2022-2022学年高中物理第十三章光1光的反射和折射课后检测含解析新人教版选修3-4.doc

1光的反射和折射记一记光的反射和折射知识体系1个概念折射率2个公式n，n2个定律反射定律和折射定律1个实验测定玻璃的折射率 辨一辨1.不是所有的反射现象都遵循反射定律()2发生漫反射时，反射角不等于入射角()3一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化()4折射率大的介质，密度不一定大()5光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的()6光从空气射入水中时，入射角发生变化，折射角和反射角都发生变化()7光由一种介质进入另一种介质时，增大入射角，折射角一定增大，入射角与折射角成正比. ()想一想1.光由真空以相同的入射角射向不同的介质时，折射角是不同的，为什么？提示：因为不同介质对光的折射率不同2光在两种介质的界面发生反射和折射现象时，反射光线、折射光线和入射光线的传播速度是否相同？提示：光在不同介质中的传播速度不同反射光线和入射光线是在同一介质中，故它们两个的传播速度相同；折射光线和入射光线不在同一介质中，故它们两个的传播速度不同3当光从水射入空气发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率，这种说法正确吗？为什么？提示：不正确空气可以作为真空处理，根据折射率的定义可知光从空气射入水发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做水的折射率4有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么？提示：从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉思考感悟：练一练1(多项选择)如下图，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的选项是()AbO不可能是入射光线BaO可能是入射光线CcO可能是入射光线DOb可能是反射光线解析：由于入射角等于反射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线答案：ABD2插入水中的筷子，水里局部从水面斜着看起来是()A向上曲折B向下曲折C没有变化D与水对光线的反射有关，难以确定解析：由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比实际位置浅，那么应向上曲折，A项正确答案：A3一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90，折射光线与反射光线间的夹角为105，那么该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为()A.，c B.，C.，c D.，解析：由反射定律和题意可知，反射角和入射角均为45，折射角为r1804510530，那么折射率n，所以光在该介质中的速度vc，故D项正确答案：D4在测定玻璃的折射率的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心、10 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO的延长线于C点，过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点，过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点，如下图用刻度尺量得OB8.00 cm，CD4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n_.解析：由题图可知sinAOB，sinDOC，OAOCR，根据n知，n1.5.答案：1.5要点一 折射定律1.一条光线从空气射入折射率为的介质中，入射角为45，在界面上入射光的一局部被反射，另一局部被折射，那么反射光线和折射光线的夹角是()A75 B90C105 D120解析：如下图，根据折射定律n，那么sin 2，230，反射光线与折射光线的夹角1804530105，C项正确答案：C2一条光线以40的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一局部被反射，一局部被折射，折射光线与反射光线的夹角可能是()A小于40 B在50100之间C在100140之间 D大于140解析：由n1，得折射角2140，由反射定律得3140，如下图，故折射光线与反射光线的夹角180321402，所以100140，故C项正确答案：C3光线以入射角1从空气射入折射率n的透明介质外表，如下图(1)当入射角145时，求反射光线与折射光线间的夹角.(2)当入射角1为何值时，反射光线与折射光线间的夹角90.解析：设折射角为2，反射角为3，由光路图知18023由反射定律知：3145由折射定律知：n(1)当145时，由得230代入得105.(2)当90时，由得2903901，代入得tan 1，那么1arctan .答案：(1)105(2)arctan要点二 折射率4.假设某一介质的折射率较大，那么()A光由空气射入该介质时折射角较大B光由空气射入该介质时折射角较小C光在该介质中的速度较大D光在该介质中的速度较小解析：由n可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角1共同决定的，故A、B两项错误；由n可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C项错误，D项正确答案：D5光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知()A折射现象的出现说明光的传播需要介质B发生折射现象时光沿曲线传播C折射光与入射光的传播方向总是不同的D发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同解析：光可以在真空中传播，即介质并不是必需的，故A项错误；发生折射现象时光仍沿直线传播，只是一般情况下折射光线与入射光线方向不在同一直线上，故B项错误；当光垂直射到两种不同介质的分界面时，折射光线与入射光线的传播方向是相同的，故C项错误；当光射到两种不同介质的分界面时会发生折射现象，这是因为不同介质对光的(绝对)折射率n不同，即光在不同介质中的传播速度不同，故D项正确答案：D6人造树脂是常用的眼镜镜片材料如下图，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点光线的入射角为30，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.解析：设折射角为，由折射定律知：n由几何关系知：sin 且OP代入数据得n1.5.答案：1.5要点三 实验：测定玻璃的折射率7在用三棱镜测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧垂直白纸插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧垂直白纸插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如下图(1)在此题的图上画出所需的光路；(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，_，在图上标出它们；(3)计算折射率的公式是_解析：(1)如下图，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O.那么光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)过O点作AC面的法线，在所画的图上注明入射角1和折射角2，用量角器量出1和2.(3)n.答案：见解析根底达标1.如下图，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况造成这种现象的原因是()A光的反射 B光的折射C光的直线传播 D小孔成像解析：太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高答案：B2(多项选择)光从空气斜射进入介质中，比值常数，这个常数()A与介质有关B与折射角的大小无关C与入射角的大小无关D与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比解析：介质的折射率与介质有关，与入射角、折射角的大小均无关，A、B、C三项正确，D项错误答案：ABC3(多项选择)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如下图的折射现象()以下结论中正确的选项是()A在水中的传播速度，光束a比光束b大B在水中的传播速度，光束a比光束b小C水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大解析：由公式n，可得折射率nanb，C项正确，D项错误；由v，navb，A项正确，B项错误答案：AC4(多项选择)如下图，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光那么()A玻璃砖对a光的折射率为B玻璃砖对a光的折射率为1.5Cb光的频率比a光的大Db光在玻璃中的传播速度比a光的大解析：由a光的偏折程度比b光的小，可知a光的频率、在玻璃中的折射率均较小，那么a光在玻璃中的传播速度较大，故C项正确，D项错误；根据折射定律a光在玻璃中的折射率n，故A项正确，B项错误答案：AC5井口大小和深度均相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(如图乙所示，水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，那么()A水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星C水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星解析：由于井口边沿的约束，而不能看到更大的范围，据此作出边界光线如下图由图可看出，所以水井中的青蛙觉得井口小些；，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故B项正确，A、C、D三项错误答案：B6现代高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向反射，使标志牌上的字特别醒目这种“回归反光膜是用球体反射元件制成的，如下图，反光膜内均匀分布着直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是()A15B30 C45D60解析：入射光线和出射光线平行，所以光在三个界面上改变了传播方向，光线在玻璃珠的内外表反射时具有对称性，由此可作出光路图如下图由几何关系可知i2r根据折射定律有n由可得i60.答案：D7如下图，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气当出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为.棱镜顶角为，那么计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A. B.C. D.解析：当出射角i和入射角i相等时，由几何知识，作角A的平分线，角平分线过入射光线的延长线和出射光线的反向延长线的交点、两法线的交点，如下图可知12，43而i14由折射率公式nA项正确答案：A8(多项选择)如下图，把由同种材料(玻璃)制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的选项是()A看到A中的字比B中的字高B看到B中的字比A中的字高C看到A、B中的字一样高DA中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时的一样解析：如下图，放在B中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置而放在A中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高答案：AD能力达标9如下图为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出A60，光在真空中的传播速度为c.求：(1)该棱镜材料的折射率；(2)光在棱镜中的传播速度解析：(1)作出完整的光路如下图根据几何关系可知B30，所以60.根据折射定律有n，因为60，所以.A60，故30.再根据折射定律n.(2)光在棱镜中的传播速度vc.答案：(1)(2)c10如下图，半圆玻璃砖的半径R10 cm，折射率为n，直径AB与屏幕垂直并接触于A点，激光a以入射角i30射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现了两个光斑求两个光斑之间的距离L.解析：画出光路图，设折射角为，根据折射定律n，解得60，由几何知识得，OPQ为直角三角形，所以两个光斑PQ之间的距离LPAAQRtan 302Rsin 60解得L cm23.1 cm.答案：23.1 cm11一小孩站在宽6 m的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m的树，树的正下方河底有一块石头，小孩向河面看去，同时看到树顶和石头两者的像且重合假设小孩的眼睛离河面高为1.5 m，如下图，河水的折射率为，试估算河水深度解析：光路如下图，得n，由几何关系得1.5tan 3tan 6，解得tan ，sin ，P点至树所在岸边的距离为3tan 4 m，sin ，由以上几式解得h5.3 m.答案：5.3 m12有人在游泳池边“竖直向下观察池水的深度，池水的视深为h，水的折射率为，那么池水的实际深度为多少？解析：由池底某点P发出的光线，在水中和空气中的光路如下图由于观察者在池边“竖直向下观看，所以光线在水面处的入射角1和折射角2都很小，根据数学知识可知sin 1tan 1sin 2tan 2根据折射定律有n将两式代入式得n解得池水实际深度为Hnhh.答案：h