率的很細(xì)的玻璃絲．故A、D、E正確，B、C錯(cuò)誤． 【答案】　ADE 7.如圖426所示，一束光線(xiàn)從空氣射入某介質(zhì)，入射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)夾角為90，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)間夾角θ為15，求： 圖426 (1)該介質(zhì)的折射率． (2)光在該介質(zhì)中傳播的速度． (3)當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角． 【解析】　(1)由反射定律可知α＝β，由于α＋β＝90，故入射角α＝45； 由圖可知r＋θ＝α＝45，由于θ＝15，故折射角r＝30，所以該介質(zhì)的折射率n＝＝＝ (2)由折射率與速度的關(guān)系n＝得v＝＝ m/s＝2.12108 m/s (3)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)臨界角的正弦值sin C＝＝＝，故臨界角C＝45 【答案】　(1)　(2)2.12108 m/s　(3)45 8.如圖427所示，AB為光導(dǎo)纖維，A、B之間距離為s，使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用時(shí)間為t，求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n. 圖427 【解析】　設(shè)介質(zhì)的折射率為n，則有 sin α＝sin C＝① n＝② t＝＝③ 由以上三式解得t＝＝，所以n＝. 【答案】　 [能力提升] 9．△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面．a(chǎn)、b兩束可見(jiàn)單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖428所示．由此可知(　　) 圖428 A．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小 B．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大 C．a(chǎn)光的頻率比b光的高 D．a(chǎn)光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng) E．a(chǎn)光的臨界角大于b光的臨界角 【解析】　由題圖可知，a、b兩單色光以相同的入射角分別射向OM、ON兩界面，b光發(fā)生全反射，而a光發(fā)生折射，所以a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)大，D正確；又v＝，則在棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大，B正確．由圖可知，a光的臨界角大于b光的臨界角，E正確． 【答案】　BDE 10.如圖429所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝r.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過(guò)兩次全反射就垂直于水平端面B射出．設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t，若真空中的光速為c，則(　　) 圖429 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510048】 A．n可能為 B．n可能為2 C．t可能為 D．t可能為 E．t可能為 【解析】　根據(jù)題意可畫(huà)出光路圖如圖所示，則兩次全反射時(shí)的入射角均為45，所以全反射的臨界角C≤45，折射率n≥＝，A、B均正確；光在介質(zhì)中的傳播速度v＝≤，所以傳播時(shí)間t＝≥，C、D錯(cuò)誤，E正確． 【答案】　ABE 11.如圖4210所示為用某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面圖，圓弧CD為半徑為R的四分之一的圓周，圓心為O，光線(xiàn)從AB面上的某點(diǎn)入射，入射角θ1＝45，它進(jìn)入棱鏡后恰好以臨界角射在BC面上的O點(diǎn)． 圖4210 (1)畫(huà)出光線(xiàn)由AB面進(jìn)入棱鏡且從CD弧面射出的光路圖； (2)求該棱鏡的折射率n； (3)求光線(xiàn)在該棱鏡中傳播的速度大小v(已知光在空氣中的傳播速度c＝3.0108 m/s)． 【解析】　(1)光路圖如圖所示． (2)光線(xiàn)在BC面上恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界 角C，sin C＝，cos C＝. 光線(xiàn)在AB界面上發(fā)生折射，折射角θ2＝90－C，由幾何關(guān)系得sin θ2＝cos C，由折射定律得n＝，由以上幾式聯(lián)立解得n＝. (3)光速v＝＝108 m/s. 【答案】　(1)見(jiàn)解析圖　(2)　(3)108 m/s 12.如圖4211所示，AOB是由某種透明物質(zhì)制成的圓柱體的橫截面(O為圓心)，其折射率為.今有一束平行光以45的入射角射向柱體的OA平面，這些光線(xiàn)中有一部分不能從柱體的AB面上射出．設(shè)凡射到OB面的光線(xiàn)全部被吸收，也不考慮OA面的反射，求圓柱AB面上能射出光線(xiàn)的部分占AB表面的幾分之幾？ 圖4211 【解析】　如圖所示，從O點(diǎn)射入的光線(xiàn)，折射角為γ， 根據(jù)折射定律有：n＝，解得γ＝30. 設(shè)從某位置P點(diǎn)入射的光線(xiàn)，折射到AB弧面上Q點(diǎn)時(shí)，入射角恰等于臨界角C，有： sin C＝，代入數(shù)據(jù)得：C＝45. 所以能射出光線(xiàn)的區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角β＝C＝45， 故能射出光線(xiàn)的部分占AB表面的比例為＝. 【答案】