【光的折射习题含答案】光的折射是光学中的一个重要知识点,涉及光线从一种介质进入另一种介质时的方向变化。掌握折射的基本规律和相关公式,有助于解决实际问题。以下是一些关于光的折射的典型习题及其解析,帮助学生巩固所学知识。
一、选择题
1. 当光从空气斜射入水中时,光线会发生偏折,其方向是( )
A. 向远离法线方向偏折
B. 向靠近法线方向偏折
C. 没有偏折
D. 只有垂直入射时才偏折
答案:B
解析: 光从光疏介质(如空气)进入光密介质(如水)时,折射角小于入射角,光线向法线方向偏折。
2. 光在两种不同介质中传播时,下列说法正确的是( )
A. 折射角总是大于入射角
B. 入射角与折射角一定相等
C. 入射角增大时,折射角也增大
D. 入射角为0°时,折射角也为0°
答案:C、D
解析: 当入射角为0°时,光线不发生偏折;当入射角增大时,折射角也随之增大,但不一定始终大于入射角,这取决于介质的相对密度。
3. 若某介质的折射率为1.5,则光在该介质中的传播速度是( )
A. $ \frac{c}{1.5} $
B. $ c $
C. $ 1.5c $
D. $ \frac{c}{3} $
答案:A
解析: 光在介质中的速度 $ v = \frac{c}{n} $,其中 $ c $ 是真空中光速,$ n $ 是折射率。
二、填空题
1. 光从空气进入玻璃时,折射角 ______ 入射角(填“大于”或“小于”)。
答案:小于
2. 折射定律又称为 ______ 定律。
答案:斯涅尔
3. 当光线垂直入射到两种介质的界面时,折射角为 ______ 。
答案:0°
三、简答题
1. 简述光的折射现象,并说明其发生的条件。
答: 光的折射是指光在从一种介质进入另一种介质时,由于传播速度的变化而导致光线方向发生改变的现象。发生折射的条件是光线必须从一种介质斜射入另一种介质,且两种介质的折射率不同。
2. 为什么游泳池看起来比实际深度浅?
答: 这是因为光从水(光密介质)进入空气(光疏介质)时,光线向远离法线方向偏折,使得人眼看到的池底位置比实际位置更浅,这是光的折射造成的视觉效果。
四、计算题
1. 一束光以30°的入射角从空气射入玻璃中,已知玻璃的折射率为1.5,求折射角。
解: 根据斯涅尔定律:
$$
n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2
$$
代入数据:
$$
1 \times \sin30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2
$$
$$
\sin\theta_2 = \frac{\sin30^\circ}{1.5} = \frac{0.5}{1.5} = \frac{1}{3}
$$
$$
\theta_2 = \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) \approx 19.47^\circ
$$
答案:约19.47°
2. 光在某种介质中的传播速度为 $ 2 \times 10^8 \, \text{m/s} $,求该介质的折射率。
解:
$$
n = \frac{c}{v} = \frac{3 \times 10^8}{2 \times 10^8} = 1.5
$$
答案:1.5
五、拓展思考题
1. 如果将一块玻璃板放在一本书上,透过玻璃板看书上的字,字的位置是否发生变化?为什么?
答: 字的位置看起来会变浅,这是因为光从玻璃(光密介质)进入空气(光疏介质)时发生折射,导致人眼观察到的字的位置相对于实际位置有所偏移。
2. 在光纤中,光是如何被传输的?其原理是什么?
答: 光纤利用光的全反射原理进行信号传输。当光以一定的角度入射到光纤的内壁时,会发生全反射,从而在光纤内部不断传播,实现远距离传输。
通过以上习题的练习,可以加深对光的折射现象及其规律的理解。建议在学习过程中多做实验观察,结合理论分析,提高综合运用能力。