第四章光 复习与测试 （word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章光 复习与测试 （word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1008.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-20 16:18:48 | ||
图片预览
文档简介
第四章复习与测试
一、选择题（共14题）
1．光纤主要由折射率较大的内芯与折射率较小的外套组成.在光纤中传输的信号是脉冲光信号当一个光脉冲从光纤的入射端输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输.引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光线用时最短，在两种介质界面发生最多次全反射的光线用时最长.为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为，外套折射率为.在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为，则下列说法正确的是（ ）
A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和外套材料折射率的关系应满足
B．内芯材料的折射率越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出
C．为了尽可能减小，应该选用波长更短的光
D．为了尽可能减小，应该减小光纤的直径
2．下列说法不正确的是（ ）
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
3．在海面上经常发生海市蜃楼现象。如果沿水平和竖直方向建立直角坐标系xOy，竖直向上为y轴的正方向，则海面上方空气的折射率沿y轴正方向是变化的。可以判定海面上方空气的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是（ ）
A．折射率沿y轴正方向逐渐增大
B．折射率沿y轴正方向先增大后减小
C．折射率沿y轴正方向逐渐减小
D．折射率沿y轴正方向先减小后增大
4．1834年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上可以看到干涉条纹
B．光屏上可以看到衍射条纹
C．光屏上P处呈现亮条纹
D．光屏上P处呈现暗条纹
5．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（ ）
A．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
6．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是（ ）
A．光的反射 B．光的折射 C．光的直线传播 D．小孔成像
7．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点．已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径．已知光在真空中的传播速度为c，则 ( )
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线过B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
8．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
9．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
10．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2-r1应为（ ）
A． B． C． D．
11．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
12．在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状（如图所示）。已知此光纤长度为，圆台对应底角为，折射率为，真空中光速为。现光从下方垂直射入下台面，则（ ）
A．光从真空射入光纤，光的频率不变
B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为
C．从上方截面射出的光束一定是平行光
D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出
13．如图为边长为的正三角形是某玻璃砖的截面图，一束光线从边中点射入玻璃砖内，折射光线恰好和底边平行，玻璃砖对该束光的折射率为，真空中光速为．
A．光线射入玻璃砖后，光线的频率变小
B．该光线的入射角为
C．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程为L
D．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最长时间为
14．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．水对a光的折射率大于对b光的折射率
D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
二、填空题
15．平行玻璃砖底面涂有反射层，一束由a、b两种单色光组成的复合光以45°入射角斜射到玻璃砖的上表面，经折射、反射再折射的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射，则玻璃砖对单色光____（填“a”或“b”）的折射率大，单色光____（填“a”或“b”）在玻璃砖中传播的时间长；两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互____（填“平行”或“不平行”）。
16．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°．
17．两束单色光A、B的波长分别为、，且>，则______（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到______（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大．
三、综合题
18．单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。下图为单反照相机取景器的示意图，为五棱镜的一个截面，。光线垂直射入，分别在和上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？（计算结果可用三角函数表示）
19．如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：
（i）该材料对此平行光束的折射率；
（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．
20．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，将装置放入折射率为的某种油中来进行干涉实验，测得双缝间距离，双缝到屏的距离，已知氦氖激光器发出的红光在空气中的波长为，问这时屏上的条纹间距是多少？
21．如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0．6R．已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)，求该玻璃的折射率．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．光不从外套“漏”出，即光可在内芯与外套的界面上发生全反射，当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故内芯和外套材料折射率的关系应满足
A错误；
B．根据
可知内芯材料的折射率越大，全反射的临界角越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，故B正确；
CD．设光纤的长度为，光沿光纤轴线传输时用时最短，光在光纤中的传播速度
则最短时间
设光从入射端的点入射时的入射角为，折射角为，在点发生全反射时的入射角反射角为，如图所示，如果，则光在光纤中的传播时间最长，此时
则光通过光纤传播的距离
所用的最长时间
故
波长越短的光的折射率越大，导致越大，的表达式与光纤的直径无关，故C、D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
本题要求选不正确的，故选B。
3．C
【详解】
由于折射光线逐渐向x轴方向偏折，说明入射角小于折射角，后来发生全反射，故折射率沿y轴正方向逐渐减小。
故选C。
4．A
【详解】
AB．光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干涉，呈现干涉条纹，故A正确，B错误；
CD．因反射光线不能照射到P点，故P点不会有干涉条纹，故CD错误。
故选A。
5．C
【详解】
人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
6．B
【详解】
光在同一种均匀、透明介质中沿直线传播，在不均匀的透明介质中不沿直线传播，会发生折射。由于大气层上疏下密，光线穿过不均匀的大气层时连续发生折射，傍晚当阳光的折射光线沿水平线进入人眼时，此时的入射光线已经在地平线以下了，我们平时傍晚看到的“红红的太阳”实际上是太阳的虚像，真实的太阳可能已经在地平线以下了。
故选B。
7．B
【详解】
光线P经折射后经过B点，光路图如图所示．
由几何知识得：，α=60°，β=α=30°；则折射率为：，故A错误．CB间的距离为 s=2Rcosβ=R，光在圆柱体传播速度为 v=c/n，则光从C点传播到B点的时间为．故B正确．由几何知识知，折射光线射到B点时的入射角等于β，由光路可逆性原理，折射光线不可能在B点发生全反射，一定能从B点射出，故C错误．改变入射光线到直径AB的距离，α改变，由 知，β改变，所以折射光线不能够射到B点，故D错误．故选B．
8．B
【详解】
A．由题图乙可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由知，在冰晶中a光的传播速度较大，故A错误；
B．由于冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，可知a光的波长大于b光的波长，根据可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大，故B正确；
C．同种玻璃对a光的折射率较小，由临界角公式可知，a光发生全反射的临界角较大，故C错误；
D．用同一装置做单缝衍射实验，由于a光的波长较长，故a光的中央亮条纹更宽，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从板射出的两束单色光与入射光线仍然平行，A错误；
B．射到点的光在玻璃板中偏折角较大，可知玻璃对该光的折射率较大，由可知，该光在玻璃中的传播速度较小，波长较短，B错误；
C．由于板上下表面是平行的，所以光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射，C错误；
D．根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折程度大，故为射到点的光，即蓝光，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
由题中条件可知
解得
故选D。
11．B
【详解】
A．“一叶障目”说明光沿直线传播，A错误；
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像，B正确；
C．“海市蜃楼”说明光能发生折射，C错误；
D．波的传播过程中质点不沿波速方向随波迁移，D错误。
故选B。
12．AD
【详解】
A．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光的频率不变，故A正确；
B．光通过此光纤到达小截面的最短距离为，光在光纤中的传播速度
则光通过此光纤到达小截面的最短时间为
故B错误；
C．通过光纤侧面反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出，上方截面的光束不平行，故C错误；
D．设临界角为，则
光第一次到达光纤侧面的入射角等于，当，即时，发生全反射，光不会从光纤侧面射出，故D正确。
故选AD。
13．BD
【详解】
频率由光源决定，与介质无关，则入射光在空气中的频率与玻璃中的频率相等，故A错误；作出入射光线在D点折射的光路图，如图所示
由题知，折射光线恰好和底边平行，故折射角，根据折射定律：，得：，即，故B正确；假设从D点入射光线与AC面垂直交于点E时，其光路图如图所示
由图可知，DE为在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程，根据几何关系得：，此时对应的折射角为，根据全反射临界条件有：，而，说明不存在折射角为的情况，故C错误；由图可知，在玻璃砖中不经过反射传播的最长路程为D到C，即，根据，得传播时间为，故D正确；故选BD．
14．ABE
【详解】
AC．根据题述可知。b光发生全反射的临界角较小，由
可知，水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小，A正确C错误；
B．由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，B正确；
D．下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，D错误；
E．水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E正确。
故选ABE。
15． a a 平行
【详解】
由图可知，单色光a偏折的程度大，因此玻璃砖对单色光a的折射率大。
设光在玻璃砖上表面发生折射时的折射角为r，则
n=
设玻璃砖的厚度为d，则光在玻璃砖中传播的路程
s=
传播的时间
t===·=
由此可知，折射角越小，光的传播时间越长，故单色光a在玻璃砖中传播的时间长。根据光路可逆和对称性可知，两束光从玻璃砖出射后相互平行。
16． 大于
【详解】
根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n==．若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°．
17． A A
【详解】
波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角，可知波长越大临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大．
18．
【详解】
作出如图所示的光路图
由题意，两次反射的入射角相等，设两次反射的入射角为，因为两次反射都是全反射，则入射角等于反射角，则由几何关系
当光刚好在和上发生全反射时，折射率最小，根据
解得最小折射率为
19．（1） （2）当光屏到BC距离超过，光斑分为两块
【详解】
（1）由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性不难得出，光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为：α=60°，β=30°
由折射定律，材料折射率
（2）如图O为BC中点，在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D，可看出只要光屏放得比D点远，则光斑会分成两块．
由几何关系可得：
所以当光屏到BC距离超过时，光斑分为两块．
20．
【详解】
设光在这种油中的波长为，由
解得
而光的频率与介质无关，则有
又因
联立以上各式解得
则实验中干涉条纹间距为
21．1.43
【详解】
光路图如图所示：
根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射．
设光线在半球面的入射角为i，折射角为r．由折射定律有
①
由正弦定理有
②
由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i．由题设条件和几何关系有
③
式中L是入射光线与OC的距离．由②③式和题给数据得
④
由①③④式和题给数据得
⑤
答案第1页，共2页
一、选择题（共14题）
1．光纤主要由折射率较大的内芯与折射率较小的外套组成.在光纤中传输的信号是脉冲光信号当一个光脉冲从光纤的入射端输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输.引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光线用时最短，在两种介质界面发生最多次全反射的光线用时最长.为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为，外套折射率为.在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为，则下列说法正确的是（ ）
A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和外套材料折射率的关系应满足
B．内芯材料的折射率越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出
C．为了尽可能减小，应该选用波长更短的光
D．为了尽可能减小，应该减小光纤的直径
2．下列说法不正确的是（ ）
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
3．在海面上经常发生海市蜃楼现象。如果沿水平和竖直方向建立直角坐标系xOy，竖直向上为y轴的正方向，则海面上方空气的折射率沿y轴正方向是变化的。可以判定海面上方空气的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是（ ）
A．折射率沿y轴正方向逐渐增大
B．折射率沿y轴正方向先增大后减小
C．折射率沿y轴正方向逐渐减小
D．折射率沿y轴正方向先减小后增大
4．1834年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上可以看到干涉条纹
B．光屏上可以看到衍射条纹
C．光屏上P处呈现亮条纹
D．光屏上P处呈现暗条纹
5．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（ ）
A．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
6．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是（ ）
A．光的反射 B．光的折射 C．光的直线传播 D．小孔成像
7．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点．已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径．已知光在真空中的传播速度为c，则 ( )
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线过B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
8．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
9．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
10．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2-r1应为（ ）
A． B． C． D．
11．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
12．在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状（如图所示）。已知此光纤长度为，圆台对应底角为，折射率为，真空中光速为。现光从下方垂直射入下台面，则（ ）
A．光从真空射入光纤，光的频率不变
B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为
C．从上方截面射出的光束一定是平行光
D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出
13．如图为边长为的正三角形是某玻璃砖的截面图，一束光线从边中点射入玻璃砖内，折射光线恰好和底边平行，玻璃砖对该束光的折射率为，真空中光速为．
A．光线射入玻璃砖后，光线的频率变小
B．该光线的入射角为
C．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程为L
D．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最长时间为
14．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．水对a光的折射率大于对b光的折射率
D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
二、填空题
15．平行玻璃砖底面涂有反射层，一束由a、b两种单色光组成的复合光以45°入射角斜射到玻璃砖的上表面，经折射、反射再折射的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射，则玻璃砖对单色光____（填“a”或“b”）的折射率大，单色光____（填“a”或“b”）在玻璃砖中传播的时间长；两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互____（填“平行”或“不平行”）。
16．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°．
17．两束单色光A、B的波长分别为、，且>，则______（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到______（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大．
三、综合题
18．单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。下图为单反照相机取景器的示意图，为五棱镜的一个截面，。光线垂直射入，分别在和上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？（计算结果可用三角函数表示）
19．如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：
（i）该材料对此平行光束的折射率；
（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．
20．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，将装置放入折射率为的某种油中来进行干涉实验，测得双缝间距离，双缝到屏的距离，已知氦氖激光器发出的红光在空气中的波长为，问这时屏上的条纹间距是多少？
21．如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0．6R．已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)，求该玻璃的折射率．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．光不从外套“漏”出，即光可在内芯与外套的界面上发生全反射，当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故内芯和外套材料折射率的关系应满足
A错误；
B．根据
可知内芯材料的折射率越大，全反射的临界角越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，故B正确；
CD．设光纤的长度为，光沿光纤轴线传输时用时最短，光在光纤中的传播速度
则最短时间
设光从入射端的点入射时的入射角为，折射角为，在点发生全反射时的入射角反射角为，如图所示，如果，则光在光纤中的传播时间最长，此时
则光通过光纤传播的距离
所用的最长时间
故
波长越短的光的折射率越大，导致越大，的表达式与光纤的直径无关，故C、D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
本题要求选不正确的，故选B。
3．C
【详解】
由于折射光线逐渐向x轴方向偏折，说明入射角小于折射角，后来发生全反射，故折射率沿y轴正方向逐渐减小。
故选C。
4．A
【详解】
AB．光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干涉，呈现干涉条纹，故A正确，B错误；
CD．因反射光线不能照射到P点，故P点不会有干涉条纹，故CD错误。
故选A。
5．C
【详解】
人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
6．B
【详解】
光在同一种均匀、透明介质中沿直线传播，在不均匀的透明介质中不沿直线传播，会发生折射。由于大气层上疏下密，光线穿过不均匀的大气层时连续发生折射，傍晚当阳光的折射光线沿水平线进入人眼时，此时的入射光线已经在地平线以下了，我们平时傍晚看到的“红红的太阳”实际上是太阳的虚像，真实的太阳可能已经在地平线以下了。
故选B。
7．B
【详解】
光线P经折射后经过B点，光路图如图所示．
由几何知识得：，α=60°，β=α=30°；则折射率为：，故A错误．CB间的距离为 s=2Rcosβ=R，光在圆柱体传播速度为 v=c/n，则光从C点传播到B点的时间为．故B正确．由几何知识知，折射光线射到B点时的入射角等于β，由光路可逆性原理，折射光线不可能在B点发生全反射，一定能从B点射出，故C错误．改变入射光线到直径AB的距离，α改变，由 知，β改变，所以折射光线不能够射到B点，故D错误．故选B．
8．B
【详解】
A．由题图乙可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由知，在冰晶中a光的传播速度较大，故A错误；
B．由于冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，可知a光的波长大于b光的波长，根据可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大，故B正确；
C．同种玻璃对a光的折射率较小，由临界角公式可知，a光发生全反射的临界角较大，故C错误；
D．用同一装置做单缝衍射实验，由于a光的波长较长，故a光的中央亮条纹更宽，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从板射出的两束单色光与入射光线仍然平行，A错误；
B．射到点的光在玻璃板中偏折角较大，可知玻璃对该光的折射率较大，由可知，该光在玻璃中的传播速度较小，波长较短，B错误；
C．由于板上下表面是平行的，所以光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射，C错误；
D．根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折程度大，故为射到点的光，即蓝光，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
由题中条件可知
解得
故选D。
11．B
【详解】
A．“一叶障目”说明光沿直线传播，A错误；
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像，B正确；
C．“海市蜃楼”说明光能发生折射，C错误；
D．波的传播过程中质点不沿波速方向随波迁移，D错误。
故选B。
12．AD
【详解】
A．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光的频率不变，故A正确；
B．光通过此光纤到达小截面的最短距离为，光在光纤中的传播速度
则光通过此光纤到达小截面的最短时间为
故B错误；
C．通过光纤侧面反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出，上方截面的光束不平行，故C错误；
D．设临界角为，则
光第一次到达光纤侧面的入射角等于，当，即时，发生全反射，光不会从光纤侧面射出，故D正确。
故选AD。
13．BD
【详解】
频率由光源决定，与介质无关，则入射光在空气中的频率与玻璃中的频率相等，故A错误；作出入射光线在D点折射的光路图，如图所示
由题知，折射光线恰好和底边平行，故折射角，根据折射定律：，得：，即，故B正确；假设从D点入射光线与AC面垂直交于点E时，其光路图如图所示
由图可知，DE为在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程，根据几何关系得：，此时对应的折射角为，根据全反射临界条件有：，而，说明不存在折射角为的情况，故C错误；由图可知，在玻璃砖中不经过反射传播的最长路程为D到C，即，根据，得传播时间为，故D正确；故选BD．
14．ABE
【详解】
AC．根据题述可知。b光发生全反射的临界角较小，由
可知，水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小，A正确C错误；
B．由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，B正确；
D．下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，D错误；
E．水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E正确。
故选ABE。
15． a a 平行
【详解】
由图可知，单色光a偏折的程度大，因此玻璃砖对单色光a的折射率大。
设光在玻璃砖上表面发生折射时的折射角为r，则
n=
设玻璃砖的厚度为d，则光在玻璃砖中传播的路程
s=
传播的时间
t===·=
由此可知，折射角越小，光的传播时间越长，故单色光a在玻璃砖中传播的时间长。根据光路可逆和对称性可知，两束光从玻璃砖出射后相互平行。
16． 大于
【详解】
根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n==．若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°．
17． A A
【详解】
波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角，可知波长越大临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大．
18．
【详解】
作出如图所示的光路图
由题意，两次反射的入射角相等，设两次反射的入射角为，因为两次反射都是全反射，则入射角等于反射角，则由几何关系
当光刚好在和上发生全反射时，折射率最小，根据
解得最小折射率为
19．（1） （2）当光屏到BC距离超过，光斑分为两块
【详解】
（1）由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性不难得出，光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为：α=60°，β=30°
由折射定律，材料折射率
（2）如图O为BC中点，在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D，可看出只要光屏放得比D点远，则光斑会分成两块．
由几何关系可得：
所以当光屏到BC距离超过时，光斑分为两块．
20．
【详解】
设光在这种油中的波长为，由
解得
而光的频率与介质无关，则有
又因
联立以上各式解得
则实验中干涉条纹间距为
21．1.43
【详解】
光路图如图所示：
根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射．
设光线在半球面的入射角为i，折射角为r．由折射定律有
①
由正弦定理有
②
由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i．由题设条件和几何关系有
③
式中L是入射光线与OC的距离．由②③式和题给数据得
④
由①③④式和题给数据得
⑤
答案第1页，共2页