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2019-2020年高中物理 第4章 光的波動性 4.6 全反射與光導纖維 4.7 激光課后訓練 滬科版選修3-4 1．華裔科學家高錕獲得xx年諾貝爾物理獎，他被譽為“光纖通訊之父”。光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導纖維，它的結(jié)構如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關于光導纖維的說法中正確的是（　?。?。 A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．波長越長的光在光纖中傳播的速度越大 D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大 2．如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為（　?。?。 A． B． C． D． 3．已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則（　?。?。 A．該介質(zhì)對單色光的折射率等于 B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csin C（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倍 4．如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30，E、F分別為邊AB、BC的中點，則（　?。?。 A．該棱鏡的折射率為 B．光在F點發(fā)生全反射 C．光從空氣進入棱鏡，波長變小 D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行 5．公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈。在晚上觀察不同顏色的彩燈的深度和水面上被照亮的面積，下列說法正確的是（　?。?。 A．紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較小 B．紅燈看起來較深，紅燈照亮的水面面積較小 C．紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較大 D．紅燈看起來較深，紅燈照亮的水面面積較大 6．如圖所示，一束紅光從真空中斜射到一個玻璃圓柱體表面上的P點，則下列說法中正確的是（　?。?。 A．該光線一定能進入圓柱體，且進入后可能先經(jīng)過一次全反射，然后再發(fā)生折射而從圓柱體內(nèi)射出 B．如果換成紫色光，光線可能在P點發(fā)生全反射而不能進入圓柱體 C．如果換成紫色光，光線進入圓柱體后有可能因為連續(xù)發(fā)生全反射而不再射出 D．不論是哪種色光，光線一定能進入圓柱體，而且在進入后第一次射到玻璃和真空的界面時一定能發(fā)生折射 7．一束光從空氣射向折射率為n＝的某種玻璃的表面，如圖所示，i代表入射角，則（　?。?。 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r＝30，光應以i＝45的角度入射 D．當入射角i＝arctan時，反射光線跟入射光線恰好互相垂直 8．如圖所示，水的折射率為n，水面上漂浮著一圓木板，圓木板的中央插著一根大頭針，且在水中部分長為h。若從圓木板側(cè)面看去好像看不到大頭針的頂尖P，則圓木板的面積為__________。 9．如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60。一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB。 （1）求介質(zhì)的折射率。 （2）折射光線中恰好射到M點的光線______（填“能”或“不能”）發(fā)生全反射。 參考答案 1．答案：AC 2．答案：A　解析：根據(jù)折射率定義有，sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知∠1＝45，又∠2＋∠3＝90，解得：。 3．答案：ABC　解析：由臨界角的計算式，得，選項A正確；將代入，得，故v＝csin C，選項B正確；設該單色光的頻率為f，在真空中的波長為λ0，在介質(zhì)中的波長為λ，由波長、頻率、光速的關系得c＝λ0f，v＝λf，故，λ＝λ0sin C，選項C正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時，頻率不發(fā)生變化，選項D錯誤。 4．答案：AC　解析：由幾何知識可知，光線在E點的入射角i＝60，折射角r＝30，由折射定律，A項正確。再由幾何知識，光線到F點時，入射角i′＝30，由折射定律，，所以折射角r′＝60，可知B、D項錯誤，光從空氣進入棱鏡后，波長變小，波速變小，C項正確。 5．答案：D　解析：本題考查視深及光的全反射。設彩燈深度為h，色光折射率為n，則視深為，由于紅光折射率最小，所以紅燈看起來較深。恰好發(fā)生全反射時的光路如圖所示，由知，紅光的臨界角C最大，則紅燈照亮的水面半徑R＝htan C最大，所以紅燈照亮的水面面積S＝πR2也最大。故正確選項為D，A、B、C錯誤。 6．答案：D　解析：由于玻璃的折射率大于真空的折射率，光在P點一定能射入玻璃，射入玻璃的光到達右側(cè)面時的入射角等于P處的折射角，由光路可逆知，光一定能射出玻璃，故D正確。 7．答案：BC　解析：光從空氣射入玻璃時，不會發(fā)生全反射，A錯誤，由折射定律可知，B、C正確。當入射角為arctan時，反射光線跟入射光線的夾角為2arctan，D錯誤，選B、C。 8．答案： 解析：當P點光線射到木板邊緣時恰好發(fā)生全反射，即在空氣中沒有出射光線，則圓板半徑r＝htan C，又由全反射公式，，即，則，面積S＝πr2＝。 9．答案：（1）?。?）不能 解析：（1）由題意畫出光路圖如圖所示，可得入射角i＝60，折射角r＝30，由折射定律可得此介質(zhì)的折射率為。 （2）由題意畫出恰好經(jīng)過M點的折射光線如圖所示，可得出此時射向M點的入射角為30，全反射的臨界角，故不能發(fā)生全反射。