河北省高考物理一轮总复习-光学--光的折射-全折射-旧人教版.pptx

第第68讲光的折射全折射讲光的折射全折射自主自主夯实基础夯实基础自主预习轻松过关自主预习轻松过关名师点金名师点金本讲主要讲述光的折射现象和折射定律本讲主要讲述光的折射现象和折射定律.并学会用来解释并学会用来解释一些折射现象和进行有关折射问题的计算一些折射现象和进行有关折射问题的计算.光的折射、全反射光的折射、全反射和色散现象是本单元的重点，也是高考中的热点和色散现象是本单元的重点，也是高考中的热点.在解题时要在解题时要注意画光路图和结合几何知识求解注意画光路图和结合几何知识求解.知识梳理知识梳理一、光的折射一、光的折射1.1.光的折射：当光从一种介质射入到另一种介质时，一光的折射：当光从一种介质射入到另一种介质时，一部分光进入到后一种介质中去，并且改变了原来的传播方向，部分光进入到后一种介质中去，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫做光的折射这种现象叫做光的折射.2.光的折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平光的折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，并且分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的面内，并且分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦成正弦成正比正比.如果用如果用n表示比例系数，则有表示比例系数，则有.3.折射率：光从真空射到某介质表面发生折射的时候，折射率：光从真空射到某介质表面发生折射的时候，入跟之比入跟之比n，叫做这种介质的，叫做这种介质的折射率，即折射率，即.4.折射率跟光速的关系：折射率跟光速的关系：.c表示真空中的光速，表示真空中的光速，v表示介质中的光速，由于表示介质中的光速，由于cv,所所以以 n1.5.在折射现象中光路是可逆的在折射现象中光路是可逆的.6.视深问题的解决方法视深问题的解决方法人眼看透明物质内部某物点的像点离界面的距离，在中人眼看透明物质内部某物点的像点离界面的距离，在中学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察学阶段，一般都是沿着界面的法线方向去观察.这样，视深和这样，视深和实深之间存在简单的关系：实深之间存在简单的关系：其中其中n n为介质的折射率，为介质的折射率，且要求从光疏向光密介质方向看且要求从光疏向光密介质方向看.二、全反射二、全反射1.光疏介质与光密介质：两种介质相比较光疏介质与光密介质：两种介质相比较，折射率，折射率大大的的介质叫光密介质，折射率介质叫光密介质，折射率小小的介质叫光疏介质的介质叫光疏介质.2.全反射：光从光密介质射入光疏介质时，在界面处一全反射：光从光密介质射入光疏介质时，在界面处一部分光被反射回原介质中，另一部分光被折射到另一种介质部分光被反射回原介质中，另一部分光被折射到另一种介质中；随着入射角的增大，折射角逐渐增大，且折射光线越来中；随着入射角的增大，折射角逐渐增大，且折射光线越来越越弱弱，反射光线越来越，反射光线越来越强强；当入射角增大到某一角度，使折；当入射角增大到某一角度，使折射角达到射角达到90时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射现象叫做全反射.3.发生全反射的条件发生全反射的条件(1)光从光从光密光密介质射向介质射向光疏光疏介质介质.(2)入射角入射角大于大于或或等于等于临界角临界角.4.光从介质射向真空时，发生全反射的临界角的计算公光从介质射向真空时，发生全反射的临界角的计算公式为式为5.全反射的应用：全反射棱镜、光纤通信等全反射的应用：全反射棱镜、光纤通信等.三、光的色散三、光的色散白光通过棱镜后在光屏上形成彩色光带的现象，称为光白光通过棱镜后在光屏上形成彩色光带的现象，称为光的色散的色散.光的色散现象表明：光的色散现象表明：1.白光是由各种单色光组成的复色光白光是由各种单色光组成的复色光.2.不同颜色的光以同一入射角从真空射入同种介质时折不同颜色的光以同一入射角从真空射入同种介质时折射角各不相同，红光的折射角最大，紫光的折射角最小射角各不相同，红光的折射角最大，紫光的折射角最小.由此可知，同一种介质对各种色光的折射率不同，对红光的由此可知，同一种介质对各种色光的折射率不同，对红光的折射率最折射率最小小，对紫光的折射率最，对紫光的折射率最大大.3.由上述内容结合公式由上述内容结合公式 可知，各种色光在同种介质可知，各种色光在同种介质中的传播速度是不相同的中的传播速度是不相同的,红光的传播速度最红光的传播速度最大大，紫光的传播，紫光的传播速度最速度最小小.基础自测基础自测1.（2009年武汉年武汉4月调研）月调研）一束白光从顶角为一束白光从顶角为的三棱镜的的三棱镜的AB边以较大的入射角边以较大的入射角i射入并通射入并通过三棱镜后，在屏过三棱镜后，在屏P上可得到彩上可得到彩色光带，如图色光带，如图68-1所示所示.在入射在入射角角i逐渐减小到零的过程中，逐渐减小到零的过程中，屏上的彩色光带先后全部消失，则（）屏上的彩色光带先后全部消失，则（）图图68-1A.红光最先消失，紫光最后消失红光最先消失，紫光最后消失B.紫光最先消失，红光最后消失紫光最先消失，红光最后消失C.紫光最先消失，黄光最后消失紫光最先消失，黄光最后消失D.红光最先消失，黄光最后消失红光最先消失，黄光最后消失【解析解析】作出白光的折射光路图，如图作出白光的折射光路图，如图68-1所示所示.由图可由图可看出，白光从看出，白光从AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面一侧面AC时的入射角较大，且紫光的折射率最大，临界角最时的入射角较大，且紫光的折射率最大，临界角最小；红光从小；红光从AB面射入玻璃后，偏折最小，到达另一侧面入射面射入玻璃后，偏折最小，到达另一侧面入射角较小，且红光折射率最小，临界角最大角较小，且红光折射率最小，临界角最大.所以紫光首先达到所以紫光首先达到临界角，最先消失；红光最后达到临界角，最后消失，所以临界角，最先消失；红光最后达到临界角，最后消失，所以选项选项B正确正确.【答案答案】B 2.(2008年重庆理综卷年重庆理综卷)如如图图68-2甲所示是一个圆柱体甲所示是一个圆柱体棱镜的截面图棱镜的截面图,图中图中E、F、G、H将半径将半径OM分成分成5等份等份,虚线虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行平行于半径于半径ON,ON边可吸收到达边可吸收到达其上的所有光线其上的所有光线.已知该棱镜已知该棱镜图图68-2甲甲的折射率的折射率 ,若平行光束垂直入射并覆盖若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线（）则光线（）A.不能从圆弧不能从圆弧NF1射出射出B.只能从圆弧只能从圆弧NG1射出射出C.能从圆弧能从圆弧G1H1射出射出D.能从圆弧能从圆弧H1M射出射出【解析解析】图图68-2乙乙设全反射临界角为设全反射临界角为C,有有:，由，由图图68-2乙可知乙可知,沿沿GG1射射入的光线入的光线,入射角恰为全入射角恰为全反射的临界角反射的临界角,GG1右侧右侧图图68-2乙乙光线的入射角均大于光线的入射角均大于C，光线只能从圆弧，光线只能从圆弧NG1射出射出,只有选项只有选项B正确正确.【答案答案】B3.（2009年江苏连云港一模）年江苏连云港一模）光线光线以入射角以入射角i从空气从空气射向射向折射率折射率 的透明介质表面的透明介质表面,如图如图68-3所示所示.(1)当入射角当入射角i=45时时,求反射求反射光线与折射光线间的夹角光线与折射光线间的夹角.(2)当入射角当入射角i为何值时为何值时,反射光反射光线与折射光线间的夹角线与折射光线间的夹角=90.【解析解析】(1)设折射角为设折射角为r,由折由折射定律得：射定律得：，解得，解得:r=30由题意可知由题意可知i=i=45，解得，解得:=180-45-30=105.(2)因为因为i+r=90，故，故sin r=sin(90-i)=cos i由折射定律得由折射定律得:tan i=,i=arctan.【答案答案】（1）105（2）arctan 图图68-3创新创新方法探究提炼方法探究提炼方法展示技巧题型方法展示技巧题型题型方法题型方法一、折射现象的分析方法一、折射现象的分析方法例例1(2007年江苏物理卷年江苏物理卷)如如图图68-4甲所示，巡查员站立于一空甲所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况安全情况.已知池宽为已知池宽为L，照明灯到，照明灯到池底的距离为池底的距离为H.若保持照明光束方若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，向不变，向贮液池中注入某种液体，图图68-4甲甲 当液面高为时，池底的光斑距离出液口当液面高为时，池底的光斑距离出液口.(1)试求当液面高为试求当液面高为H时，池底的光斑到出液口的距离时，池底的光斑到出液口的距离x.(2)控制出液口缓慢地排出液体，使液面以控制出液口缓慢地排出液体，使液面以vh的速率匀速的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率下降，试求池底的光斑移动的速率vx.【解析解析】（1）如图）如图68-4乙所示，由几何关系可知：乙所示，由几何关系可知：由折射定律可知：由折射定律可知：代入代入,得：得：,再代入再代入h=H，解得：，解得：x=.图图68-4乙乙(2)设经时间设经时间t,则液面下降了则液面下降了vht,此时此时光斑移动的距离为：光斑移动的距离为：vxt=x-x=即即 ,.【答案答案】(1)(2)【点评点评】本题是实际生活中的光学问题，应画出光路图，本题是实际生活中的光学问题，应画出光路图，然后转化为几何问题求解然后转化为几何问题求解.方法概述方法概述分析光的折射问题的步骤如下：分析光的折射问题的步骤如下：（1）依据题意正确画出光路图；）依据题意正确画出光路图；（2）利用几何关系，找出入射角、折射角；）利用几何关系，找出入射角、折射角；（3）应用折射定律求解）应用折射定律求解.其中，正确画出光路图、法线其中，正确画出光路图、法线,并确定好入射角、折射角并确定好入射角、折射角是解题的关键是解题的关键.二、不同频率（颜色）的光在同一介质中，折射率、传二、不同频率（颜色）的光在同一介质中，折射率、传播速度及临界角的关系播速度及临界角的关系例例2(2006年重庆理综卷年重庆理综卷)OMN为玻璃等腰三棱镜的为玻璃等腰三棱镜的横截面横截面.a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜面两束可见单色光从空气垂直射入棱镜面MN，在，在棱镜侧面棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图上反射和折射的情况如图68-5所示所示.由此可由此可知（）知（）A.棱镜内棱镜内a光的传播速度比光的传播速度比b光的小光的小B.棱镜内棱镜内a光的传播速度比光的传播速度比b光的大光的大C.a光的频率比光的频率比b光的高光的高D.a光的波长比光的波长比b光的长光的长图图68-5【解析解析】a、b两束光射在两束光射在OM、ON上的入射角相等上的入射角相等.而而a光没有发生全反射，光没有发生全反射，b光发生全反射，说明光发生全反射，说明a光的折射率小于光的折射率小于b光的折射率，即光的折射率，即nanb,fafb,故选项故选项C错误；棱镜内光的传错误；棱镜内光的传播速度播速度,vavb,故选项故选项A错误、错误、B正确；正确；c=f,ab；故选项故选项D正确正确.【答案答案】BD【点评点评】不同介质对同一种光的折射率不同；同一种介不同介质对同一种光的折射率不同；同一种介质对不同频率的光的折射率也不同，对频率大的光折射率大质对不同频率的光的折射率也不同，对频率大的光折射率大.光从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长发生光从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长发生变化变化.方法概述方法概述1.对于折射率，可以从几何光学和物理光学两方面描绘，对于折射率，可以从几何光学和物理光学两方面描绘，即即,n是沟通几何光学和物理光学的桥梁是沟通几何光学和物理光学的桥梁.2.不不同同频频率率（颜颜色色）的的光光在在同同一一种种介介质质中中，折折射射率率、传传播播速速度度、波波长长、临临界界角角间间的的关关系系一一直直是是高高考考的的热热点点问问题题.要要理理解解和和确确定定这这些些关关系系可可从从三三棱棱镜镜对对光光的的色色散散入入手手，从从色色散散中中由由红光到紫光的排列顺序和偏折角，就可确定同种介质对不红光到紫光的排列顺序和偏折角，就可确定同种介质对不同颜色（频率）的光的折射关系，再由同颜色（频率）的光的折射关系，再由 ，等公式，就能确定光速、波长、临界角间的关系等公式，就能确定光速、波长、临界角间的关系.三三、人人正正对对界界面面观观察察介介质质中中的的物物体体，看看到到的的深深度度（视视深深）与实际深度的关系与实际深度的关系例例3人人在在水水面面上上观观察察正正下下方方水水中中的的红红、橙橙、黄黄、绿绿、蓝蓝、靛靛、紫紫七七种种颜颜色色的的小小彩彩灯灯，看看到到它它们们是是在在水水面面下下同同一一深深处处排排成一行成一行.则下列判断正确的是（则下列判断正确的是（）A.紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些B.紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置浅些紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置浅些C.红色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些红色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些D.红色灯的实际位置最深，且比看到的位置浅些红色灯的实际位置最深，且比看到的位置浅些【解析解析】人在水面上看到的人在水面上看到的彩灯是它们在水面下的像，小彩彩灯是它们在水面下的像，小彩灯灯S发出的光经水面折射光路如发出的光经水面折射光路如图所示图所示.图中像图中像S的位置在实际位的位置在实际位置的上方，且折射率越大，像点置的上方，且折射率越大，像点S比比S点向上移动的距离越大点向上移动的距离越大.由于紫光的折射率最大由于紫光的折射率最大,所以紫所以紫光灯看到的深度（视深）与实际深度相差最多光灯看到的深度（视深）与实际深度相差最多.选项选项A正确正确.【答案答案】A【点评点评】正确画出光源发出的光经水面折射成像的光路正确画出光源发出的光经水面折射成像的光路图，并根据不同颜色光的折射率不同，来确定像的位置不同图，并根据不同颜色光的折射率不同，来确定像的位置不同是解决本题的关键是解决本题的关键.方法概述方法概述1.人正对界面观察介质中的物体人正对界面观察介质中的物体,看到的深度看到的深度(视深视深)h跟实跟实际深度际深度H的关系是的关系是2.如果从折射率为如果从折射率为n的介质中观察正上方距液面高为的介质中观察正上方距液面高为H的的物体物体,同理可得同理可得h=nH（h为视高）为视高）.利用视深、视高公式，不仅可以简捷地测定介质的折射利用视深、视高公式，不仅可以简捷地测定介质的折射率，也可以方便地分析和解决与视深和视高相关的问题率，也可以方便地分析和解决与视深和视高相关的问题.四、全反射现象的有关问题四、全反射现象的有关问题例例4一束光线从折射率为一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为面上的入射角为45，图，图68-6中的四个光路图中，正确的是（中的四个光路图中，正确的是（）图图68-6【解析解析】由题意知，玻璃的临界角由题意知，玻璃的临界角45，故该，故该入射光在界面将发生全反射，选项入射光在界面将发生全反射，选项A正确正确.【答案答案】A方法概述方法概述在几何光学的问题中在几何光学的问题中,若光线从光密介质射向光疏介质若光线从光密介质射向光疏介质时时,要考虑到是否发生全反射的问题，这是解决此类问题的关键要考虑到是否发生全反射的问题，这是解决此类问题的关键.必要时要利用所给出的几何图形的特点必要时要利用所给出的几何图形的特点.体验成功体验成功1.（2009年全国理综卷年全国理综卷）一玻一玻璃砖横截面如图璃砖横截面如图68-7所示，其中所示，其中ABC为直角三角形（为直角三角形（AC边未画出），边未画出），AB为直角边，为直角边，ABC=45;ADC为一圆为一圆图图68-7弧，其圆心在弧，其圆心在BC边的中点边的中点.此玻璃的折射率为此玻璃的折射率为1.5.P 为一贴近为一贴近玻璃砖放置的、与玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏垂直的光屏.若一束宽度与若一束宽度与AB边长度相边长度相等的平行光从等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则边垂直射入玻璃砖，则()A.从从BC边折射出一束宽度与边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光边长度相等的平行光B.屏上有一亮区，其宽度小于屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度边的长度C.屏上有一亮区，其宽度等于屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大渐变小然后逐渐变大【解解析析】本本题题考考查查光光的的折折射射和和全全反反射射.宽宽为为AB的的平平行行光光进入到玻璃中直接射到进入到玻璃中直接射到BC面，入射角为面，入射角为45临界角临界角所所以以在在BC面面上上发发生生全全反反射射,仍仍然然以以宽宽度度大大小小为为AB长长度度的的竖竖直直向向下下的的平平行行光光射射到到AC圆圆弧弧面面上上.根根据据几几何何关关系系可得到在屏上的亮区宽度小于可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度，选项的长度，选项B、D正确正确.【答案答案】BD2.(2009年四川理综卷年四川理综卷)如图如图68-8甲甲所示，空气中有一横截面为半圆环的所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆，外圆半径为半径为R，.现有一束单色光垂现有一束单色光垂直于水平端面直于水平端面A射入透明柱体，只经过射入透明柱体，只经过图图68-8甲甲两次全反射就垂直于水平端面两次全反射就垂直于水平端面B射出射出.设透明柱体的折射率为设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为，若真空中的光速为c，则，则（）（）A.n可能为可能为B.n可能为可能为2C.t可能为可能为 D.t可能为可能为 【解析解析】图图68-8乙只经过两次全反射乙只经过两次全反射,可知第一次入射角可知第一次入射角为为45，反射光路图如图，反射光路图如图68-8乙所示乙所示.根据全反射可知临根据全反射可知临界角界角C45，再根据，再根据可知可知n；光在透明柱体；光在透明柱体中运动的路程中运动的路程L=4r，运动时，运动时间，则间，则t，选项选项C、D均错误均错误.图图68-8乙乙【答案答案】AB3.（2009年浙江理综卷）年浙江理综卷）如如 图图68-9所示，有一束平行于等边三棱镜截面所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向的单色光从空气射向E点，并并偏点，并并偏折到折到F点点.已知入射方向与边已知入射方向与边AB的夹角的夹角=30，E、F分别为边分别为边AB、BC的中点，则的中点，则()A该棱镜的折射率为该棱镜的折射率为图图68-9B光在光在F点发生全反射点发生全反射C光从空气进入棱镜，波长变小光从空气进入棱镜，波长变小D从从F点出射的光束与入射到点出射的光束与入射到E点的光束平行点的光束平行【解解析析】在在E点点作作出出法法线线可可知知入入射射角角为为60，折折射射角角为为30，折折射射率率为为；由由光光路路的的可可逆逆性性可可知知，在在BC边边上上的的入入射射角角小小于于临临界界角角，不不会会发发生生全全反反射射，选选项项B错错误误；由由公公式式，可可知知选选项项C正正确确；三三棱棱镜镜两两次次折折射射使使得得光光线线都都向向底底边边偏偏折折，不会与入射不会与入射到到E点的光束平行，故选项点的光束平行，故选项D错误错误.【答案答案】AC4.（2009年辽宁大连测试）年辽宁大连测试）如图如图68-10所示，所示，ABCD是两是两面平行的透明玻璃砖，面平行的透明玻璃砖，AB面和面和CD面平行，它们分别是玻璃面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面和空气的界面，设为界面和界面和界面.光线从界面光线从界面射入玻璃砖，射入玻璃砖，再从界面再从界面射出，回到空气中射出，回到空气中.如果改变光到达界面如果改变光到达界面时时的入射角，则（）的入射角，则（）A.只要入射角足够大，光线在只要入射角足够大，光线在界面界面上可能发生全反射现象上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大，光线在只要入射角足够大，光线在界面界面上可能发生全反射现象上可能发生全反射现象C.不管入射角多大，光线在界不管入射角多大，光线在界面面上都不可能发生全反射现象上都不可能发生全反射现象图图68-10D.不管入射角多大，光线在界面不管入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反上都不可能发生全反射现象射现象【解解析析】在在界界面面上上光光由由空空气气中中进进入入玻玻璃璃砖砖，是是由由光光疏疏介介质质进进入入光光密密介介质质，不不管管入入射射角角多多大大，都都不不发发生生全全反反射射现现象象，则则选选项项C正正确确；在在界界面面上上光光由由玻玻璃璃进进入入空空气气，是是由由光光密密介介质质进入光疏介质进入光疏介质.但是，由于界面但是，由于界面和界面和界面平行，光由界面平行，光由界面进入玻璃后再达到界面进入玻璃后再达到界面，在界面，在界面上的入射角等于在界面上的入射角等于在界面上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，故选项全反射现象，故选项D也正确也正确.【答案答案】CD5.(2008年全国理综卷年全国理综卷)一束由红、蓝两单色光组成的光一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下射入，穿过玻璃砖自下表面射出表面射出.已知该玻璃对红光的折射率为已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为过玻璃砖所用的时间分别为t1和和t2，则在，则在从从0逐渐增大至逐渐增大至90的过程中（）的过程中（）A.t1始终大于始终大于t2 B.t1始终小于始终小于t2C.t1先大于后小于先大于后小于t2 D.t1先小于后大于先小于后大于t2【解析解析】如图所示，如图所示，联立解得联立解得：由题意可知，红光、蓝光的入射角由题意可知，红光、蓝光的入射角相同，但折射角相同，但折射角r红红r蓝蓝，sin 2r红红sin 2r蓝蓝，所以，所以t1t2，故选项，故选项B正确，选项正确，选项A、C、D错误错误.【答案答案】B金典金典预测演练预测演练经典创新展望高考经典创新展望高考1.某台钟钟面上没有数字，只有刻度线某台钟钟面上没有数字，只有刻度线.图示是从平面镜图示是从平面镜里面看到的钟的像，则此时指针里面看到的钟的像，则此时指针指的时刻是（）指的时刻是（）A1点点20分分B11点点20分分C10点点40分分D10点点20分分【答案答案】C2.在没有月光的夜晚，一个池面较大的水池底部中央有在没有月光的夜晚，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯（可看做点光源），小鱼在水中游动，小鸟在水面上一盏灯（可看做点光源），小鱼在水中游动，小鸟在水面上飞翔飞翔.设水清澈且水面平静，则下列说法正确的是（）设水清澈且水面平静，则下列说法正确的是（）A.小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是暗的，周围是亮的是暗的，周围是亮的B.小鱼向上方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域小鱼向上方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的是亮的，周围是暗的C.小鱼向上方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与小鱼向上方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鱼的位置无关鱼的位置无关D.小鸟向下方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与小鸟向下方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鸟的位置无关鸟的位置无关【解析解析】小鸟、小鱼看到的都是灯的像，而不是圆形区小鸟、小鱼看到的都是灯的像，而不是圆形区域；小鱼看到的是反射成像，像与物以反射面为对称面，像域；小鱼看到的是反射成像，像与物以反射面为对称面，像的位置与小鱼的位置无关；小鸟看到的是折射成像，像的位的位置与小鱼的位置无关；小鸟看到的是折射成像，像的位置与小鸟的位置有关置与小鸟的位置有关.【答案答案】C3.一人从街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子一人从街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子刚好在自己脚下刚好在自己脚下.如果此人以不变的速度朝前走，则他头部的如果此人以不变的速度朝前走，则他头部的影子相对于地的运动情况是（）影子相对于地的运动情况是（）A.匀速直线运动匀速直线运动B.匀加速直线运动匀加速直线运动C.变加速直线运动变加速直线运动D.无法确定无法确定【解析解析】设灯高设灯高为为H，人高为，人高为h，如图所示，如图所示.人以速度人以速度v从从O点经任意时间点经任意时间t到达位置到达位置A处，即处，即OA=vt.由光的直线传播知由光的直线传播知头影在图示头影在图示B处，由几何知识得：处，由几何知识得：故头影的速度为：故头影的速度为：因为因为H、h、v都是确定的，故都是确定的，故v 亦亦是确定的是确定的.即头影的即头影的运动就是匀速直线运动运动就是匀速直线运动.【答案答案】A4.一光线以一光线以30的入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面的入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为上，它的反射光线与折射光线的夹角为90，则这块玻璃的折，则这块玻璃的折射率为（）射率为（）A.0.866B.1.732C.1.414D.1.500【解析解析】作出反射和折射的作出反射和折射的光路图如图所示光路图如图所示.1为玻璃中为玻璃中的入射角，的入射角，1为反射角，为反射角，2为空气中的折射角为空气中的折射角.根据折射率的根据折射率的定义和光路可逆原理可求解定义和光路可逆原理可求解.由光的反射定律可得：由光的反射定律可得：1=1=30由几何知识得：由几何知识得：2+1=180-90=90则则2=90-1=60光从光从AO入射后从入射后从OC折射出，根据光路可逆原理，如果折射出，根据光路可逆原理，如果光从光从CO入射一定从入射一定从OA折射，这时空气中的入射角折射，这时空气中的入射角2,玻璃中玻璃中的折射角为的折射角为1,所以有所以有：【答案答案】B5.为了连续改变反射光的方为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射镜面组成之一是旋转由许多反射镜面组成的多面体棱镜（简称镜鼓）的多面体棱镜（简称镜鼓）.如图如图所示所示.当激光束以固定方向入射到当激光束以固定方向入射到镜鼓的一个反射面上时，由于反射镜绕垂直轴旋转，反射光镜鼓的一个反射面上时，由于反射镜绕垂直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线就可在屏幕上扫出一条水平线.依此，每块反射镜都将轮流扫依此，每块反射镜都将轮流扫描一次描一次.如果要求扫描的范围如果要求扫描的范围=45且每秒钟扫描且每秒钟扫描48次，那么次，那么镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为（）镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为（）A.8，360 r/min B.16，180 r/minC.16，360 r/minD.32，180 r/min【解解析析】每每块块反反射射镜镜转转过过的的角角度度,其其镜镜面面数数目目，转速转速.【答案答案】B6.酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之处的地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能距离之处的地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面水面”时，它也随你时，它也随你的靠近而后退的靠近而后退.对此现象对此现象,下列解释正确的是下列解释正确的是()A.同沙漠蜃景具有相同的原理，是由于光的全反射造成同沙漠蜃景具有相同的原理，是由于光的全反射造成的的B.“水面水面”不存在，是由于人们酷热难耐而产生的幻觉不存在，是由于人们酷热难耐而产生的幻觉C.太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近公路的空气密度越小，有些光线发生全反射公路的空气密度越小，有些光线发生全反射D.太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近公路的空气密度越大，有些光线发生全反射公路的空气密度越大，有些光线发生全反射【解析解析】越越靠近柏油路面空气靠近柏油路面空气温度越高，空气密度越小，有些光温度越高，空气密度越小，有些光线发生如图所示的全反射线发生如图所示的全反射.【答案答案】AC7.如如图图甲甲所所示示,有有两两束束细细平平行行单单色色光光a、b射射向向空空气气中中上上下下表表面面平平行行的的玻玻璃璃砖砖的的上上表表面面.已已知知玻玻璃璃砖砖足足够够大大,不不需需考考虑虑光光到到达玻璃砖侧面的折射和反射达玻璃砖侧面的折射和反射.若玻璃砖对单色光若玻璃砖对单色光a的折射率的折射率小于对单色光小于对单色光b的折射率的折射率,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.在玻璃砖中，在玻璃砖中，a光比光比b光的速度小光的速度小B.两光束在玻璃砖中仍然是平行的两光束在玻璃砖中仍然是平行的C.从玻璃砖的下表面射出后从玻璃砖的下表面射出后,两光束两光束之间的距离一定比入射前的要小之间的距离一定比入射前的要小D.无论增大或减小两光束入射到玻无论增大或减小两光束入射到玻甲甲璃砖上表面的入射角璃砖上表面的入射角,两光束最终都能从玻璃砖的下表面射出两光束最终都能从玻璃砖的下表面射出【解析解析】a、b两两束光穿过玻璃的可能束光穿过玻璃的可能光路如图乙、丙所光路如图乙、丙所示，故选项示，故选项D正确正确.乙丙乙丙【答案答案】D8.如图所示，半圆形玻璃砖如图所示，半圆形玻璃砖的半径为的半径为R，一细束白光从，一细束白光从Q点点垂直于直径垂直于直径MN的方向射入半圆的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏出后，打到光屏P上，得到由红上，得到由红到紫的彩色光带到紫的彩色光带.已知已知.如如果保持入射光线和屏的位置不变，果保持入射光线和屏的位置不变，只只使使半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖沿沿直直径径方方向向向向上上或或向向下下移移动动，移移动动的的距距离离小于小于,则（）则（）A.在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失B.在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失C.在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失D.在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失【解析解析】一一细束白光细束白光从从Q点以垂直于直径点以垂直于直径MN的方向射的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，上，得到由红到紫的彩色光带得到由红到紫的彩色光带.当半圆形玻璃砖向上移动的过程中，当半圆形玻璃砖向上移动的过程中，入射角减小，入射角减小，不会发生全反射不会发生全反射现象，所以屏上光线不会消失，现象，所以屏上光线不会消失，故选项故选项A、B错误；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射角错误；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射角增大，最先消失的是临界角小的，即紫光，故选项增大，最先消失的是临界角小的，即紫光，故选项D正确正确.【答案答案】D9.某液体的折射率为某液体的折射率为，距液面深，距液面深h处有一个点光源，站处有一个点光源，站在旁边的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的直径为在旁边的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的直径为()A.2B.C.D.h【解析解析】岸上的人看到水岸上的人看到水面被照亮是因为光线从水中射面被照亮是因为光线从水中射出后进入了人的眼睛出后进入了人的眼睛.光线在水光线在水面上发生了折射面上发生了折射,如图所示如图所示.设光设光线线OAOA在界面上恰好发生全反射，在界面上恰好发生全反射，则，可知则，可知C=45，由几何关系可知：，由几何关系可知：解得：解得：r=htan C=h故其直径故其直径d=2r=2h.【答案答案】A10.地球与太阳之间的距离比地球的半径大得多，可认为地球与太阳之间的距离比地球的半径大得多，可认为射到地球的太阳光为平行光射到地球的太阳光为平行光.假设地球表面没有大气层，那么，假设地球表面没有大气层，那么，太阳照亮地球的范围比有大气层时太阳照亮地球的范围太阳照亮地球的范围比有大气层时太阳照亮地球的范围(不考不考虑地球大气层的变化虑地球大气层的变化)()A.大大B.小小 C.不变不变D.条件不足，无法确定条件不足，无法确定【解析解析】如图所示，假设地球周围如图所示，假设地球周围没有大气层，则太阳光只能照亮图中双没有大气层，则太阳光只能照亮图中双箭头直线所示的区域当地球表面存在箭头直线所示的区域当地球表面存在大气层时，由于空气的折射率大于大气层时，由于空气的折射率大于1，且，且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，相当于太阳光离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，相当于太阳光从光疏介质进入光密介质，肯定要发生折射，作出其光路图从光疏介质进入光密介质，肯定要发生折射，作出其光路图如图中的单如图中的单箭头折线所示箭头折线所示显而易见，地球表面没有大气层显而易见，地球表面没有大气层时，太阳光照亮地球的范围比有大气层时照亮地球的范围要时，太阳光照亮地球的范围比有大气层时照亮地球的范围要小一些，故选项小一些，故选项B正确正确【答案答案】B11.图示为一测量微小位移的装置图示为一测量微小位移的装置.光线从放在刻度尺后面的发光体光线从放在刻度尺后面的发光体P发出发出,垂直射向平面镜垂直射向平面镜M上，再反射到刻度尺上，再反射到刻度尺上，刻度尺距镜面的距离上，刻度尺距镜面的距离CO=1 m.当使当使平面镜绕平面镜绕O旋转一微小角度旋转一微小角度后，反射光后，反射光线射到刻度尺的线射到刻度尺的N处处.已知已知CN=2cm，求，求镜面上离点镜面上离点O为为5 cm的的A点向上移动的距离点向上移动的距离AA.【解析解析】平面镜转平面镜转过过角时反射光线转过角时反射光线转过2角，即角，即CON=2,CN=COtan 2又又2=100tan 2,解得：解得：=3812AA=OAsin=5sin 3812 cm=0.05 cm.【答案答案】0.05 cm12.如图甲所示，直角玻璃棱镜中如图甲所示，直角玻璃棱镜中A=70，入射光线垂，入射光线垂直于直于AC面，求光线从棱镜第一次射入空气中的折射角，并作面，求光线从棱镜第一次射入空气中的折射角，并作光路图光路图.(已知玻璃的折射率为已知玻璃的折射率为 )甲甲【解析解析】作出光路作出光路图图如图乙所示，光第一次射到如图乙所示，光第一次射到AB面上时，入射角面上时，入射角1=70，发生全反射；再射到，发生全反射；再射到BC面面上时，入射角上时，入射角2=50，大，大乙乙于临界角，发生全反射；再射到于临界角，发生全反射；再射到AB面上时，入射角面上时，入射角3=30,发生折射发生折射.根据可知折射角根据可知折射角4=45.【答案答案】第一空气时的折射角为第一空气时的折射角为45光路图如图乙所示次光路图如图乙所示次射入射入13.如图甲所示，透明介质球的球心如图甲所示，透明介质球的球心位于位于O点，半径为点，半径为R，光线，光线DC平行于直径平行于直径AOB射到介质球的射到介质球的C点，点，DC与与AB的距的距离离甲甲若若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，作出光路图，界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，作出光路图，并算出介质球的折射率并算出介质球的折射率.【解析解析】光路如图乙所示，光线经反射后到达介质与空光路如图乙所示，光线经反射后到达介质与空气的界面时，