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第十四章　第73練　光的折射、全反射[A]
[分值：100分]
1~8題每小題8分，共64分
1.(2023·江蘇海安市期末)由兩種不同單色光組成的一束復色光，沿圖示方向從空氣射向圓柱形玻璃磚，經過玻璃磚兩次折射后射出，可能的光路是(　　)
2.(2024·江蘇卷·6)現有一光線以相同的入射角θ，打在不同濃度NaCl的兩杯溶液中，折射光線如圖所示(β1<β2)，已知折射率隨濃度增大而變大。則(　　)
A.光在甲中折射率大 B.甲的NaCl濃度小
C.光在甲中速度大 D.甲的臨界角大
3.(2025·江蘇南通市檢測)在潛水員看來，岸上的所有景物都出現在一個倒立的圓錐里，若水的折射率n=2，則這個圓錐的頂角是(　　)
A.30° B.60°
C.90° D.120°
4.(2025·江蘇蘇州市開學考)如圖為水流導光實驗，出水口受激光照射，下方桶中的水被照亮，不計空氣阻力，則(　　)
A.激光在水和空氣中傳播的速度大小相等
B.激光在水與空氣的界面上發生了全反射
C.改用頻率更低的激光，“水流導光”現象更明顯
D.改用折射率較小的液體，“水流導光”現象更明顯
5.(2024·江蘇鎮江市模擬)如圖所示是光由空氣經過O點射入半圓形玻璃磚，再由玻璃磚射向空氣中的光路圖，O點是半圓形玻璃磚的圓心。下列敘述正確的是(　　)
A.光線在圓弧界面ABC上會發生全反射
B.在圓弧界面ABC上始終有光線出射
C.增大角度θ，光線會在下界面AOC發生全反射
D.增大角度θ，玻璃的折射率增大
6.(2023·江蘇卷·5)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發生彎曲。下列光路圖中能描述該現象的是(　　)
7.(2024·江蘇鹽城市期末調研)在光學儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉。如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，其中∠A=∠D=45°、∠B=∠C=135°。現有與BC面平行的三條同頻率的光線1、2、3從AB面射入，經AD面全反射后直接從CD面射出。設三條光線在棱鏡中傳播的時間分別為t1、t2和t3。則(　　)
A.t1>t2>t3 B.t1=t2=t3
C.t18.(2025·江蘇泰州市檢測)如圖所示，“階躍型”光導纖維由“纖芯”和“包層”兩個圓柱體組成，其截面為同心圓，中心部分是“纖芯”，“纖芯”以外的部分稱為“包層”。下列說法正確的是(　　)
A.光導纖維只能傳輸可見光
B.光導纖維中“纖芯”的折射率小于“包層”的折射率
C.不同頻率的光從同一根光導纖維的一端傳輸到另一端的時間相同
D.光從“纖芯”一端傳到另一端的時間與從“纖芯”端面射入時的入射角有關
9~12題每小題9分，共36分
9.(2024·廣東卷·6)如圖所示，紅綠兩束單色光，同時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。折射光束在NP面發生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐漸增大，兩束光在NP面上的全反射現象會先后消失。已知在該介質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
B.θ逐漸增大時，紅光的全反射現象先消失
C.θ逐漸增大時，入射光可能在MN面發生全反射
D.θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大
10.如圖為某材料的橫截面，O為圓心，圓心角為90°，OA=AB=R。一束光垂直AB從D點入射，進入材料后在BC界面恰好發生全反射后從C點射出，已知光速為c，則(　　)
A.光在這種材料的臨界角為30°
B.入射點D距離O的長度為R
C.光在這種材料中傳播的路程為2R
D.光在這種材料中傳播的時間為
11.(2024·江蘇南京市期末)如圖甲所示為小勇同學收集的一個“足球”玻璃球，他學了光的折射后想用激光對該球進行研究，某次實驗過程中他將激光水平向右照射且過球心所在的豎直截面，其正視圖如乙所示，AB是沿水平方向的直徑。當光束從C點射入時恰能從右側射出且射出點為B，已知點C到AB豎直距離h=R，玻璃球的半徑為R，且球內的“足球”是不透光體，不考慮反射光的情況下，下列說法正確的是(　　)
A.B點的出射光相對C點入射光方向偏折了30°
B.該“足球”的直徑為R
C.繼續增加h(hD.用頻率更小的激光入射時，光在玻璃球中的傳播時間將變短
12.(2024·江蘇揚州市二模)如圖所示，桌面上放一枚硬幣，一個透明圓柱體放在硬幣上。從圓柱體側面任意位置觀察硬幣，均未能看到。則圓柱體的折射率可能等于(　　)
A.1.30 B.1.33 C.1.38 D.1.48
參考解析
1.B　[
由于兩種不同單色光的折射率不同，在由空氣進入玻璃磚時，入射角相同，根據n＝可知，兩單色光的折射角不同，作出完整光路圖如圖所示，故選B。]
2.A　[入射角θ相同，β1<β2，由n＝可知n甲>n乙，故甲濃度大；根據v＝，可知光線在甲中的傳播速度較小，由sin C＝可知折射率越大臨界角越小，故甲臨界角小。故選A。]
3.B　[根據sin C＝，可得C＝30°，即這個圓錐的頂角是60°，故選B。]
4.B　[光在介質中的速度為v＝，故激光在水中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，故A錯誤；水流導光的原理為光在水中射到水與空氣分界面時入射角大于等于臨界角，發生了全反射，故B正確；改用頻率更低的激光，激光全反射的臨界角變大，“水流導光”現象減弱，故C錯誤；改用折射率較大的液體，激光全反射的臨界角變小，“水流導光”現象更明顯，故D錯誤。]
5.B　[根據題意可知，O點是半圓形玻璃磚的圓心，可知，光線一定垂直射到圓弧界面ABC上，則光線一定能從圓弧界面ABC上射出，不可能發生全反射，故A錯誤，B正確；發生全反射需要光從光密介質射入光疏介質，則光線不會在下界面AOC發生全反射，故C錯誤；折射率是介質的固有屬性，與入射角無關，故D錯誤。]
6.A　[
由n1sin θ上＝n2sin θ下可知，越靠近地球表面，空氣的折射率越大，從光疏介質射入光密介質的光路如圖所示，隨著折射率不斷變大，太陽光不斷向法線方向偏折，A正確。]
7.B　[光路圖如圖所示
根據幾何關系及對稱性可知，三束光的光程相等，由于三束光頻率相等，在同一種介質中的折射率n相等，且v＝，所以光在棱鏡中的速度相等，由t＝知，光在棱鏡中的傳播時間相等，故選B。]
8.D　[只要滿足全反射條件，光導纖維能傳播電磁波，A錯誤；在光導纖維發生全反射，光導纖維中“纖芯”的折射率應大于“包層”的折射率，B錯誤；設光程為s，光導纖維長度為l，則sin C＝，又n＝，t＝，解得t＝，頻率不同則折射率不同，光從同一根光導纖維的一端傳輸到另一端的時間不相同，C錯誤；入射角不同，則光程不同，時間不同，D正確。]
9.B　[在MN面，入射角相同，紅光的折射率小于綠光的折射率，根據折射定律n＝，可知綠光在MN面的折射角較小，由題圖可知綠光比紅光更靠近P點，故A錯誤；根據發生全反射的臨界條件sin C＝可知紅光發生全反射的臨界角較大，θ逐漸增大時，折射光線與NP面的交點左移過程中，在NP面的入射角先小于紅光發生全反射的臨界角，所以紅光的全反射現象先消失，故B正確；
在MN面，光是從光疏介質到光密介質，無論θ多大，在MN面都不可能發生全反射，故C錯誤；根據折射定律n＝可知θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸減小，故D錯誤。]
10.B　[如圖所示，
由幾何關系，△OED、△OEF、△OCF全等，因此臨界角為C＝60°，故A錯誤；入射點D到O的距離xOD＝2Rsin C＝R，故B正確；光在這種材料傳播的路程s＝3xDE＝3×2Rcos C＝3R，故C錯誤；根據全反射定律sin C＝
可知折射率n＝
光在這種材料中的速度為
v＝
傳播時間為t＝，故D錯誤。]
11.D　[從C點入射的光線，進入玻璃球后光線如圖所示，設入射角為i，折射角為r，法線與直徑AB夾角為θ，則根據幾何關系θ＝i，θ＝2r，
而sin θ＝，可知i＝60°，r＝30°，
進入玻璃時，光線沿順時針偏轉了30°，根據光的折射定律，從B點射出時，光線沿順時針又偏轉了30°，因此從B點的出射光相對C點入射光方向偏折了60°，故A錯誤；根據幾何關系，“足球”的直徑d＝2Rsin r＝R，故B錯誤；由于光線從C點射入玻璃中的折射角等于從B點出射時的入射角，離開玻璃球的折射角等于射入玻璃球時的入射角，因此光線不會發生全反射，故C錯誤；如果用頻率更小的激光入射時，進入玻璃的折射角增大，從而在玻璃內傳播的距離減小，而頻率更小時，光在玻璃中的傳播速度增大，從而光在玻璃球中的傳播時間變短，故D正確。]
12.D　[硬幣反射的光線在圓柱體中的路徑如圖所示，
設硬幣反射光進入圓柱體的入射角(圖中未畫出)為α，折射角為β，在圓柱體側面的入射角為θ。因為在側面不能看到硬幣，即光線在側面一定發生了全反射，設發生全反射的臨界角為C，則θ≥C，由幾何關系可知，β＋θ＝90°，設圓柱體的折射率為n，則n＝，n＝，所以α越大時，β越大，θ越小，則臨界情況為當α＝90°時恰好有θ＝C，此時由n＝得sin β＝＝sin C，即β＝C，則β＋θ＝90°＝2C，解得C＝45°，則最小的折射率為n＝，綜上，圓柱體的折射率n≥，故選D。]

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