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选修3-4光学练习


光的折射、色散 1.如图,AB 为空气与玻璃界面,直线 CD 垂直于界面 AB。 光由空气射入玻璃中, 入射光线与直线 CD 的夹角为 α, 折 射光线与直线 CD 的夹角为 β, 该玻璃的折射率等于 ( A. )

sin ? sin ?

B.

sin ? sin ?

C.

/>cos ? cos ?

D.

cos? cos ?

2.如图所示,M 是一块平面镜,位于透明液体之中,镜面水平向 上放置,一细束光线竖直向下射来,穿过液体射到平面镜上, 现将平面镜绕水平轴转动 15°角,光线经平面镜反射后在液 面处分成两束,若这两束光线恰好垂直,则这种液体的折射率 为________。 3.如图所示,有一个长方形容器,高为 30cm,宽为 40cm,在容器 的底部平放着一把长 40cm 的刻度尺。眼睛在 OA 延长线上的 E 点观察,视线沿着 EA 斜向下看恰能看到尺的左端零刻度,现保 持眼睛的位置不变,向容器内倒入某种液体且至满容器口, 这时眼睛仍沿 EA 方向观察,恰能看到尺上 20cm 的刻度,则 此种液体的折射率为________。 4.在折射率为 n、厚度为 d 的玻璃平板上方的空气中有一点光源 S,从 S 发出光线 SA 以角度 θ 入射到玻璃板上表面,经过玻 璃板后从下表面射出,如图所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时 间与在玻璃板中的传播时间相等,点光源 S 到玻璃上表面的垂直距离 h=________。 5.半径为 R 的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为 O。两 条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直。光线 1 的入射点 A 为圆柱面的顶点,光线 2 的入射点 B,∠AOB =60°。 已知该玻璃对红光的折射率 n ?

3 ,则两条光线经

柱面和底面折射后的交点与 O 点的距离为________。 6.如图所示,当光线 AO 以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射 光线 AO 对应的出射光线 O′B,从而确定折射光线 OO′。 (1)如图甲,测出入射角 i 和折射角 r,根据 n=_______可计算出玻璃的折射率。

1

(2)如图乙,以 O 为圆心,作圆与 OA、OO′分别交于 P、Q 点,过 P、Q 点分别作法 线 NN′的垂线,垂足分别为 P′、Q′,测量出 PP′和 QQ′的长度,则玻璃的折 射率 n=________。

2

7.下图中表示一束白光通过三棱镜的光路图,其中正确的是





8.红光在水中的波长与绿光在空气中的波长相等,水对红光的折射率为 的频率之比为 A. ( ) B.

4 ,则红光与绿光 3

3 4

4 3

C.

1 4

D.3

9.如图所示,一束红光和一束紫光从空气中以适当的角度沿半径方向射向半圆形玻璃砖, 恰好出射光线均沿 OC 方向,那么 ( )

A.AO 是红光,穿过玻璃砖的时间较短 B.BO 是红光,穿过玻璃砖的时间较长 C.AO 是紫光,穿过玻璃砖的时间较短 D.BO 是紫光,穿过玻璃砖的时间较长

3

全反射
1.光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是 A.光从玻璃射到分界面上,入射角足够小 B.光从玻璃射到分界面上,入射角足够大 C.光从空气射到分界面上,入射角足够小 D.光从空气射到分界面上,入射角足够大 2.医学上,光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部。内窥镜 有两组光导纤维,一组用来把光输送到人体内部,另一组用来进行观察。光在光导纤维 中的传输利用了 A.光的折射 ( ) B.光的衍射 C.光的干涉 D.光的全反射 ( )

3.如图所示,有一窄束单色光投射到放在空气中的足够长的 平行玻璃砖的上表面,下面说法中正确的是 ( )

A.如果在上表面入射角大于临界角,光将不会进入玻璃砖 B.无论入射角多大,光都能从上表面进入玻璃砖 C.光进入玻璃砖后可能不从下表面射出 D.不论光从什么角度入射,都能从下表面射出 4.空气中两条光线 a 和 b 从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如右 图所示。 方框内有两个折射率 n=1.5 的玻璃全反射棱镜。 下图给出了两棱镜四种放置方 式的示意图,其中能产生右图效果的是 ( )

*5.如图所示,只含黄光和紫光的复色光束 PO,沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后, 被分成两光束 OA 和 OB 沿如图所示方向射出。则 A.OA 为黄色光,OB 为复色光 B.OA 为紫色光,OB 为复色光 C.OA 为复色光,OB 为黄色光 D.OA 为复色光,OB 为紫色光 ( )

4

光的干涉
1.光的干涉和机械波的干涉一样,必要条件是两列光的频率相同。能发生干涉的两列光叫 相干光。 要得到两列相干光是不容易的, 一直到了十九世纪初, 英国物理学家托马斯· 杨 才巧妙而简单地解决了相干光源的问题,成功地观察到了光的干涉现象,从而证明光的 确是一种波。想想看,他是如何得到相干光源的呢?

2.在双缝干涉实验中,当两个相干光源与屏上某点的距离之差等于________时,两列光在 这点相互加强,这里出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之差等于________时, 两列光在这点相互减弱,这里出现暗条纹。 3.当发生双缝干涉现象时,要增大屏上条纹的宽度,可以采取的措施是 A.减小双缝到屏的距离 C.减小光的波长 B.增加缝的宽度 D.减小双缝间的距离 ( )

4.从点光源 L 发出的白光,经过透镜后成一平行光束,垂直照射到挡光板 P 上,板上开有 两条靠得很近的平行狭缝 S1、S2,如图所示。在屏 Q 上 可看到干涉条纹。 图中 O 点是屏 Q 上与两狭缝等距离的 一点,则 ( )

A.干涉条纹是黑白的,O 是亮点 B.干涉条纹是黑白的,O 是暗点 C.干涉条纹是彩色的,O 是亮点 D.干涉条纹是彩色的,O 是暗点 5.激光散斑测速是一种崭新的测速技术,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△t 的 乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔△t、双缝到屏之距离 l 以及相邻两条 亮纹间距△x。若所用激光波长为 λ,则该实验确定物体运动速度的表达式是________。 6.采用干涉法检查一块玻璃板的表面是否平整,所用光源为单色光,检查中所观察到的干 涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的 A.a 的上表面和 b 的上表面 C.a 的下表面和 b 的上表面 ( )

B.a 的上表面和 b 的下表面 D.a 的下表面和 b 的下表面

7.某种色光在真空中的波长为 0.580μm,制造光学仪器时,需要在透镜 表面上涂一层这种色光的增透膜,膜的厚度应 A.等于 0.145μm B.小于 0.145μm ( ) D.等于 0.290μm

C.大于 0.145μm
5

光的衍射
1.在观察光的衍射现象实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的日光 灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝) ,可以看到 A.黑白相间的直条纹 C.狭缝变窄时条纹间距变宽 B.彩色的直条纹 D.狭缝变窄时条纹间距变窄 ( )

2.在白炽灯光的照射下,能从捏紧的两块玻璃板的表面看到彩色条纹;通过两根并在一起 的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯,也会看到彩色条纹,这两种现象 A.都是光的衍射现象 B.前者是光的色散现象,后者是光的衍射现象 C.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象 D.都是光的波动性的表现 3.单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图象是 ( ) ( )

4.下列哪些现象是光衍射产生的 A.著名的泊松亮斑





B.阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑 C.光照到细金属丝上在其后面屏上得到的阴影中间出现亮线 D.阳光经凸透镜后形成的亮斑 5.下列现象中属于光的干涉现象的是 A.天空出现彩虹 C.雨后马路上的油渍呈现彩色条纹 ( ) B.肥皂泡在阳光照射下呈现彩色条纹 D.阳光通过三棱镜形成彩色光带

光的偏振
1.纵波不可能产生的现象是 A.偏振现象 ( ) C.折射现象 D.衍射现象

B.反射现象

2.如图所示,让太阳光先后通过两个偏振片 P 和 Q,当 P、Q 两偏 振片的透振方向夹角为以下哪个度数时,透射光最弱 A.0° B.30° C.60° ( ) D.90°

3.如图所示,P 是一偏振片,P 的振动方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。下列 四种入射光束中,哪几种照射 P 时能在 P 的另一侧观察到透射光
6





A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成 45°角振动的光

激光
指出下面有关激光的应用主要利用了激光的什么特点: (1)用于传递信息:________; (2)用于精确测距:________; (3)用于记录信息:________; (4)用于医学手术:________; (5)用于干涉实验:________; (6)用于切割材料:________。 A.具有高度相干性 B.平行度好 C.亮度高,能量集中

7

用双缝干涉测量光的波长
1.在双缝干涉实验中,以白光为光源,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红 光) ,另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光) ,这时 ( )

A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮 2.用单色光做双缝干涉实验,下述说法中正确的是 A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的 2 倍 C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹间的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 3.做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,将测量头的分划板中心刻线与某 条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第 1 条亮纹,此时手轮上螺旋测微器的读数为 ________mm(如图所示) 。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中 心对齐,由手轮上的螺旋测微器再读出一读数。若实验测得第 1 条亮纹与第 6 条亮纹中 心间的距离为 11.550mm,已知双缝间距 d 为 0.20mm,测得双缝到屏的距离 l 为 70cm, 由计算式 λ=_______(用已知量和直接测量量的符号表示) ,求得所测光波长为 _______m。 4.某同学用如图甲所示实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验,他用带有游标尺的 测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离,转动测量头的手轮,使分划板的 中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心,此时游标尺上的 示数情况如图丙所示; 转动测量头的手轮, 使分划板的中心刻线对齐第 6 条亮纹的中心, 此时游标尺上的示数情况如图丁所示。则图丙的读数 x1=________mm;图丁的读数 x2 =________mm。实验中所用的双缝间的距离 d=0.20mm,双缝到屏的距离 L=60cm, 则实验中计算波长的表达式 λ=________(用已知量和直接测量量的符号表示) 。根据以 上数据,可得实验中测出的光的波长 λ=________m。 ( )

8

9

光的折射、色散 1.A 2. 3 3.

2 13 5

4. h ?

nd cos? sin 2 ? 1? n2

h ? ct cos ? ? c

d / cos ? nd cos ? cos ? ? ? v cos ?

nd cos ? 1 ? sin ?

?

nd cos ? 1? sin 2 ? n2

5.

R 3

6. (1)

sin i sin r

(2)

PP' QQ'

7.D

8.A

9.AD

全反射
1.B 2.D 3.BD 4.B 5.A

光的干涉
1.一束光通过单缝照射到相距非常近的两个狭缝后,形成频率相同的两束光。 2.半波长的偶数倍,半波长的奇数倍 3.D 4.A 5.

λl ?x?t

6.C

7.B

光的衍射
1.BC 2.C 3.A 4.AC 5.BC

光的偏振
1.A 2.D 3.AB

激光
A;B;B;C;A;C

用双缝干涉测量光的波长
1.C 2.A 3.1.512(1.511~1.513 均可) ;

( x2 ? x1 )d ;0.57 ? 10 ?6 5l

4.1.15;8.95;

( x2 ? x1 )d ;0.52 ? 10 ?6 5L

10


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