课时作业(19) 光的全反射与光纤技术（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

课时作业(19)　光的全反射与光纤技术 1．(多选)已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是(　　) A．从玻璃射入水晶　　　　　 B．从水射入二硫化碳 C．从玻璃射入水 D．从水晶射入水 ACD　[发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故A、C、D正确．] 2．如图所示为光线由空气进入全反射玻璃棱镜、再由棱镜射入空气的光路图．下列情况可以发生的是(　　) A　[光线垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A正确．] 3．夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的．景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示．则下列说法正确的是(　　) A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像 B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 C　[当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大；远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象，在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像，这就是海市蜃楼的景象，故选C.] 4．如图所示，一个透明玻璃球的折射率为，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是(　　) A．2　　　　B．3 C．4　　　　D．5 B　[sin ic＝＝，ic＝45°；n＝，θ＝30°.光路图如图所示． 所以共3条射出玻璃球．] 5．(多选)一束光从空气射向折射率为n＝ 的某种玻璃的表面，如图所示，i表示入射角，r表示折射角，则(　　) A．当i>45°时，会发生全反射现象 B．无论入射角i是多大，折射角γ都不会超过45° C．欲使折射角γ＝30°，光线应以i＝45°的角度入射 D．当tan i＝时，反射光线跟入射光线恰好互相垂直 BC　[光从空气(光疏介质)向玻璃(光密介质)中射入时，无论i多大，都不会发生全反射现象；当i＝90°时，由n＝得sin γ＝＝，即γ＝45°，当i变小时，γ变小，即γ≤45°；当γ＝30°时，则sin i＝nsin γ＝，所以i＝45°；当tan i＝时，由n＝＝知，γ＝90°－i，则此时反射光线与折射光线互相垂直．] 6．如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出．以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为(　　) A. B. C. D. B　[玻璃砖转过θ角，法线也转过θ角．则光线的入射角为θ，此时恰好发生全反射，因而临界角ic＝θ. 所以n＝＝.] 7.一足够深的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部中央放一点光源S，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图所示．求： (1)这种液体的折射率； (2)液体表面亮斑的面积． 解析　(1)由于反射光线与折射光线的夹角为105°，入射角i＝30°，则折射角γ＝45°，n＝＝. (2)设亮斑的半径为R，sin ic＝＝，ic＝45°. 所以亮斑的半径R＝H，亮斑面积S＝πR2＝πH2. 答案　(1)　(2)πH2 8．在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(右图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示．有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为(　　) A．r　　　　B．1.5r C．2r　　　　D．2.5r C　[因为n＝1.5，根据sin ic＝可知临界角ic＜60°.由题意光束第一次射到圆锥侧面上的入射角为60°，大于临界角，所以光路如图所示， 左侧光线在圆锥面A点发生全反射，在△OAB中，OB＝r，∠AOB＝60°，利用几何关系可求得AB＝r，在△ABC中，∠ACB＝30°，利用几何关系可求得 BC＝3r，由此可知光束在桌面上形成的光斑半径为R＝BC－BO＝2r，C正确．] 9．(多选)如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径．M点是玻璃的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30