《光的折射》测试题(含答案)
《光的折射》测试题(含答案)
一、光的折射 选择题
1．如图，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（ ） (1)12P P 、及34P P 、之间的距离适当大些，可以提高准确度 (2)12P P 、及34P P 、之间的距离取得小些，可以提高准确度 (3)入射角1 尽量大些，可以提高准确度
(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行 (5)12P P 、的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关
A ．(1)(3)
B ．(2)(4)
C ．(3)(5)
D ．(1)(4)
2．如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P 1、P 2、P 3、P 4为所插的针，θ1为入射角，θ2为折射角．下列说法正确的是（ ）
A ．θ1过小会导致θ2不易准确测量
B ．θ1过大会导致P 1、P 2的像模糊
C ．P 1与P 2，P 3与P 4间的距离适当小些
D ．P 3、P 4的连线与P 1、P 2的连线不一定平行
3．如图，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A 从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a 点和b 点之间，则错误的是（ ）
A．从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
B．从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
C．从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光
D．光在ab面上可能发生全反射
4．关于折射率，下列说法中正确的是( )
A．根据1
2
sin
n
sin
θ
θ
=可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据1
2
sin
n
sin
θ
θ
=可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．介质的折射率由介质本身决定，与入射角、折射角均无关
D．根据
c
n
v
=可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
E.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
5．两束同色细平行光相距为d，从空气中互相平行地斜射到梯形玻璃砖的上表面，如图所示，当它们从玻璃砖的下表面垂直射出后，有（）
A．两束光平行，距离为d
B．两束光平行，距离大于d
C．两束光平行，距离小于d
D．两束光不平行，两射出点的距离为d
6．胶囊型元件水平放置，由某透明材料制成，两端是半径为r的半球，中间是长度为4r 的圆柱体，中轴线是1234
O O O O。一激光束从左侧平行中轴线水平射入，经折射、反射再折射后又从左侧水平射出。已知出射光线与入射光线的间距为1.6r，则该元件的折射率为（）
A．4
2
5
B．
4
3
5
C．
8
5
D．
62
5
7．小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率。如图所示，他在白纸上作一直线MN以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2。小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是（）
A．沿MN向M端平移适当距离
B．沿MN向N端平移适当距离
C．向左平移适当距离
D．向右平移适当距离
8．小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是：
(1)用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d；
(2)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC；
(3)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置；
(4)调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。
关于上述实验，以下说法不正确的是（）
A．在∠BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2
C．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2
D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角
9．某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L，如图示入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出），若入射角i＝60°，测出折射角r ＝30°，光在真空中的光速为c，则（）
A．玻璃砖的折射率n＝3
B．光在玻璃中传播的时间为23
L
C．光在玻璃中传播的时间为2L c
D．操作时误将玻璃砖向上平移一小段，则测得的折射率将偏小
10．如图所示，波长分别为λa、λb的单色光a、b，沿着AO、BO方向射入半圆形玻璃砖，出射光线都沿OC，则下列说法错误的是（）
A．a、b光从玻璃砖射入空气时，均受到玻璃砖的作用力
B．在玻璃砖内a光的动量大于在空气中a光的动量
C．λa<λb，且a、b光的临界角相等
D．在玻璃砖内a光的动量大于在玻璃砖内b光的动量
11．一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB(图中未画光在棱镜内的光路)．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线
A．仍从Q点射出，出射光线平行于AB
B．仍从Q点射出，出射光线不平行于AB
C．可能从Q′点射出，出射光线平行于AB
D．可能从O″点射出，出射光线平行于AB
12．如图所示，由红、绿两单色光组成的光束以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AD是半圆的直径。进入玻璃后分为两束，分别为AB、AC，它们从A到B和从A到C的时间分别为t1和t2，则（）
A．AB是绿光，t1
C．AC是红光，t1>t2D．AC是红光，t1＝t2
13．已知天然材料的折射率都为正值（
10
n>）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（20
n<），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（）
A．1 B．2 C．3 D．4
14．如图所示，P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成a、b两束光线，则下列说法中正确的是（）
A．a光频率小于b光频率
B．在玻璃砖中传播的时间a光比b光长
C．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动180°，P光线保持不变，则a、b两束光线也保持不变
15．一束单色光由某种介质射向真空时的光路如图所示，I和II为相互垂直的平面，AO、BO、CO均为光线，各光线与I的夹角满足αγ==60°，β=45°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（）
A．法线所在平面为I B．入射光线为BO
C．该种介质的折射率
6
n=D．光在该介质中的传播速度
2
v=
16．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（）
A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光
B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大
C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大
D．a光的折射率小于b光折射率
17．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( )
A．上紫下红的彩色光带B．上红下紫的彩色光带
C．外红内紫的环状光带D．一片白光
18．如图所示为等腰棱镜，真空中a、b两束单色光与棱镜轴线OO′等距，两束光折射后相交于图中的P点．以下判断正确的是（）
A．在真空中的光速v a＞v b
B．该棱镜对光的折射率n a＞n b
C．通过棱镜的时间t a＞t b
D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，发生全反射的临界角θa＞θb
19．圆形玻璃砖的横截面如图所示， O点为圆心，OO′为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ与直径MN垂直并接触于N点，已知半圆形玻璃砖的半径R=10cm，折射率3
n ，
30，光屏PQ上出现两个光一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO′夹角0
斑，则这两个光斑之间的距离为( )
A ．
203
3
cm B ．53cm
C ．
403
3
cm D ．203cm
20．一束由红、蓝两单光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A 处，AB 是半圆的直径．进入玻璃后分为两束，分别为AC 、AD ，它们从A 到C 和从A 到D 的时间分别为t 1和t 2，则（ ）
A ．AC 是蓝光，1t 小于2t
B ．A
C 是红光，1t 小于2t C ．AC 是蓝光，1t 等于2t
D ．AC 是红光，1t 大于2t
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一、光的折射 选择题 1．A 【解析】 【详解】
(1)(2)折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故12P P 、及34P P 、之间的距离适当大些，可以提高准确度,故(1)正确，(2)错误；
(3)(5)入射角θ1尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，故(3)正确，(5)错误；
(4)由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，(4)错误； 综上分析可得仅(1)(3)正确，故选A 。 2．AB 【解析】 【分析】 【详解】
A.入射角θ1过小，进入玻璃时折射角θ2更小，不易准确测量，故A 正确； B ．θ1过大会导致进入玻璃的折射光过弱，P 1、P 2的像模糊，故B 正确；
C. P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些，引起的角度的相对误差较小，可提高精度．故C 错误；
D. 根据光路可逆性原理可知，P3、P4的连线与P1、P2的连线一定平行，故D错误；故选AB.
3．ACD
【解析】
ABC、作出射到a点和b点的光路图如下
由图看出射到a点的折射角比较大，而入射角相同，由
sini
n
sinr
=，知a光的折射率较大，
故从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，故AC错误，B正确；
D、根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，才能发生光的全反射，光在ab面上，光从空气进入水中，不满足产生的条件，因此不可能发生全反射，故D错误；
错误的故选ACD．
【点睛】红光的折射率比紫光小．做出光路图，根据折射角大小和折射定律比较折射率大小进而得到是红光还是紫光；光从空气进入水时，不会产生光的全反射现象，从而即可求解．
4．CDE
【解析】
【详解】
介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B错误，选项C正确；由于真空中光速是一个定值，故n与v成反比，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，故选项D正确；由v＝λf，当f一定时，v正比于λ，由于n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比，故选项E正确；故选CDE．
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
光线穿过玻璃砖，经过两次折射，根据光路的可逆性，射出的光线与射入的光线平行，所以两束光穿过玻璃砖后依旧平行，玻璃砖对两束光的折射率是相同的，由于玻璃砖是梯形的，由图象可知
MP NQ
>
所以在玻璃砖内发生折射的两束光线中，a比b向左偏离程度更大，两光线远离，两者射出光线的距离变大，故ACD错误，B正确。
故选B。
6．A 【解析】 【分析】 【详解】
由光路的对称性与可逆性可知，激光束在胶囊元件中的光路如下图所示。
设光线在半球处的入射角为i ，折射角为γ，则由折射定律得
sin sin i
n γ
=
由几何关系得
0.8sin 0.8r
i r
=
= 在三角形24MO O 中，由正弦定理得
()sin sin 5i r r
γγ-= 结合三角公式
()sin sin cos cos sin i i i γγγ-=-
联解可得
tan 1γ=
折射角
π
4
γ=
折射率
425
n =
故BCD 错误，A 正确。 故选A 。 7．A 【解析】 【分析】 【详解】
光线P 1P 2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，要使光能从圆弧面折射出来，则需要向上移动半圆柱形玻璃砖，即将半圆柱形玻璃砖沿MN 向M 平移适当距离，使到达圆弧面上光线的入射
角i 小于临界角则可以射出，如图所示，而将半圆柱形玻璃砖平行MN 向左或向右平移适当距离，不会改变光在MN 圆弧面上的入射角，光仍然发生全反射，故A 正确，BCD 错误。 故选A 。
8．B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射光线没有折射光线，则直尺MN 上只出现一个亮点，故A 正确；
BC ．光从玻璃射入真空，光路图如图所示，折射角β大于入射角α，通过几何关系知
12cot cot 22
d d
x x βα=
<= 故B 错误，C 正确；
D ．减小入射角，则折射角减小β，x 1增大，故D 正确。 本题选不正确的，故选B 。
9．AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．玻璃砖的折射率
sin sin 603sin sin 30i n r ?
=
==?
A 正确；
BC ．光在玻璃中传播的速度为
c v n
=
由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为
cos L s r
=
则光在玻璃中传播的时间为
32cos s nL L L
t v c r c
=
===
? B 错误C 正确； D ．如右图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律
sin sin i
n r
=
得知，测得的折射率将不变，D 错误。 故选AC 。 10．C 【解析】 【详解】
A ．由图可知a 、b 光从玻璃砖射入空气时，均发生偏折，可知光子的动量发生变化，由动量定理可知都受到玻璃砖的作用力，A 正确；
B ．玻璃砖对a 光的折射率大于空气对a 光的折射率，根据c
v n
=可知，a 光在空气中的速度大；光子的动量
h P v
ν=
所以在玻璃砖内a 光的动量大于在空气中a 光的动量，B 正确； C ．a 光的折射率比b 光的折射率大，则知a 光的频率比b 光的频率高，由
c
v n
λν=
=? 可知a 的波长小于b 的波长.a 的折射率大，由
1sin C n
=
可知a 的临界角小，C 错误；
D ．由光路图看出，a 光的偏折角大于b 的偏折角，折射定律分析得知，a 光的折射率比b 光的折射率大，由折射率与光的频率的关系可知，a 的频率大；光子的动量
hn P c
ν
=
则在玻璃中，a 光的动量大于在玻璃砖内b 光的动量，D 正确。 本题选错误的，故选C 。 11．D 【解析】 【分析】 【详解】
蓝光的折射率大，在AC 面上偏折得更厉害，绿光折射率小，在AC 面上偏折的角度小，出射点向下偏，所以可能在O "点射出，根据几何关系得，在BC 面上的入射角和在AC 面上的折射角相等，根据折射定律，通过光的可逆性，知出射光线仍然与AB 平行，故D 正确，A 、B 、C 错误． 【点睛】
蓝光的折射率大于绿光的折射率，根据折射定律判断在AC 面上折射角的大小，根据几何关系确定在BC 面上的入射角，从而确定出射点以及出射角的大小． 12．D 【解析】 【分析】 【详解】
从图中可以看出玻璃砖对沿AB 传播的光的偏折大于沿AC 的光，故对沿AB 传播的光的折射率较大，故沿AB 传播的光为频率较大的光即绿光，沿AC 传播的光为频率较小的光即红光。由几何关系可得
2sin R t c
θ
=
时间只与入射角和圆半径有关，所以他们从A 到B 和从A 到C 所需时间相同，故ABC 错误，D 正确。 故选D 。 13．D 【解析】 【分析】 【详解】
ABCD ．由题，点波源S 发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一
条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC 错误D 正确。 故选D 。 14．B 【解析】 【分析】 【详解】
AC ．由图看出a 光的偏折程度大于b 光，所以根据折射定律得知：玻璃对a 光的折射率大于对b 光的折射率，折射率大则频率大，则a 光的频率大，AC 错误；
B ．根据公式c
v n
=
可知a 光的折射率较大，则在玻璃砖中，a 光的速度小于b 光的速度，则在玻璃砖中传播的时间a 光比b 光长，B 正确；
D ．旋转前，发生折射过程是由玻璃射向空气中，而旋转180°后，发生的折射过程是由空气射向玻璃，故光线会发生变化，D 错误。 故选B 。 15．D 【解析】 【详解】
AB ．由反射定律和折射定律知，I 为界面，II 为法线，CO 为入射光线，OA 为反射光线，OB 为折射光线，故AB 错误； C ．由折射率公式知，介质的折射率
sin 45
2sin 30
n =
=故C 错误； D ．由
c
n v
=
=得
2
v c =
故D 正确。 故选D 。 16．A 【解析】 【分析】 【详解】
由图看出，a 光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a 光的折射率大于b 光折射率，若a 为蓝光，b 可能为红光．故A 正确，D 错误．由c
v n
=
，知a 光的折射率大
于b 光折射率，则在该三棱镜中a 色光的传播速率比b 光的传播速率小，故B 错误．由临界角公式1
sinC n
=分析知从棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角小，故C 错误．故选A. 【点睛】
本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大．在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆； 17．B 【解析】 【分析】 【详解】
因为各种色光折射率不同，进入水中发生色散，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，所以紫光进入水中偏折最厉害，经平面镜反射后照射到墙上，紫光处于最下端，所以在墙上出现上红下紫的彩色光带． 故选B ． 【点睛】
解决本题的关键知道各种色光的折射率不同，白光从一种介质进入另一种介质会发生色散． 18．D 【解析】 【分析】
在真空中，不同的颜色的光传播的速度相同，通过光线的偏折程度，比较a 、b 两束光的折射率大小，再根据c
n v
=比较两束光在棱镜中传播的速度，从而比较传播的时间，然后再根据1
sinC n
=比较临界角的大小． 【详解】
A 、在真空中，不同的颜色的光传播的速度都相同，即a b v v =，故选项A 错误；
B 、两束光折射后相交于图中的P 点，可知b 光偏折厉害，则a 光的折射率小于b 光的折射率，所以a b n n ＜，故选项B 错误；
C 、a 光的折射率小于b 光的折射率，根据c
v n
=
知，a 光在棱镜中传播的速度大于b 光的传播速度，a 光在棱镜中传播的距离较小，则a 光通过棱镜的时间小于b 光通过棱镜的时间，即a b t t ＜，故选项C 错误； D 、根据1
sinC n
=
，可知a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，即a b θθ＞，故选项D 正确．
【点睛】
解决本题的突破口是通过光线的偏折程度比较出折射率的大小，从而可以比较出频率、波长、在介质中的速度、临界角等大小关系． 19．C 【解析】 【分析】
光线在AB 面上发生反射和折射，在水平屏幕MN 上出现两个光斑，根据折射定律结合几何关系求出两个光斑之间的距离． 【详解】 画出如图光路图，
设折射角为r ，根据折射定律：sinr
n sin θ=
则得：3330sinr nsin sin θ==??= 解得：60r =?
根据几何关系，两个光斑之间的距离为：
34060301031033
L PN NQ Rtan Rtan cm cm =+=?+?=?+?
=，故C 正确，ABD 错误； 【点睛】
对于几何光学，作出光路图是解答的关键的依据，要注意运用结合几何知识研究两个光斑间的距离． 20．C 【解析】
光的偏折程度比较大，则介质对AC 光的折射率比较大，AC 光的频率比较大，所以AC 光应是蓝光．
设AC 光与法线方向成α角，AC 光在介质中的传播速度为：c
v n
=
，则有
2sin c R vt t n α==
，又sin sin n θα=，由以上两式得：2sin R t c
θ=，可知，AC 光与AD 光的传播时间相等，故C 正确，ABD 错误．