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人教版高中物理选修3-4高二每课一练13.1光的反射和折射4.docx

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高中物理学*材料
唐玲收集整理
13.1 光的反射和折射 同步练*
1.如图 13-1 所示,落山的太阳看上去正好在*较呱希导噬咸粢汛τ诘*较 以下,观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是( )
图 13-1 A.光的反射 B.光的折射 C.光的直线传播 D.小孔成像 解析:光经过大气层,其空气分布不均匀,而折射率不同,光发生折射现象使光传播方 向发生改变所致。 答案:B 2.光从某种介质中射入空气中,入射角θ1 从零开始增大时,折射角θ2 也随之增大, 下列说法正确的是( ) A.比值θθ21不变 B.比值ssiinnθθ12不变 C.比值ssiinnθθ12是一个大于 1 的常数 D.比值ssiinnθθ12是一个小于 1 的常数
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解析:根据折射定律,光由一种介质进入另一种介质中,ssiinnθθ12=常数,可知 B 正确; 由光路的可逆定理可知ssiinnθθ21=n,且 n>1,故ssiinnθθ12=1n<1,D 正确。
答案:B、D 3.如图 13-4 所示,两块同样的玻璃直角三棱镜 ABC,两者的 AC 面是*行放置的,在 它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束 O 垂直于 AB 面入射,在图示的出射光线中 ()
A.1、2、3(彼此*行)中的任一条都有可能 B.4、5、6(彼此*行)中的任一条都有可能 C.7、8、9(彼此*行)中的任一条都有可能 D.只能是 4、6 中的某一条 解析:光线由左边三棱镜 AB 面射入棱镜,不改变方向,接着将穿过两三棱镜间的未知 透明介质进入右边的三棱镜,由于透明介质的两表面是*行的,因此它的光学特性相当于一 块两面*行的玻璃砖,能使光线发生*行侧移,只是因为它两边的介质不是真空,而是折射 率未知的玻璃,因此是否侧移以及侧移的方向无法确定(若未知介质的折射率 n 与玻璃折射 率 n 玻相等,不偏移;若 n>n 玻时,向上侧移;若 n<n 玻时,向下侧移),但至少可以确定 方向没变,仍然与棱镜的 AB 面垂直。这样光线由右边三棱镜 AB 面射出棱镜时,不改变方向, 应为 4、5、6 中的任意一条,选项 B 正确。 答案:B 4.为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体 轴线与门面垂直,如图 13-6 所示。从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴 线间的最大夹角称作视场角。已知该玻璃的折射率为 n,圆柱长为 l,底面半径为 r。则视 场角是( )
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nl A.arcsin r2+l2

nr B.arcsin r2+l2

r C.arcsin r2+l2

l

D.arcsin n

r2+l2

解析:如图光路所示,依题意可得

sinθ=

r r2+l2,由

n=ssiinnθi 得

i=arcsin(nsinθ)=arcsin

nr r2+l2。

答案:B

5.如图 13-8(甲)所示,将筷子竖直插入玻璃杯内,从俯视图中的 P 点沿水*方向看

到的应该是图 13-8(乙)中的哪个图形( )

解析:筷子在水中部分反射的光到达 P 点后折射,如图所示。筷子的*氩糠制螅 半部分更偏左,且更粗。
答案:D 6.一束光线射到一个玻璃球上,如图 13-10 所示。该玻璃球的折射率是 3,光线的 入射角是 60°。求该束光线射入玻璃球后第一次从玻璃球射出的方向。 解析:光线射入玻璃球后第一次从玻璃射出的光路如图所示。由折射定律得ssiinnir11=n,
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ssiinnir22=1n。 因△AOB 为等腰三角形,则 i2=r1。 由几何关系知:r1+∠1=60°,i2+∠2=r2, 又由图知,∠3 是出射光线相对于入射光线的偏折角,且∠3=∠1+∠2。联立以上各
式解得∠3=60°,

即第一次从玻璃射出的光线与入射光线的夹角为 60°。

答案:与入射方向成 60°角

7.在折射率为 n、厚度为 d 的玻璃*板上方的空气中有一点光源 S,从 S 发出的

光线 SA 以入射角θ入射到玻璃板上表面,经过玻璃板后从下表面射出,如图 13-12

所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时

间相等,点光源 S 到玻璃板上表面的垂直距离 l 应是多少?

解析:设光线在玻璃中的折射角为 r,则光线从 S 到玻璃板上表面的传播距离 l1 =colsθ;光线从 S 到玻璃板上表面的传播时间 t1=ccolsθ,其中 c 表示空气中的光

速。

d 光线在玻璃板中的传播距离 l2=cosr,

nd 光线在玻璃板中的传播时间 t2=ccosr,

据题意有 nd/cosr=colsθ,

由折射定律 sinθ=nsinr,

解得 l=

ncosθ d= n2dcosθ 。

1-n12sin2θ

n2-sin2θ

n2dcosθ 答案:
n2-sin2θ

8.如图 13-13 所示,有一截面是直角三角形的棱镜 ABC,∠A=30°。

它对红光的折射率为 n1,对紫光的折射率为 n2。在距 AC 边 d 处有一与 AC *行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直 AB 边射入棱镜。

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求: (1)红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少? (2)若两种光都能从 AC 面射出,求在光屏 MN 上两光点间的距离。 解析:(1)v 红=c/n1 v 紫=c/n2 所以 v 红/v 紫=n2/n1 (2)如图所示,由折射定律知:sisni3n0r°1 =n1,sisni3n0r°2 =n2
Δx=d(tanr2-tanr1)=d??? 4n-2 n22- 4n-1 n21???。

答案:(1)nn21

(2)d???

n2 - 4-n22

4n-1 n21???

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