學業(yè)分層測評 第4章 第2節(jié) 光的全反射+第3節(jié) 光導纖維及其應用

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1、學業(yè)分層測評第4章第2節(jié) 光的全反射+第3節(jié)光導纖維及 其應用 學業(yè)分層測評（十一） （建議用時：45分鐘） ［學業(yè)達標］ 1下列事例哪些應用了光的全反射現(xiàn)象（） A. 海市蜃樓 B. 用三棱鏡觀察太陽光譜 C?某些光學儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90° D.水中的魚看起來比實際的要淺 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項正確；用三棱鏡觀察太陽光譜和水中的魚看起 來比實際的要淺，都是光的折射現(xiàn)象，故B、D項錯誤?多面體鉆石閃閃發(fā)光是 因為全反射現(xiàn)象，E正確. 【答案】ACE

2、 2?已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C,則下列說法正確的是（） 1 A?該介質(zhì)對單色光的折射率等于盒 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)中的傳播波長是在真空中波長的sin C倍 d.此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的snC倍 E?此單色光從真空射向介質(zhì)，入射角大于C時一定發(fā)生全反射 1 1 【解析】 由臨界角的計算式sin C = n得“=金，故選項A正確；將n 諾代入sin C = n得 sin C = C，故p = csin C ,故選項B正確；設該單色光的頻率 為幾在真空中的波長為妬，在介質(zhì)中的波長為2，由波

3、長、頻率、波速的關系 V 2 得c=20f, v=2f，由sin C = c =亍得，2 =20sin C，故選項C正確；該單色光由 c 20 真空傳入介質(zhì)時，頻率不發(fā)生變化，故選項D錯誤；此單色光從真空射向介質(zhì) 不會發(fā)生全反射，E錯誤. 【答案】ABC 3 ?—束光從空氣射向折射率為n=\；2的某種玻璃的表面，如圖4-2-5所示， i代表入射角，則（） 圖 4-2-5 A?當i>45。時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B. 無論入射角i是多大，折射角r都不會超過45° C?欲使折射角尸=30。，應以i=45。的角入射 D. 當入射角i=arctan ./2時，反射光線跟折射光線恰好互

4、相垂直 E. 當光從玻璃射向空氣時，一定會發(fā)生全反射 【解析】 由于光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，所以不會發(fā)生全反射，A項錯， B對；由折射定律計算可知C、D兩項正確；光從玻璃射向空氣，入射角大于臨 界角時才能發(fā)生全反射，E錯誤. 【答案】BCD 4 ?下列說法中正確的是（） 【導學號：78510047】 A?因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì) B.因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(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)相對于折射率來確定，與密度無關 【解析】光在各種介質(zhì)中

5、的傳播速度和介質(zhì)相對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 關，A、C錯誤，B、D、E正確. 【答案】BDE 5 ?關于全反射，下列說法中正確的是（） A?發(fā)生全反射時，仍有折射光線，只是折射光線非常弱，因此可以認為不 存在折射光線而只有反射光線 B.光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象 C?光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D?水或玻璃中的氣泡看起來特別亮，就是因為光從水或玻璃射向氣泡時， 在界面發(fā)生全反射 E?介質(zhì)的

6、臨界角越小就越容易發(fā)生全反射 【解析】全反射是當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界 角時發(fā)生的現(xiàn)象，發(fā)生全反射時全部光線均不進入光疏介質(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?目前，我國正在大力建設高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡?下列說法正 確的是（） A?光纖通信利用光作為載體來傳遞信息 B?光導纖維傳遞光信號是利用光沿直線傳播的原理 C?光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理 D?目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲 E?光在光纖內(nèi)不斷地

7、發(fā)生全反射，中途不會側(cè)漏 【解析】光纖是利用光的全反射現(xiàn)象而實現(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的玻璃絲■故A、D、E正確，B、C 錯誤. 【答案】ADE 7?如圖4-2-6所示，一束光線從空氣射入某介質(zhì)，入射光線與反射光線夾角 為90。，折射光線與入射光線延長線間夾角8為15。，求： 圖 4-2-6 第4頁 ⑴該介質(zhì)的折射率. (2)光在該介質(zhì)中傳播的速度. ⑶當光從介質(zhì)射入空氣時的臨界角. 【解析】 ⑴由反射定律可知么=廠，由于a+p-90Q，故入射角a = 45° ; 由圖可知r + ^ = a = 45°，由于0=15。，故折射角r

8、= 30°，所以該介質(zhì)的折 =\：2? sin a sin 45° 射率 n snr=sW ⑵由折射率與速度的關系n = v得 v = c =錯誤！ X108 m/s. ⑶光從介質(zhì)射入空氣時臨界角的正弦值sin 0 =吉=<2 = ￥ 45°. 【答案】 ⑴,2 X108 m/s (3)45° 8?如圖4-2-7所示，AB為光導纖維，A、B之間距離為用，使一光脈沖信號 從光導纖維中間入射，射入后在光導纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A 點傳輸?shù)紹點所用時間為求光導纖維所用材料的折射率n 圖 4-2-7 【解析】 設介質(zhì)的折射率為n，則有 1 sin a = sin C

9、 = n ① n s sin a =vsin a 由以上三式解得￡ =占=乎 ?— n n 所以n = ［能力提升］ 9?厶0加 為玻璃等腰三棱鏡的橫截面.a、b兩束可見單色光從空氣垂直 第5頁 射入棱鏡底面血,在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖4-2-8所示?由 此可知（） 圖 4-2-8 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光的頻率比b光的高 D?a光的波長比b光的長 E?a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

10、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光的波長比b光的波長大，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4-2-9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F,外圓半徑為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)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出.設透明柱體的折射率為n光 在透明柱體內(nèi)傳播的時間為爲若真空中的光速為6則（） 圖 4-2-9 【導學號：78510048】 A?n可能為価 B?n可能為2 B?

11、C?t可能為警 E?t可能為警 【解析】根據(jù)題意可畫出光路圖如圖所示，則兩次全反射時的入射角均為 1 45。，所以全反射的臨界角CW45。，折射率n$sini5°= d，A、B均正確；光 在介質(zhì)中的傳播速度吒弋，所以傳播時間t二給警，C、°錯誤，E正 確 【答案】ABE 11.如圖4-2-10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0,光線從AB面上的某點入射，入 射角久=45。，它進入棱鏡后恰好以臨界角射在BC面上的0點. 圖 4-2-10 （1） 畫出光線由AB面進入棱鏡且從CD弧面射出的光路圖； （2） 求該棱鏡的

12、折射率n； （3） 求光線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CX108 m/s）. 【解析】（1）光路圖如圖所示. n （2）光線在BC面上恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界 1 角 C，sin C = n，cos C = 光線在AB界面上發(fā)生折射，折射角02 = 90°?C，由幾何關系得sin 02 = cos C，由折射定律得n = sin^，由以上幾式聯(lián)立解得n=26. ⑶光速 v = ￡ = \：6 X108 m/s. 【答案】（1）見解析圖（2）乎 ⑶^6X108 m/s 1 12?如圖4-2-11所示，A0B是由某種透明物質(zhì)制成的4圓柱體的橫截面

13、（0為 圓心），其折射率為話2?今有一束平行光以45°的入射角射向柱體的0A平面，這 些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出.設凡射到0B面的光線全部被吸 第7頁 收，也不考慮OA面的反射，求圓柱AB面上能射出光線的部分占AB表面的幾 分之幾？ 圖 4-2-11 【解析】 如圖所示，從O點射入的光線，折射角為Y， sin 45° 根據(jù)折射定律有：n = ，解得Y = 30。? 設從某位置P點入射的光線，折射到AB弧面上Q點時，入射角恰等于臨 界角C,有： 1 sin C二n，代入數(shù)據(jù)得：C = 45。? 所以能射出光線的區(qū)域?qū)膱A心角fi = C = 45° , 45° 1 故能射出光線的部分占AB表面的比例為95° = 1? 1 【答案】1