章末复习检测光学.docx

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章末复习检测光学

章末复习检测----光学本章知识网络

一、不定项选择题（每小题4分，共40分）

1、红光和紫光相比，

A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大

B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大

C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小

D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小

解析：

因为光子的能量和在同一种介质的折射率取决于频率，由n=c/v得在同一种介质中传播时红光的速度较大。

答案：

选B

点评：

此题考察爱因斯坦的光量子学说。

2、水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为

A.2htan（arcsin

）

B.2htan（arcsinn）

C.2htan（arccos

）

D.2hcot（arccosn）

解析：

几何光学解题思路；完成光路图，找几何关系。

答案：

选A

点评：

此题考察全反射知识。

3、如图53-2，P是偏振片，P的透振方向（用带的箭头的实线表示）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？

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

图53-2

解析：

根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭逢垂直，光都能通过偏振片，太阳光沿后垂直传播方向的各个振动，能，沿竖直方向振动的光能通过偏振片，沿与竖直方向成45°角振动的光也能通过偏振片。

故A、B、D都正确。

答案：

ABD

点评：

光的偏振现象，光的偏振现象的高考不是热点，容易被忽视。

4、光导纤维的结构如图53-3所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。

以下关于光导纤维的说法正确的是

A、内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射

B、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射

C、内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射

D、内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用

图53-3

解析：

全反射的条件考查。

答案：

选A

点评：

几何光学中的全反射是光学部分考查的重点之一。

5、15.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为

.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定

A、a光束照射时，不能发生光电效应

B、c光束照射时，不能发生光电效应

C、a光束照射时，释放出的光电子数目最多

D、c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小

解析：

当入射光的频率大于极限频率时产生光电效应，光电子数目取决光照强度，光电子的最大初动能取决于入射光的频率和某种金属的逸出功。

答案：

选A

点评：

此题考察产生光电效应的条件及性质

6、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，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

解析：

在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多．在双缝分别放上红色和绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不可再出现干涉条纹了．但由于满足产生明显衍射现象的条件，所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹．故正确的选项为C．

答案：

选C．

点评：

光的干涉、衍射和机械波的干涉、衍射，从原理上讲是完全类似的，在复习中可进行对照和类比．本题考查干涉条件：

频率相同、振动情况完全相同的两列相干波。

7、在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。

有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。

已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（）

A、r

B、1.5r

C、2r

D、2.5r

解析：

设光从玻璃到空气的临界角为C，根据折射定律有：

，所以C＜45º。

如图所示，光线射到A或B时，入射角大于临界角，发生全反射。

由几何关系知第二次到达界面时将垂直射出。

O点为ΔABC的重心，设CD＝x，则由几何关系得到：

，解得：

x＝2r。

故光斑半径为2r，C正确。

答案：

选C。

点评：

全反射，几何光学中的光的折射、全反射、光的干涉等是光学部分考查的重点。

解决思路完成光路图。

8、两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，则

A、在真空中，a光的传播速度较大

B、在水中，a光的波长较小

C、在真空中，b光光子能量较大

D、在水中，b光的折射率较小

解析：

金属发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率。

由于a光能发生光电效应，而b光不能，所以a光的频率大于b光的频率。

所有的光在真空中的传播速度都相等。

同种光在不同的介质中波长不同，介质的折射率越大，光在介质中的速度越小。

不同种光在同种的介质中的波长也不相同，任一介质，对频率越大的光，折射率越大，速度就越小。

在任一介质中，光子的能量只取决于光的频率，频率越大，光子的能量越大。

所以AC错误，BD正确。

答案：

选BD

点评：

对于物理光学也是高考的必考内容，一定要理清光的能量与频率的关系、速度与频率的关系。

及频率与折射率的关系

9、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，其框外光线如图1所示。

方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。

图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是

解析：

从光线的出射方向可以看出，a光垂直下框射出，b光线垂直上框射出，只有B图能满足上述情况

答案：

选B

点评：

考查了全反射棱镜的知识，对这类问题的处理，要结合简单的作图分析。

10、如图3—2所示，两束平行于主轴的单色光a、b，经透镜后的出射光线相交于P点，则下列说法正确的是（）

A、光束a的光子能量大于光束b的光子能量

B、在玻璃中，a光的光速大于b光的光速

C、若a光能使某金属产生光电子，则b光也一定能使该金属产生光电子

D、如果a光是绿光，那么b光可能是蓝光

解析：

由光线过透镜后的偏折程度可知，

，b光的频率大，光子的能量高

答案：

选BCD

点评：

不同种光在同种的介质中的波长也不相同，任一介质，对频率越大的光，折射率越大，速度就越小。

在任一介质中，光子的能量只取决于光的频率，频率越大，光子的能量越大。

一定要理清光的能量与频率的关系、速度与频率的关系、光的颜色与频率的关系及频率与折射率的关系。

二、填空题（共20分）

11、（8分）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：

A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄

B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

E.去掉滤光片后，干涉现象消失

其中正确的是：

_______________。

解析：

由条纹间距公式Δx＝

，d指双缝间距，l指双缝到屏的距离，由此可知：

A项中l减小，Δx减小；B项中λ变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小。

故A、B、D正确。

答案：

正确的是ABD

点评：

对双缝干涉实验现象的考查，主要涉及器材的实验装置和条纹间距公式所作的定性判断，考查考生分析实验现象的能力

12、（12分）一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的光线不能通过此表面）。

现要测定此玻璃的折射率。

给定的器材还有：

白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器。

实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。

在纸上画出直线aa/和bb/,aa/表示镀银的玻璃表面，bb/表示另一表面，如图所示。

然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）。

用P1、P2的连线表示入射光线。

Ⅰ.为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？

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试在题图中标出P3、P4的位置。

Ⅱ.然后，移去玻璃砖与大头针。

试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。

简要写出作图步骤。

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Ⅲ.写出用表θ1、θ2示的折射率公式n＝＿＿＿＿＿。

解析：

答案：

Ⅰ.在bb一侧观察P1、P2（经bb/折射、aa/反射，再经bb/折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住的P1、P2像；再插上P4，让它挡住P1、P2像和P3。

P3、P4的位置如图。

Ⅱ.①过P1、P2作直线与bb/交于O；

②过P3、P4作直线与bb/交于O/；

③利用刻度尺找到OO/的中点M；

④过O点作的垂线CD，过M点作bb/的垂线与aa/相交

于N点，如图所示，连接ON；

⑤

θ1，

θ2

Ⅲ.

点评：

对玻璃砖的测定，是一道创新实验题，它实际是由课本实验延伸而来的，但高于课本中的实验，也考查了考生创新实验能力。

三、计算题（共90分）

13、（12分）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象。

在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。

一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d。

水的折射率为n。

（1）在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图。

（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。

解析：

（1）光路如图1。

（2）以i、r表示入射光的入射角、折射角，由折射定律

sini=nsinr①

以

表示每一次偏转的角度，如图2，由反射定律、拆射定律和几何关系可知

②

③

④

⑤

由以上各式解得

⑥

⑦

⑧

答案：

同上

点评：

考查了光的折射、全反射的知识，对这类问题的处理，要结合简单的作图分析。

14、（13分）如图所示，透明介质球球心位于O，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质的C点，DC与AB的距离H=

R/2，若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，作出光路图，并算出介质的折射率。

解析：

解：

光路如图，光线经反射后到达介质与空气的界面时，入射角i’=r，由折射定律可得折射角r’=i，折射光线PQ与入射光线DC平行，则∠POA=∠COA=i

sini=H/R=

R/2R=

/2

i=600，折射角r=i/2=300

sinr=1/2

折射率sini/sinr=

答案：

见分析

点评：

几何光学要结合简单的作图分析

15、（15分）如图所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率n=

的透明液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，平面镜MN与底面成45°角放置，若容器高为2dm，底边半径为（1+

）dm，OM=1dm，在容器中央正上方1dm处水平放置一足够长的刻度尺，求光源S发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度。

（不考虑容器侧壁和液面的反射）

解析：

解：

作图找出发光点S在平面镜中的像点S’，连接S’M延长交直尺于H点，MH沿竖直方向，连接S’P，在RtΔPRS’中，RS’=

dm，PR=3dm，∴∠r=300由折射定律可得：

sini/sinr=n解得sini=

/2，∠i=450，刻度尺上被照亮的范围QH=1dm+

dm=（1+

）dm

答案：

见分析

点评：

几何光学要结合简单的作图分析

16、（16分）半径为R的透明薄圆柱体，割去1/4，如图所示，一束平行光与OA、OB成450角射到OA、OB面上，透明体的折射率为

，光由透明体射向空气发生全反射的临界角为450。

若进入透明体的光线射到曲面上，在有折射光线的情况下，不考虑反射光线，则光线从透明体的哪个部分射出，画出射出透明体的光线的光路图。

解析：

以OB为起点，逆时针旋转，在750＜θ1＜1200和1500＜θ＜1950范围内被照亮

答案：

见分析

点评：

几何光学要结合简单的作图分析

17、（16分）如图所示，P为一面高墙，M为高h=0.8m的矮墙，S为一点光源，三者水平距离如图所示，S以速度V0=10m/s竖直向上抛出，求在落回地面前，矮墙在高墙上的影子消失的时间（g=10m/s2）

解析：

完成光路图作图分析

答案：

1．2S

点评：

几何光学要结合简单的作图分析

18、（18分）（14分）如图10所示，MNPQ是一块截面为正方形的玻璃砖，正方形的边长为30cm.有一束很强的细光束AB射到玻璃砖的MQ面上，入射点为B，该光束从B点进入玻璃砖后再经QP面反射沿DC方向射出.其中B为MQ的中点，∠ABM=30°，PD=7.5cm，∠CDN=30°.试在原图上准确画出该光束在玻璃砖内的光路图，并求出该玻璃砖的折射率.

图10

解析：

解：

找出B点关于界面QP的对称点E,连接ED交QP于F点,则F点即为QP面上的入射点,所以,其光路图如图所示

由几何关系得:

cm=37.5cm

该玻璃砖的折射率

答案：

见分析

点评：

几何光学要结合简单的作图分析