第十二章第3讲光的折射和全反射.docxVIP

第十二章机械振动和机械波光学

第3讲光的折射和全反射

1.在抗击疫情期间，流畅稳定的网络信号是保证同学们学习效果的关键，网络信号的稳定传输通常需要用到光纤和WiFi无线路由器，下列表述正确的是()

A.光纤通讯利用光纤来传输包含信息的电流信号

B.光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号

C.WiFi无线路由器发射包含信息的超声波信号

D.WiFi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的干涉原理

【解析】B光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号，故A错误，B正确；WiFi无线路由器发射包含信息的电磁波信号，故C错误；WiFi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的衍射原理，故D错误.

2.如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中.某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出.若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为()

A.eq\r(1＋sin2θ)B.eqB.\r(1＋cos2θ)

C.eq\r(1＋cos2θ)D.eqD.\r(1＋sin2θ)

【解析】D设单色光射出时的入射角为α，根据折射定律：n＝eq\f(sinθ,sinα)，由几何关系可得，发生全反射时入射角为：C＝eq\f(π,2)－α，又n＝eq\f(1,sinC)，联立解得：n＝eq\r(1＋sin2θ)，故D选项正确，A、B、C选项错误.

3.如图所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出.已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为()

A.eq\f(n2L,c)B.eqB.eq\f(n2L,2c)

C.eq\f(nL,c)D.eq\f(nL,2c)

【解析】A根据折射率公式得sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(c,v)，单色光在玻璃砖中通过的光程为s＝eq\f(L,sinC)＝nL，则单色光在玻璃砖中通过的时间为t＝eq\f(s,v)＝eq\f(n2L,c)，故选A.

4.光纤通信采用的光导纤维，由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法正确的是()

A.内芯折射率小于外套的折射率

B.a光光子的能量大于b光光子的能量

C.在内芯介质中单色光a的传播速度比b大

D.入射角由θ0逐渐增大时，b光全反射现象先消失

【解析】C光在内芯和外套界面发生全反射，可知光从光密介质射入光疏介质，则内芯的折射率大于外套的折射率，A错误；由图可知，a光射入光导纤维后的折射角大于b光，由折射定律可知光导纤维对a的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光，b光子的能量大于a光光子的能量，B错误；根据折射率公式v＝eq\f(c,n)可知a光在光导纤维中的速度大于b光，C正确；根据sinC＝eq\f(1,n)可知a光的临界角比b光的大，所以入射角由θ0逐渐增大时，a光全反射现象先消失，D错误.

5.(多选)如图所示是一束复色光进入水珠后传播的示意图，出射后形成两束单色光a和b，则下列说法正确的是()

A.该复色光斜射入平行玻璃砖时，在另外一侧出射时将分成两束平行光线，其中a光束偏折程度较小

B.两束单色光分别射入到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光束入射时得到的相邻明纹中心间距较大

C.该复色光从水下射入到水面时，随着入射角的增大，a光束的折射光先消失

D.两束单色光从空气射入到水中时，a光束在水中传播的速度比b光束大【解析】AD由图可知，a光的偏折程度小，折射率较小，故A正确；由公式v＝λf可知，由于b光的折射率大即b光的频率大，所以波长较小，由公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，波长越小，相邻明纹中心间距越小，所以a光的较大，故B错误；由全反射的临界角sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率越大的，临界角越小，所以b光束的折射光先消失，故C错误；由公式v＝eq\f(c,n)可知，折射率越大的，传播速度越小，所以a光束在水中传播的速度比b光束大，故D正确.

6.(多选)如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光.则下列说法正确的是()

A.从B点射出玻璃砖的a光的频率较小

B.在玻璃砖中，b光的传播速度一定大于a光的传播速度

C.a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等

D.将a光