4.1光的折射定律同步训练(Word版含答案)

4.1光的折射定律
一、选择题（共15题）
1．在双缝干涉实验中，保持狭缝间的距离及狭缝与屏的距离都不变，用不同的色光照射，则（ ）．
A．红光的干涉条纹间距最大
B．紫光的干涉条纹间距最大
C．红光与紫光的干涉条纹间距一样大
D．用白光照射时会产生白色干涉条纹
2．如图为双缝干涉的实验示意图，下列说法正确的是（　　）
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象
B．双缝的间隙越大，条纹的间距越大
C．中心处的明条纹宽度比两侧的明条纹宽度大
D．同样条件下，紫光产生的条纹间距大于红光产生的条纹间距
3．如图所示，在平静的水面下深h处有一单色点光源S，它发出的光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，已知该单色光的折射率为n，则下列说法正确的是（ ）
A．该单色光在水中的波长比空气中长
B．圆形区域的面积为
C．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做匀速运动
D．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做加速运动
4．一束红光和一列声波，分别由空气传入水中，以下说法正确的是（　　）
A．二者的频率都不变 B．二者的波长都不变
C．二者的波长都变大 D．二者的波速都变大
5．如图所示，含有两种色光的光束从某种透明介质进入到与真空的分界面处，折射出a、b两种单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在这种透明介质中，b光的传播速度比a光的传播速度大
B．这种透明介质对a光的折射率比对b光的折射率大
C．如果在这种透明介质与真空分界面处发生全反射，b光的临界角比a光的临界角大
D．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距大
6．如图，a和b两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入真空，出射光线都从圆心O沿Oc方向射出，则下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率比b光的小
B．a光的全反射临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，a光比b光的相邻亮条纹间距大
D．两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的大
7．下列说法正确的有（　　）
A．全息照片的拍摄是利用了光的衍射原理
B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C．光的偏振现象说明光是横波
D．光从其传播速度大的介质射向其传播速度小的介质时可能发生全反射
8．一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是（　　）
A．单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍
B．若不充入介质，则不能实现“开”功能
C．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能
D．若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能
9．激光散斑测速是一种测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏的距离L以及相邻两条纹间距。如用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是（　　）
A． B． C． D．
10．如图甲是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结光旺构。光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图乙所示，则（　　）
A．翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象
B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
C．光经翅脊反射后的频率变大
D．光在翅脊中的波长大于在空气中波长
11．下列说法正确的是（　　）
A．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
B．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，是利用了波的干涉现象
C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振
D．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象
12．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c进入空气，则下列说法中错误的是（　　）
A．在水中a光的临界角比b光的临界角大
B．在水中a光的速度比b光的速度大
C．a光的频率比b光的频率大
D．b光的折射率比a光的折射率大
13．如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形。在D处有一红色点光源，在纸面内照射弧面AC，若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，则以下说法正确是（　　）
A．光从该材料到空气的临界角为37°
B．该光学元件的BC边上有光射出的长度为R
C．照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出
D．将点光源换成紫光，则AB边上有光射出的长度增大
14．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（ ）
A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率
C．改变α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行
D．通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的条纹宽度要大于光束Ⅲ的
E．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度
15．关于光现象及其应用，下列说法正确的有（ ）
A．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
B．光照到不透光小圆盘，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑，说明光发生了干涉
C．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率
D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽
二、填空题
16．白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹．
17．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝的路程差为，如果用频率为的黄光照射双缝，该黄光的波长是________m；P点出现________（填“亮条纹”或“暗条纹”）；若保持双缝之间的距离以及双缝到屏的距离保持不变，将黄光换成波长为的红光，则光屏上条纹的宽度________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
18．下列说法正确的是_______
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
B．在双缝干涉实验中条纹变宽,可能是将入射光由绿光变为红光造成的
C．光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中,红光的折射角大于紫光的折射角
E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中,若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角,A光先发生全反射
19．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究光波的性质。菲涅耳利用双面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，即菲涅耳双面镜干涉实验，实验装置及光路如图所示，将两块边缘磨光的平面镜和的边缘对齐，之后倾斜微小的角度θ，用单色光源S向它们照射，则在双面镜对面的光屏L上会出现干涉条纹（D为遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上，S刚好位于与夹角的角平分线上）。根据实验装置及光路回答下列问题：若增大线光源S到O点的距离，其余条件不变，则屏上相邻两条亮纹（暗纹）中央的距离将______（填“增大”或“减小”）；若换用光子能量较小的单色光，则光屏上相邻两条亮纹（暗纹）中央的距离将______（填“增大”或“减小”）。
三、综合题
20．如图所示，横截面为四分之一圆周的柱状玻璃棱镜，圆周半径为R，有一束单色光垂直于截面OA射入棱镜，入射点为P，OP较小时经棱镜折射后有一束光线从AC面射出棱镜．当OP= ，AC恰好面没有折射光线射出，求玻璃棱镜的折射率．
21．有一截面为正方形的玻璃柱体，边长为d，其截面如图所示，在AB面上方有一点光源S，从S发出的光线SP以i=的入射角从AB面的中点射入，已知玻璃砖对该光的折射率n=，真空中的光速为c，求：
（i）该光进入玻璃砖中的折射角；
（ii）光从射入玻璃砖到第一次射出经过的时间。
22．一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形。容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，真空中的光速为c。求∶
(1)该液体的折射率n
(2)光从光源经过一次反射传播到D点的总时间t
23．如图所示，一束激光在P点以入射角θ=45°射入一个直角棱镜ABC，在另一直角边上的Q点恰好发生全反射，已知BP间距离为l，光速为c、求：
（1）棱镜的折射率n；
（2）激光从P到Q的传播时间t。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
ABC．根据条纹间距公式，当狭缝间的距离d和狭缝到屏的距离l都不变时，因为红光的波长比紫光的波长大，所以红光干涉条纹的间距大，故A正确，B、C错误；
D．用白光做双缝干涉实验时，会出现色散现象，光屏上会出现彩色条纹．D错误．
故选A
2．A
【详解】
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象，A正确；
B．由可知，双缝的间隙d越大，条纹的间距越小，B错误；
C．双缝干涉的条纹宽度是相同的，C错误；
D．由可知，紫光的波长较短，条纹间距较小，D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．根据，光在不同介质中相同，在空气中传播速度比水中的传播速度大，所以该单色光在水中波长比空气中长，A错误；
B．根据
由几何关系得
解得
所以圆形区域的面积为，B错误；
CD．设光源S竖直向下匀速运动得速度为v，则在时间t内，光源向下运动了
根据几何关系，圆形区域的边缘向外运动了
是不变值，所以圆形区域的边缘向外做匀速运动，C正确，D错误。
故选C。
4．A
【详解】
波的频率是由波源决定的，故一束红光和一列声波由空气进入水中，频率都不变。红光的波速减小，声波的波速变大，由波速公式v=λf得知，红光的波长减小，声波的波长变长，故BCD错误，A正确。
故选A。
5．D
【详解】
B．两束光的入射角相同，a光的折射角比b光的折射角小，根据折射定律可知这种透明介质对a光的折射率比对b光的折射率小，故B错误；
A．根据
可知在这种透明介质中，b光的传播速度比a光的传播速度小，故A错误；
C．根据
可知如果在这种透明介质与真空分界面处发生全反射，b光的临界角比a光的临界角小，故C错误；
D．根据前面分析可知a光频率比b光的频率小，所以a光波长比b光波长大，根据
可知通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距大，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
由图可知，从玻璃射入真空，两种单色光的入射角不同，折射角相同，根据光的折射定律
可知a光的折射率大。
AC．a光的折射率大，a光的频率比b光的频率大，a光的波长比b光的波长小，通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距
可知a光比b光的相邻亮条纹间距小，故AC错误；
B．全反射临界角
因为a光的折射率大，所以a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小，故B正确；
D．光在介质中传播速度
因为a光的折射率大，两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度小，故D错误；
故B正确。
7．C
【详解】
A．全息照片的拍摄是利用了光的干涉原理，故A错误；
B．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，可以用来做显示屏，故B错误；
C．只有横波才能产生偏振现象，故C正确；
D．光从其传播速度小的介质射向其传播速度大的介质时可能发生全反射，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．根据公式可知
频率不变，波长变为原来的三分之二，A错误；
B．单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，入射角为 ，根据全反射的条件，临界角为
不充入介质，即发生全反射，光不可以通过2，实现“关”功能，B错误；
CD．由光密进入光梳，可能发生全反射，可能无法进入2，处于关状态，从光疏进入光密，不会发生全反射，则一定处于开状态，C正确，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
根据
又题意可知
整理得
故选B。
10．A
【详解】
蓝色大闪蝶的翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断地在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度，材质，还是它树状脊脉上“台阶结构”的位置，都适合蓝光发生相长干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光相干干涉的产物，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．A
【详解】
A．波长越长越容易发生衍射现象，声波比可见光波长长，所以遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射，A正确；
B．利用多普勒效应，当间距变化时，接收的频率与发出频率不相同，则可测量血流速度，B错误；
C．镜头上的增透膜，是运用振动情况相反，相互减弱，从而减少光的反射，是利用光的干涉现象，C错误；
D．透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度，是利用空气薄层两个反射面，得到频率相同的光，从而相互叠加，形成光的干涉条纹，D错误。
故选A。
12．C
【详解】
AD．由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，所以根据折射定律
可知，a光的折射率小于b光的折射率。由全反射临界角公式
可得，在水中a光的临界角大于b光的临界角，AD选项不合题意，故AD错误；
B．由
可知，在水中a光的速度大于b光的速度，B选项不合题意，故B错误；
C．根据折射率定义即得光的频率与折射率的关系：频率越高的光，折射率越大。所以a光的频率小于b光的频率，C选项符合题意，故C正确。
故选C。
13．AC
【详解】
A．设光从该材料到空气的临界角为C，则有
sinC＝＝
得
C＝37°
故A正确；
BC．假设光线沿DE方向照射到AB面上正好发生全反射，DE与弧AC相交于F，则∠ADE＝37°，如图所示，假设光线沿DG方向照射到BC面上正好发生全反射，DG与弧AC相交H，可知∠CDG＝37°，则∠GDE＝16°，求得光线不能射出对应的弧长，即照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出。由几何知识求得该光学元件的BC边上有光射出部分的长度
CG＝Rtan37°＝R
故C正确，B错误；
D．若将点光源换成紫光，由于紫光的频率大于红光的频率，故在该种材料中紫光的折射率大于红光的折射率，根据
sinC＝
可知从该种材料中到空气中，紫光的临界角小于红光的临界角，则AB边上有光射出的长度将变短，故D错误。
故选AC。
14．ACE
【详解】
试题分析：因Ⅰ为P的反射光，故光束Ⅰ仍为复色光；不同的单色光经折射和下底面反射后，再经上表面折射后，因折射角不同而分成两束单色光，故选项A正确；根据光路图及光的折射定律可知，玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，选项B错误；由光的反射定律及折射定律，结合光路图可知，改变α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，选项C错误；因玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，根据可知，通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的条纹宽度要小于光束Ⅲ的，选项D错误；在真空中各种色光的传播速度都是相同的，故选项E正确；故选ACE．
15．AC
【详解】
A．油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光，进行光的叠加，形成的干涉条纹，故A正确；
B．光照到不透光小圆盘，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑，说明光能绕过障碍物，发生了衍射，故B错误；
C．光导纤维利用全反射的原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，故C正确；
D．紫色光的波长小于绿色光的波长，根据
可知，分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较窄，故D错误。
故选AC。
16． 白 彩
【详解】
白光照射双缝，在屏幕中央将出现白色明纹，两旁为彩色条纹．
17． 暗条纹 变大
【详解】
由
黄光的波长为；
由于
P点是振动的减弱点，P点出现暗条纹。
根据
在其他条件不变的情况下，随着波长的增大，条纹宽度变大。
18．BDE
【详解】
A项：肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，故A错误；
B项：根据光的干涉条纹间距公式，可知，当在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的，因红光的波长比绿光长，故B正确；
C项：光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故C错误；
D项：光从真空中以相同的入射角斜射入水中，根据光的折射定律可知，红光的折射率小于紫光，因此红光偏折程度小，那么红光的折射角大于紫光的折射角，故D正确；
E项：A光的频率大于B光的频率，则有A光的折射率较大，A光的临界角较小，AB两种光从相同的介质入射到真空中，逐渐增大入射角，A光先达到临界角，则A光先发生全反射，故E正确．
故选BDE．
19． 减小 增大
【详解】
光源S在平面镜和中成虚像和，S发出的光经反射后的光线可看做是从虚像发出的；S发出的光经反射后的光线可看做是从虚像发出的。这两束反射光在光屏上叠加可形成干涉条纹，而和等效于两个相干光源，因此和间的距离相当于双缝间距d，设光源S到O点距离为a，根据几何关系可得
设线段长为L，相邻两条亮纹（暗纹）中央的间距的表达式为
可知当a增大时，屏上相邻两条亮纹（暗纹）中央的间距将减小，当换用光子能量较小的单色光时，波长变长，所以屏上相邻两条亮纹（暗纹）中央的间距将增大。
20．
【详解】
由题意可知，当时，恰好发生全反射，由几何关系可知 ；
又，解得n=
21．（i）（ii）
【详解】
(1)由折射定律有代入数据解得
所以
(2)光从P点进入玻璃砖发生折射后，射到AD面上的M点发生全反射，最后从CD边的N点射出，光路图如图
由几何知识可得
光在玻璃砖中的传播速度为
在玻璃砖中传播时间为
22．(1)1.55(2)
【详解】
(1)设从光源发出的光直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为γ1，在剖面内做光源相对于镜面的对称点C，连接CD，交镜面与E点，由光源射向E点的光线反射后由ED射向D点，设入射角为i2，折射角为γ2，如图，设液体的折射率为n，由折射定律：
由题意
联立得
由图中几何关系可得
联立得
(2)由几可关系得光从光源经过一次反射传播到D点的总路程
传播速度为，则时间为
联立解得
23．（1）；（2）
【详解】
（1）设折射角为r，由折射定律可得
在Q点恰好发生全反射则有
sinC=
由几何关系可得
r+C=
联立三式可得
（2）由几何关系的
光在介质中的传播速度
光线从P点传到Q点需要的时间
代入数值解得
答案第1页，共2页