第三节光的全反射及光纤技术知识点题库

华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是（）

A . 内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B . 内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C . 波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D . 频率越大的光在光纤中传播的速度越大

红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则（）

A . 绿光也一定能发生全反射 B . 红光也一定能发生全反射 C . 红、绿光都能发生全反射 D . 红、绿光都不能发生全反射

一束平行单色光从真空射向一块半圆形的玻璃块，入射方向垂直直径平面，如图，已知该玻璃的折射率为2，下列判断中正确的是( )

A . 所有光线都能通过玻璃块 B . 只有距圆心两侧R/2范围内的光线才能通过玻璃块 C . 只有距圆心两侧R/2范围内的光线不能通过玻璃块 D . 所有光线都不能通过玻璃块

如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．（1）则该玻璃棒的折射率n=．（2）若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时 (填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．

如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该单色光的折射率为 $\text{[math]}$ ，玻璃对该单色光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度为2d．求：

（1）该单色光在玻璃和水中传播的速度
（2）水面形成的圆形光斑的半径（不考虑两个界面处的反射光线）

一复色光中只含有a、b两种单色光，用该复色光照射一竖直理想透明薄膜（膜层厚度从零开始，上薄下厚）时，得到如图甲所示的干涉图样．若用此复色光通过玻璃半球射向空气时，下列四个光路图中可能符合实际情况的是（）

A .

B .

C .

D .

如图所示，上、下表面平行的玻璃砖置于空气中，一束复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a、b两束平行单色光．下列说法中正确的是（）

A . 在玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角 B . 在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度 C . 要让这一束复合光中的a光和b光都发生明显的衍射现象，缝的宽度必须小于a光的波长 D . 用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹的间距比b光的宽

打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切割在θ₁＜θ＜θ₂的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况），则下列判断正确的是（）

A . 若θ＞θ₂ ，光线一定在OP边发生全反射 B . 若θ＞θ₂ ，光线会从OQ边射出 C . 若θ＜θ₁光线会从OQ边射出 D . 若θ＜θ₁光线会在OP边发生全反射

一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30°，斜边AB=a，棱镜材料的折射率为n= $\text{[math]}$ ．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜，求其射出的点的位置（不考虑光线沿原来路线返回的情况）．

下列四个图片均来自课本中的实验、仪器、实际应用，相应的现象、原理及应用的说法相一致的是()

A . 甲图“水流导光”的原理是光的全反射 B . 乙图“CT”是利用 $\text{[math]}$ 射线能够穿透物质来检查人体内部器官 C . 丙图“灯泡发光”是学生电源中交流或直流通过变压器的互感现象 D . 丁图“环流器”是仪器利用磁场来约束参加反应的物质 $\text{[math]}$ 等离子体 $\text{[math]}$

如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，直径MN，一细束白光从Q点垂直于直径MN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P上，得到由红到紫的彩色光带。已知QM=R/2。如果保持人射光线和屏的位置不变，只使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于R/2，则有（）

A . 半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失 B . 半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失 C . 半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失 D . 半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失

一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30^o ，斜边AB＝a．棱镜材料的折射率为n= $\text{[math]}$ ．在此截面所在的平面内，一条光线以45^o的入射角从AC边的中点M射入棱镜，画出光路图并求射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）．

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如图所示，平行玻璃砖底面镀银，厚度为d。一束由红光和蓝光组成的复色光，以入射角i射到玻璃砖上表面，两种光在界面上发生折射，在底面上发生一次反射后分别从A、B两点射出。已知该玻璃砖对红光和蓝光的折射率分别为n_a和n_b。

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（1）分析说明从A点射出的是哪种色光；
（2）求A、B两点之间的距离。

如图所示，在折射率 $\text{[math]}$ 的透明液体中，水平放置一足够大的不透光薄板，薄板下方竖直放置着一把长 $\text{[math]}$ 直尺，其零刻度恰好与板上的O点重合，距离O点为 $\text{[math]}$ 处有一可以透光的小孔P，距离O为 $\text{[math]}$ 处的Q点的正下方竖直放置着高为 $\text{[math]}$ 的平面镜 $\text{[math]}$ ，平面镜的上端M到Q的距离为 $\text{[math]}$ 。求：紧贴着液面的人通过平面镜人能观察到米尺的刻度范围。

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如图，ABC是横截面为直角三角形的玻璃三棱镜，一平行于CB边的细激光束从AC边上的某点射入棱镜后，在边上的D点部分反射、部分折射，其中反射光刚好与AC边平行。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，空气中的光速为c。

①试通过计算，判断光束第一次射到BC边时是否发生全反射；

②求光束自进入棱镜到第一次从AC边射出所经历的时间。

光在某种介质中的传播速度是1.5×10⁸ m/s，光从该介质射向空气时 ( )

A . 发生全反射的临界角是30° B . 大于或等于30°的所有角都是临界角 C . 入射角大于或等于30°时都能发生全反射 D . 临界角可能是60°

截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为 $\text{[math]}$ ，只考虑由DE直接射向侧面AA'C'C的光线。下列说法正确的是 ( )

A . 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的 $\text{[math]}$ B . 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的 $\text{[math]}$ C . 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大 D . 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小

一潜水员携带着一个点光源在足够深的海水中进行水下作业。

（1）若观察者发现点光源照亮的面积正在变大，则点光源（潜水员）是正在下沉还是上浮？
（2）若潜水员在海面下沿竖直方向以3m/s的速度匀速运动，测得海面被照亮的圆面的半径正以4m/s的速度均匀变化，求海水的折射率。

光学镊子是靠激光束“夹起”细胞、病毒等极其微小粒子的工具。为了简化问题，将激光束看作粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。如图所示，是一个半径为R、折射率均匀的圆柱形玻璃砖的横截面，两束光线从A点与横截面中轴线（图中虚线）成74°角射入玻璃砖后从B、C点射出，出射光与中轴线平行。已知真空中的光速为c，sin37°=0.6，则（）

A . 该玻璃砖的折射率为1.5 B . 两束光线对玻璃砖的合力向下 C . 玻璃砖全反射临界角的正弦值为 $\text{[math]}$ D . 光在玻璃砖内运动消耗的时间为 $\text{[math]}$

如图所示，△ABC是某三棱镜的横截面， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。一束平行于BC边的单色光从AB边中点O射入三棱镜，经AB界面折射后从AC边 $\text{[math]}$ 点（图中未画出）射出。已知棱镜对该束光的折射率为 $\text{[math]}$ ，光在真空中的光速为c，AB边长为l、求：

（1）光束在AC界面发生折射后的折射角；
（2）光束在三棱镜中从O传播至 $\text{[math]}$ 的时间。

第三节 光的全反射及光纤技术 知识点题库

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