高中物理 3-4 第十三章《光》单元测试(含解析)
文档属性
| 名称 | 高中物理 3-4 第十三章《光》单元测试(含解析) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 222.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-26 18:56:25 | ||
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文档简介
第十三章《光》
一、单选题（每小题只有一个正确答案）
1．一条光线从空气射入折射率为的介质中，在界面处的入射角为45°。入射光中，一部分被反射，另一部分被折射。则反射光线和折射光线的夹角为（ ）
A．75° B．90° C．105° D．120°
2．如图所示，把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖．让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹间距变窄
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光一侧
3．关于光的干涉现象，下列说法正确的是（ ）
A．在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，相邻亮条纹间距变宽
C．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象
D．频率不相同的两列光也能发生干涉现象
4．如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是( )
A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光
5．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为（ ）
A．小于42° B．小于60° C．小于90° D．无折射光线
6．用如图所示的装置来观察双缝干涉现象时，以下推断正确的是（ ）
A．狭缝的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的波源
B．若入射光是白光，像屏上产生的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．若入射光是白光，其中红光与绿光的条纹间的距离相等
7．下列现象中属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空美丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜的彩色条纹
C．光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
8．雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示．图中S为光源， G1、G2为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置， T1、T2 为两个等长度的玻璃管，长度均为d.测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率．某次测量时，将待测气体充入T2管中，从开始进气到到达标准状态的过程中，在E处看到共移过N条干涉亮纹．待测光在空气中的传播波长为λ.试求该气体在标准状态下的折射率为( )．
A.－1 B. C.＋1 D.＋2
9．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子。涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b时两种不同频率的单色光，则关于两束光判断正确的是 （ ）
A．在同种玻璃种传播，a光的传播速度一定大于b光
B．a光的折射率一定小于b光的折射率
C．照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光一定也能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a光
10．打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在的范围内，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过后射向MN边的情况），则下列判断正确的是（ ）
A．若，光线一定在OP边发生全反射
B．若，光线会从OQ边射出
C．若，光线会从OP边射出
D．若，光线会在OP边发生全反射
11．如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面,且AB∥CD.光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是( )
A．不可能发生全反射 B．有可能发生全反射
C．只要入射角i足够大就能发生全反射 D．不知玻璃折射率，无法判断
12．水的折射率为，距水面深处有一个点光，岸上的人看到水面被该光照亮的圆形区域的直径为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题（每小题至少有两个正确答案）
13．下列说法正确的是（ ）
A．光纤通信是利用了全反射的原理
B．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的
C．障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象
D．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样
14．下列说法正确的是（ ）
A．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是发生全反射的缘故
B．高压输电线上方另加两条与大地相连的导线，是利用静电屏蔽以防输电线遭受雷击
C．透过平行灯管的窄缝看正常发光的日光灯，能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．发生α或β衰变时，原子核从高能级向低能级跃迁时辐射γ光子
15．下图为红光或紫光通过同样的双缝或同样的单缝后在光屏上呈现的图样，则（ ）
A．甲为红光通过双缝的图样 B．乙为红光通过单缝的图样
C．丙为紫光通过双缝的图样 D．丁为紫光通过单缝的图样
16．一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光以相同的入射角照射到一块平行玻璃砖A上，经玻璃砖A后又照射到一块金属板B上，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．入射光经玻璃砖A后会分成相互平行的三束光线，直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖A后的出射光线与入射光线间的距离最大
B．在同一双缝干涉装置上，从直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄
C．经玻璃砖A后有些光子的能量将减小，有些光在玻璃砖的下表面会发生全反射
D．若从能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好能使金属板B发生光电效应，则从n=2能级跃迁到基态放出的光子一定能使金属板B发生光电效应
三、实验题
17．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行，正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
①此玻璃砖的折射率计算式为n=______（用图中θ1、θ2表示）；
②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
③若同学 选用如图玻璃砖，为画出的边界，则测得的折射率与真实值相比_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
18．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25mm．双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由图中毫米刻度尺读出（如图⑤所示），实验时先移动测量头（如图①所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图②所示），并记下螺旋测微器的读数x1(如图③所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数x7（如图④所示），由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图示中双缝的位置L1＝__________mm，毛玻璃屏的位置L2＝__________mm，螺旋测微器的读数x1＝__________mm，螺旋测微器的读数x7＝__________mm，请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式__________．
四、解答题
19．如图所示，有一横截面为四分之一圆的玻璃棱镜，圆心为O,半径为R。以O为原点建立直角坐标系xOy,两个半径恰好与两个坐标轴重合，单色光在0
(i)在AB弧面上刚好发生全反射的光线，从y轴射入的坐标是多少；该光线离开棱镜的位置坐标；
(ii)在AB弧面上发生一次全反射就能射向A点的光线，从y轴射入的坐标是多少；该光线从射入棱镜到到达A点，所用的时间是多少。
20．如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n＝，玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡，其边长为，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行。激光垂直于AB边射向AC边的中点0，结果在屏幕MN上出现两个光斑。
①画出光路图。
②已知光在真空中的传播速度为c，求在屏幕上两个光斑出现的时间差（用含和c的式子表示）。
/
参考答案
1．C
【解析】
试题分析：如图所示,
根据折射定律,
则sinr=,r=30°,
反射光线与折射光线的夹角θ=180°-45°-30°=105°,C正确.
考点：光的折射定律 折射光路图
点评：光从空气射入光密介质中，入射角大于折射角，画光路图一定要遵循标准的折射定律，光路图画的标准对解题有很大帮助。
2．D
【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的；
A、是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，且条纹间距都相等；故A错误；
B、条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
C、当将上玻璃板平行上移，条纹间距不变，故C错误；
D、薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D正确；
故选D。
3．C
【解析】在双缝干涉实验中，同种颜色光的干涉条纹间距是相等的，A错误。红色光换成紫色光，波长变短，条纹间距变窄，B错误。要观察到稳定的干涉现象，光波的频率必须相同，D错误，故C正确。
4．D
【解析】光线从水中射入空气中发生折射时，折射角大于入射角，即水面上方的人看水中的灯觉得变浅．水对紫光的折射率最大，相同入射角时，折射角最大，水面上方的人看水中的紫光灯最浅．故D正确，ABC错误。
5．C
【解析】
当入射角等于临界角时相当于折射角等于90°，若入射角略小于临界角光线还会发生折射现象，只不过比较弱，根据折射定律可得折射角比较大，但光线在空气中的折射角小于90°，
思路分析：根据折射定律分析，只要入射角达不到临界角，一定会存在折射光线，
试题点评：本题考查了全反射的条件和折射定律
6．A
【解析】
若入射光是白光，像屏上产生的条纹是彩色的干涉条纹，B错；像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是暗条纹，C错；若入射光是白光，其中红光的波长长，条纹间距较大
7．D
【解析】雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。所以D正确，ABC错误。
8．C
【解析】每看到一条亮纹移过，一定是光程差增大了一个波长．由于移动N条干涉亮纹．所以有：(n－1)d＝Nλ，解得：n＝＋1 .所以C正确．
9．C
【解析】试题分析：由图看出第一次折射时，b光折射角较大，其折射率较小，频率较小，波长较长．由公式得到，b光在玻璃中的传播速度较大；结合发生光电效应的条件分析；折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射．
画出光路图，分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，b光的折射率较小，频率较小，由公式得知，b光的折射率较小，在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于b光，故AB错误；b光的折射率较小，频率较小，分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故C正确；b光的折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故D错误．
10．D
【解析】
试题分析：由全反射的临界角满足，则入射角满足发生全反射；作出光路可知当时，根据几何关系，可知光线在PO边上的入射角较小，光线将从PO射出，AB项错误；同理当时，光线在PO边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO射边上发生全反射，D项正确。
考点：本题考查了光的折射和全反射.
11．A
【解析】
【详解】
临界角等于光从真空射入介质折射时最大的折射角，由图看出，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由题AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。故选A。
【点睛】
本题要紧扣全反射的条件：一、光线从光密介质射入光疏介质；二入射角大于临界角．也可以根据光路可逆原理分析．
12．A
【解析】试题分析：据题意，由于发生全反射的临界角为：sinC=，,则有C=arcsin，光能够折射出水面的区域是有光亮的，由于全反射不能射出的区域没有光亮，所以被该光照亮区域的直径为：D=2htan(arcsin)，则A选项正确。
考点：全反射
【名师点睛】本题考查对全反射的理解。关键是画出光路图，找到发生全反射的临界光线，结合全反射的公式找到临界角，然后计算能射出水面的光线的圆的半径；此题意在考查学生对物理规律的灵活运用能力，是一道基础题.
13．AD
【解析】
【分析】
光纤通信利用光在纤维中发生全反射传递信息；薄膜干涉是光在膜的前后表面反射光发生叠加产生干涉；眯起眼睛看灯丝时，观察到彩色条纹，是光通过细缝产生衍射形成的；
【详解】
光纤通信是利用了光的全反射原理制成的；故A正确；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于油膜的上下表面对光的干涉形成的。故B错误；障碍物的尺寸比光的波长大得多时，也会发生衍射现象；只不过不明显；故C错误；人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样。故D正确；故选AD。
14．ABD
【解析】
玻璃中的气泡看起来特别明亮，是发生了光的全反射缘故，故A正确；高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故B正确；当光通过狭缝时，若缝的尺寸与光的波长相当，则会发生明显的衍射现象，当透过平行灯管的窄缝看正常发光的日光灯，能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象。故C错误；放射性的原子核在发生α衰变和β衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射γ光子，即射线，故D正确；故选ABD。
15．AD
【解析】
试题分析：因为干涉条纹是等间距的，衍射条纹中间宽两边窄，因此甲、乙是干涉条纹，根据公式可知间距越宽波长越大，故甲是红光，而乙是紫光；丙与丁是衍射条纹，波长越长，间距越大，故丁为紫光的，丙为红光的，故AD正确；
考点：考查了双缝干涉，单缝衍射
16．BD
【解析】一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，发出三种不同频率的光子，光线经过平行玻璃砖折射后，出射光线与入射光线平行。从n=3直接跃迁到基态发出的光频率最大，则折射率最大，偏折最厉害，根据几何关系知，出射光线与入射光线间的距离最小。故A错误。根据△x＝λ，频率最大的光，波长最短，所以条纹间距最小。故B正确。经玻璃砖A后，光子的频率不变，所以能量不变，在玻璃砖的下表面，根据光的可逆性及对称性可知，光在玻璃砖的下表面不可能发生全反射。故C错误。从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子频率最小，该光子若能发生光电效应，则其它光子也能发生光电效应。故D正确。故选BD。
点睛：本题将能级的跃迁与光电效应、光的干涉和折射、全反射等知识联系起来，关键通过频率的大小得出折射率、波长等大小关系：频率越大，折射率越大，波长越小，光子能量越大．
17． 大 不变
【解析】①由图得到，光线在玻璃砖上表面上入射角为i=90°-θ1，折射角为r=90°-θ2，根据折射定律得
②在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时，玻璃砖宽度较大时，引起的角度误差较小。
③测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，测量值与真实值相比不变。
点睛：本实验用“插针法”测定玻璃的折射率的原理是折射定律，入射角和折射角都是光线与法线的夹角，不是与界面的夹角；只要操作的过程方法正确，无论用什么形状的玻璃砖均可测得折射率.。
18．100.0 938.2 0.300 14.70
【解析】
【详解】
毫米刻度尺读数要估读到0.1mm，双缝的位置L 1=100.0mm；
毛玻璃屏的位置L 2=938.2mm；
螺旋测微器读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，故x 1=0+30.0×0.01mm=0.300mm；
x 7=14.5mm+20.0×0.01mm=14.700mm；
根据双缝干涉条纹间距公式，故；
19．(ⅰ) (ⅱ)
【解析】解：(ⅰ)根据 可得，全反射的临界角为C=45°
根据题意画出光路图，根据几何关系，
光线进入棱镜的纵坐标为 坐标为
光线进入棱镜的横坐标为 坐标为
(ⅱ)根据题意画出光路图，如图所示：
根据几何关系，，所以
光线进入棱镜的纵坐标为 坐标为
光线运动的路程为
光在棱镜中的速度为
光线从射入棱镜到到达A点，所用的时间为
20．(1) ； (2)
【解析】①作光路图如图所示
根据折射定律有：
由几何关系知折射角r＝30°解得：i＝45°
②根据几何关系知．光线第一次射到BC边上的入射角为60°，由得，临界角C＝45°，所以光在BC边发生全反射
根据几何关系可知．反射光线垂直于AC边射出，设射出点为E，由几何关系可得：
BD＝OBtan60°＝
CD＝l-BD=l
CE＝CDsin30°＝
AE＝
点睛：本题是几何光学问题，是折射定律、反射定律与几何知识的综合应用。要充分运用几何知识，求解光传播的距离。
一、单选题（每小题只有一个正确答案）
1．一条光线从空气射入折射率为的介质中，在界面处的入射角为45°。入射光中，一部分被反射，另一部分被折射。则反射光线和折射光线的夹角为（ ）
A．75° B．90° C．105° D．120°
2．如图所示，把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖．让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹间距变窄
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光一侧
3．关于光的干涉现象，下列说法正确的是（ ）
A．在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，相邻亮条纹间距变宽
C．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象
D．频率不相同的两列光也能发生干涉现象
4．如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是( )
A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光
5．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为（ ）
A．小于42° B．小于60° C．小于90° D．无折射光线
6．用如图所示的装置来观察双缝干涉现象时，以下推断正确的是（ ）
A．狭缝的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的波源
B．若入射光是白光，像屏上产生的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．若入射光是白光，其中红光与绿光的条纹间的距离相等
7．下列现象中属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空美丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜的彩色条纹
C．光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
8．雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示．图中S为光源， G1、G2为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置， T1、T2 为两个等长度的玻璃管，长度均为d.测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率．某次测量时，将待测气体充入T2管中，从开始进气到到达标准状态的过程中，在E处看到共移过N条干涉亮纹．待测光在空气中的传播波长为λ.试求该气体在标准状态下的折射率为( )．
A.－1 B. C.＋1 D.＋2
9．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子。涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b时两种不同频率的单色光，则关于两束光判断正确的是 （ ）
A．在同种玻璃种传播，a光的传播速度一定大于b光
B．a光的折射率一定小于b光的折射率
C．照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光一定也能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a光
10．打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在的范围内，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过后射向MN边的情况），则下列判断正确的是（ ）
A．若，光线一定在OP边发生全反射
B．若，光线会从OQ边射出
C．若，光线会从OP边射出
D．若，光线会在OP边发生全反射
11．如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面,且AB∥CD.光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是( )
A．不可能发生全反射 B．有可能发生全反射
C．只要入射角i足够大就能发生全反射 D．不知玻璃折射率，无法判断
12．水的折射率为，距水面深处有一个点光，岸上的人看到水面被该光照亮的圆形区域的直径为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题（每小题至少有两个正确答案）
13．下列说法正确的是（ ）
A．光纤通信是利用了全反射的原理
B．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的
C．障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象
D．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样
14．下列说法正确的是（ ）
A．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是发生全反射的缘故
B．高压输电线上方另加两条与大地相连的导线，是利用静电屏蔽以防输电线遭受雷击
C．透过平行灯管的窄缝看正常发光的日光灯，能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．发生α或β衰变时，原子核从高能级向低能级跃迁时辐射γ光子
15．下图为红光或紫光通过同样的双缝或同样的单缝后在光屏上呈现的图样，则（ ）
A．甲为红光通过双缝的图样 B．乙为红光通过单缝的图样
C．丙为紫光通过双缝的图样 D．丁为紫光通过单缝的图样
16．一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光以相同的入射角照射到一块平行玻璃砖A上，经玻璃砖A后又照射到一块金属板B上，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．入射光经玻璃砖A后会分成相互平行的三束光线，直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖A后的出射光线与入射光线间的距离最大
B．在同一双缝干涉装置上，从直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄
C．经玻璃砖A后有些光子的能量将减小，有些光在玻璃砖的下表面会发生全反射
D．若从能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好能使金属板B发生光电效应，则从n=2能级跃迁到基态放出的光子一定能使金属板B发生光电效应
三、实验题
17．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行，正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
①此玻璃砖的折射率计算式为n=______（用图中θ1、θ2表示）；
②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
③若同学 选用如图玻璃砖，为画出的边界，则测得的折射率与真实值相比_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
18．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25mm．双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由图中毫米刻度尺读出（如图⑤所示），实验时先移动测量头（如图①所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图②所示），并记下螺旋测微器的读数x1(如图③所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数x7（如图④所示），由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图示中双缝的位置L1＝__________mm，毛玻璃屏的位置L2＝__________mm，螺旋测微器的读数x1＝__________mm，螺旋测微器的读数x7＝__________mm，请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式__________．
四、解答题
19．如图所示，有一横截面为四分之一圆的玻璃棱镜，圆心为O,半径为R。以O为原点建立直角坐标系xOy,两个半径恰好与两个坐标轴重合，单色光在0
(i)在AB弧面上刚好发生全反射的光线，从y轴射入的坐标是多少；该光线离开棱镜的位置坐标；
(ii)在AB弧面上发生一次全反射就能射向A点的光线，从y轴射入的坐标是多少；该光线从射入棱镜到到达A点，所用的时间是多少。
20．如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n＝，玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡，其边长为，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行。激光垂直于AB边射向AC边的中点0，结果在屏幕MN上出现两个光斑。
①画出光路图。
②已知光在真空中的传播速度为c，求在屏幕上两个光斑出现的时间差（用含和c的式子表示）。
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参考答案
1．C
【解析】
试题分析：如图所示,
根据折射定律,
则sinr=,r=30°,
反射光线与折射光线的夹角θ=180°-45°-30°=105°,C正确.
考点：光的折射定律 折射光路图
点评：光从空气射入光密介质中，入射角大于折射角，画光路图一定要遵循标准的折射定律，光路图画的标准对解题有很大帮助。
2．D
【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的；
A、是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，且条纹间距都相等；故A错误；
B、条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
C、当将上玻璃板平行上移，条纹间距不变，故C错误；
D、薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D正确；
故选D。
3．C
【解析】在双缝干涉实验中，同种颜色光的干涉条纹间距是相等的，A错误。红色光换成紫色光，波长变短，条纹间距变窄，B错误。要观察到稳定的干涉现象，光波的频率必须相同，D错误，故C正确。
4．D
【解析】光线从水中射入空气中发生折射时，折射角大于入射角，即水面上方的人看水中的灯觉得变浅．水对紫光的折射率最大，相同入射角时，折射角最大，水面上方的人看水中的紫光灯最浅．故D正确，ABC错误。
5．C
【解析】
当入射角等于临界角时相当于折射角等于90°，若入射角略小于临界角光线还会发生折射现象，只不过比较弱，根据折射定律可得折射角比较大，但光线在空气中的折射角小于90°，
思路分析：根据折射定律分析，只要入射角达不到临界角，一定会存在折射光线，
试题点评：本题考查了全反射的条件和折射定律
6．A
【解析】
若入射光是白光，像屏上产生的条纹是彩色的干涉条纹，B错；像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是暗条纹，C错；若入射光是白光，其中红光的波长长，条纹间距较大
7．D
【解析】雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。所以D正确，ABC错误。
8．C
【解析】每看到一条亮纹移过，一定是光程差增大了一个波长．由于移动N条干涉亮纹．所以有：(n－1)d＝Nλ，解得：n＝＋1 .所以C正确．
9．C
【解析】试题分析：由图看出第一次折射时，b光折射角较大，其折射率较小，频率较小，波长较长．由公式得到，b光在玻璃中的传播速度较大；结合发生光电效应的条件分析；折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射．
画出光路图，分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，b光的折射率较小，频率较小，由公式得知，b光的折射率较小，在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于b光，故AB错误；b光的折射率较小，频率较小，分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故C正确；b光的折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故D错误．
10．D
【解析】
试题分析：由全反射的临界角满足，则入射角满足发生全反射；作出光路可知当时，根据几何关系，可知光线在PO边上的入射角较小，光线将从PO射出，AB项错误；同理当时，光线在PO边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO射边上发生全反射，D项正确。
考点：本题考查了光的折射和全反射.
11．A
【解析】
【详解】
临界角等于光从真空射入介质折射时最大的折射角，由图看出，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由题AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。故选A。
【点睛】
本题要紧扣全反射的条件：一、光线从光密介质射入光疏介质；二入射角大于临界角．也可以根据光路可逆原理分析．
12．A
【解析】试题分析：据题意，由于发生全反射的临界角为：sinC=，,则有C=arcsin，光能够折射出水面的区域是有光亮的，由于全反射不能射出的区域没有光亮，所以被该光照亮区域的直径为：D=2htan(arcsin)，则A选项正确。
考点：全反射
【名师点睛】本题考查对全反射的理解。关键是画出光路图，找到发生全反射的临界光线，结合全反射的公式找到临界角，然后计算能射出水面的光线的圆的半径；此题意在考查学生对物理规律的灵活运用能力，是一道基础题.
13．AD
【解析】
【分析】
光纤通信利用光在纤维中发生全反射传递信息；薄膜干涉是光在膜的前后表面反射光发生叠加产生干涉；眯起眼睛看灯丝时，观察到彩色条纹，是光通过细缝产生衍射形成的；
【详解】
光纤通信是利用了光的全反射原理制成的；故A正确；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于油膜的上下表面对光的干涉形成的。故B错误；障碍物的尺寸比光的波长大得多时，也会发生衍射现象；只不过不明显；故C错误；人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样。故D正确；故选AD。
14．ABD
【解析】
玻璃中的气泡看起来特别明亮，是发生了光的全反射缘故，故A正确；高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故B正确；当光通过狭缝时，若缝的尺寸与光的波长相当，则会发生明显的衍射现象，当透过平行灯管的窄缝看正常发光的日光灯，能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象。故C错误；放射性的原子核在发生α衰变和β衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射γ光子，即射线，故D正确；故选ABD。
15．AD
【解析】
试题分析：因为干涉条纹是等间距的，衍射条纹中间宽两边窄，因此甲、乙是干涉条纹，根据公式可知间距越宽波长越大，故甲是红光，而乙是紫光；丙与丁是衍射条纹，波长越长，间距越大，故丁为紫光的，丙为红光的，故AD正确；
考点：考查了双缝干涉，单缝衍射
16．BD
【解析】一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，发出三种不同频率的光子，光线经过平行玻璃砖折射后，出射光线与入射光线平行。从n=3直接跃迁到基态发出的光频率最大，则折射率最大，偏折最厉害，根据几何关系知，出射光线与入射光线间的距离最小。故A错误。根据△x＝λ，频率最大的光，波长最短，所以条纹间距最小。故B正确。经玻璃砖A后，光子的频率不变，所以能量不变，在玻璃砖的下表面，根据光的可逆性及对称性可知，光在玻璃砖的下表面不可能发生全反射。故C错误。从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子频率最小，该光子若能发生光电效应，则其它光子也能发生光电效应。故D正确。故选BD。
点睛：本题将能级的跃迁与光电效应、光的干涉和折射、全反射等知识联系起来，关键通过频率的大小得出折射率、波长等大小关系：频率越大，折射率越大，波长越小，光子能量越大．
17． 大 不变
【解析】①由图得到，光线在玻璃砖上表面上入射角为i=90°-θ1，折射角为r=90°-θ2，根据折射定律得
②在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时，玻璃砖宽度较大时，引起的角度误差较小。
③测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，测量值与真实值相比不变。
点睛：本实验用“插针法”测定玻璃的折射率的原理是折射定律，入射角和折射角都是光线与法线的夹角，不是与界面的夹角；只要操作的过程方法正确，无论用什么形状的玻璃砖均可测得折射率.。
18．100.0 938.2 0.300 14.70
【解析】
【详解】
毫米刻度尺读数要估读到0.1mm，双缝的位置L 1=100.0mm；
毛玻璃屏的位置L 2=938.2mm；
螺旋测微器读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，故x 1=0+30.0×0.01mm=0.300mm；
x 7=14.5mm+20.0×0.01mm=14.700mm；
根据双缝干涉条纹间距公式，故；
19．(ⅰ) (ⅱ)
【解析】解：(ⅰ)根据 可得，全反射的临界角为C=45°
根据题意画出光路图，根据几何关系，
光线进入棱镜的纵坐标为 坐标为
光线进入棱镜的横坐标为 坐标为
(ⅱ)根据题意画出光路图，如图所示：
根据几何关系，，所以
光线进入棱镜的纵坐标为 坐标为
光线运动的路程为
光在棱镜中的速度为
光线从射入棱镜到到达A点，所用的时间为
20．(1) ； (2)
【解析】①作光路图如图所示
根据折射定律有：
由几何关系知折射角r＝30°解得：i＝45°
②根据几何关系知．光线第一次射到BC边上的入射角为60°，由得，临界角C＝45°，所以光在BC边发生全反射
根据几何关系可知．反射光线垂直于AC边射出，设射出点为E，由几何关系可得：
BD＝OBtan60°＝
CD＝l-BD=l
CE＝CDsin30°＝
AE＝
点睛：本题是几何光学问题，是折射定律、反射定律与几何知识的综合应用。要充分运用几何知识，求解光传播的距离。