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2019-2020年高考物理母題題源系列 專(zhuān)題14 光的折射、全反射(含解析)
【母題來(lái)源一】 xx年安徽卷第18題
【母題原題】18.如圖所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角和入射角i相等時(shí),出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為α,則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為: ( )
A. B. C. D.
【母題來(lái)源二】 xx年福建卷第13題
【母題原題】13.如圖所示,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長(zhǎng)分別為λa、λb,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb。則 : ( )
A.λa<λb,na >nb B.λa>λb,na
λb,na >nb
【命題意圖】 考查光的折射和全反射現(xiàn)象,需要考生正確做出光路圖,然后根據(jù)光的傳播規(guī)律和幾何關(guān)系解題,意在考查考生對(duì)光的折射和全反射現(xiàn)象的理解能力和運(yùn)用幾何知識(shí)解題的能力。
【考試方向】 光的折射和全反射,一直是高考考查的重點(diǎn),主要是以計(jì)算題的形式考查,需要考生具備一定的作圖能力和掌握基本的幾何知識(shí)。
【得分要點(diǎn)】 對(duì)光學(xué)計(jì)算題,一般要正確作出光路圖,利用幾何知識(shí)和光學(xué)相關(guān)公式解題。對(duì)于光的折射和全反射,考生還需要理解以下方面:
1.各種色光性質(zhì)比較:在可見(jiàn)光中,紅光的折射率n最小,頻率υ最小,在同種介質(zhì)中(除真空外)傳播速度v最大,波長(zhǎng)λ最大,從同種介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C最大,以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最小(注意區(qū)分偏折角和折射角)。
2.發(fā)生全反射的條件:(1)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì) 對(duì)于兩種介質(zhì)來(lái)說(shuō),光在其中傳播速度較小的介質(zhì),亦即絕對(duì)折射率較大的介質(zhì),叫光密介質(zhì);而光在其中傳播速度較大的介質(zhì),亦即絕對(duì)折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)。光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的.
(2)入射角等于或者大于臨界角 臨界角C是指恰好發(fā)生全反射時(shí)入射角的大小,此時(shí)折射角等于90°。
全反射和臨界角是光學(xué)部分考查的重點(diǎn)內(nèi)容,處理問(wèn)題的關(guān)鍵是:依據(jù)發(fā)生全反射的條件,畫(huà)出恰好發(fā)生全反射的邊界光線,利用幾何關(guān)系和臨界角公式求解。
【母題1】打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí),必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切割在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射,僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況,則下列判斷正確的是: ( )
A.若θ>θ2,光線一定在OP邊發(fā)生全反射
B.若θ>θ2,光線會(huì)從OQ邊射出
C.若θ<θ1,光線會(huì)從OQ邊射出
D.若θ<θ1,光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射
【母題2】如圖所示,AOB是由某種透明物質(zhì)制成的圓柱體橫截面(O為圓心),折射率為。有一束平行光以45°的入射角射向柱體的OA平面,這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出,設(shè)凡射到OB面的光線全部被吸收,也不考慮OA面的反射,則圓柱體AB面上有光線出射的部分占AB表面的比例為: ( )
A.1:4 B.1:3 C.2:3 D.1:2
【母題3】一束光線從折射率為1.5的玻璃射向空氣,入射角為45°。下列四幅光路圖中正確的是: ( )
【母題4】一束紅色的細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊半圓柱形透明體,如圖(a)所示,對(duì)其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄,發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度隨著θ的變化而變化,如圖(b)的圖線所示。下列說(shuō)法正確的是: ( )
A.透明體對(duì)紅光的折射率為
B.紅光在透明體中的速度大小與在真空中的相同
C.紅光的折射光線的頻率會(huì)隨著折射光線強(qiáng)度的增大而增大
D.紅光在透明體內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角為
【母題5】如圖,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚,在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光在白光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn),觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前,反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是: ( )
A.增強(qiáng),紫光 B.增強(qiáng),紅光 C.減弱,紫光 D.減弱,紅光
【母題6】如圖所示,直線OO′與上下表面平行的玻璃磚垂直且與其上表面交于N點(diǎn)。a、b為兩束不同頻率的單色光,以45°的入射角射到玻璃磚的上表面,入射點(diǎn)A、B到N點(diǎn)的距離相等,經(jīng)折射后兩束光相交于圖中的P點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是: ( )
A.在真空中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
C.同時(shí)增大入射角(始終小于90°),則a光在下表面先發(fā)生全反射
D.對(duì)同一雙縫干涉裝置,a光的干涉條紋比b光的干涉條紋寬
【母題7】如圖所示,一個(gè)玻璃三棱鏡的截面為等腰直角△ABC,∠A為直角,玻璃三棱鏡的折射率為 。此面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊的中點(diǎn),對(duì)這條光線進(jìn)入棱鏡之后的光路分析正確的是: ( )
A. 直接射到AC邊上,發(fā)生全反射現(xiàn)象
B. 直接射到BC邊上,發(fā)生全反射現(xiàn)象
C. 直接射到AC邊上,部分光線從AC邊射出
D. 直接射到BC邊上,部分光線從BC邊射出
【母題8】a、b兩種單色光以相同的入射角從空氣斜射向某種玻璃中,光路如圖所示。關(guān)于a、b兩種單色光,下列說(shuō)法中正確的是: ( )
A.該種玻璃對(duì)b光的折射率較大
B.b光在該玻璃中傳播時(shí)的速度較大
C.兩種單色光從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角較小
D.在同樣的條件下,分別用這兩種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),b光的干涉圖樣的相鄰條紋間距較大
【母題9】圓形玻璃磚的橫截面如圖所示, O點(diǎn)為圓心,OO′為直徑MN的垂線,足夠大的光屏PQ與直徑MN垂直并接觸于N點(diǎn),已知半圓形玻璃磚的半徑R=10cm,折射率,一細(xì)束激光沿半徑方向射向圓心O點(diǎn),入射光線與OO′夾角θ=30°,光屏PQ上出現(xiàn)兩個(gè)光斑,則這兩個(gè)光斑之間的距離為: ( )
A.cm B.cm C. cm D.cm
,則這兩個(gè)光斑之間的距離為;故選C.
考點(diǎn):光的反射定律及光的折射定律.
【母題10】現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成,夜間行車(chē)時(shí),它能把車(chē)燈射出的光逆向返回,所以標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制作的。如圖反光膜內(nèi)部均勻分布著直徑為10m的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率,為使入射的車(chē)燈光線經(jīng)玻璃珠折射一反射一再折射后恰好和入射光線平行,第一次入射時(shí)昀入射角i應(yīng)是: ( )
A.15° B.30° C.45° D.60°
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