1、光学一 选择题1 (多选)下列说法正确的是()A在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高B光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射D全息照相主要是利用了光的衍射现象E沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象【答案】ABE【解析】景物的光斜射到水面上，会发生折射现象，进入水中的光线会靠近法线，水中的鱼逆着光的方向看景物形成的像会比物体的实际位置高，A正确光在光纤内芯传播时，会在内芯和外壳的界面处发生全反射，所以内芯的折射率比外壳的大，B正确水中的气泡看起来特别明亮是因为光线从
2、水射入气泡时发生全反射的缘故，C错误全息照相是利用了光的干涉现象，D错误海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的全反射而产生的，E正确2.如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直径与BD重合.一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上.使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度(090)，观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动.在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是()A.折射光斑在弧形屏上沿CFB方向移动B.折射光斑的亮度逐渐变暗C.折射角一定大于反射角D.反射光线转过的角度为E.当玻璃砖转至45时，恰好看不到折射光线.则此玻璃砖的折射率n【答案】BCE【解析】画出光路图易知，折射光斑在弧
3、形屏上沿CD方向移动，选项A错误；随着入射角增大，反射光增强，而折射光减弱，故折射光斑的亮度逐渐变暗，选项B正确；根据090及折射定律可知，在玻璃砖转动过程中，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，则折射角一定大于反射角，选项C正确；根据反射定律和几何知识知，玻璃砖转过角，则反射光线转过2角，选项D错误；当玻璃砖转至45时，恰好看不到折射光线，恰好发生了全反射，则临界角C45，由临界角公式sin C，解得折射率n，选项E正确.3.在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示.已知A点的入射角为3
4、0，a色光的偏向角为45(C点出射光线与A点入射光线的夹角)，CD弧所对的圆心角为3，则下列结论正确的是()A.b色光的偏向角为42B.介质对a色光的折射率na C.在介质中，a光的频率小于b光的频率D.b色光从介质射向空气的临界角正弦sin CE.若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距xa xb【答案】ADE【解析】光线在A点的入射角为i，折射角分别为ra、rb.由a色光的偏向角为45，而偏向角a2(rai)，得ra52.5，由几何知识得：AC弧所对的圆心角为180252.575，CD弧所对的圆心角为3，则AD弧所对的圆心角为78，故rb51，b色光的偏向角为b2(rbi
5、)42，故A正确.介质对a色光的折射率 na.故B错误.介质对b色光的折射率 nbna，则a光的频率大于b光的频率，故C错误.b色光从介质射向空气的临界角正弦 sin C.故D正确.由以上得知，a光的偏向角大于b光的偏向角，a光的折射率大于b光的折射率，a、b两单色光在透明介质中的波长ab.根据条纹间距公式x，波长长的双缝干涉时条纹间距较大，故xansin i3式中C是全反射临界角，满足nsin C1由式知，棱镜的折射率n的取值范围应为n2.11.如图所示是一个透明的玻璃圆柱体的横截面，其半径R20 cm，AB是过圆心的一条水平直径有一激光源S，发射出一条很细的水平激光束，恰好沿玻璃圆柱体顶部
6、过去现将激光源S沿竖直方向缓慢向下移动h2.68 cm时，水平激光束第一次从B点射出(光在真空中的传播速度为3108 m/s，1.732)试求： (1)玻璃的折射率；(2)经B点反射的光束在玻璃圆柱体中的传播时间(从进入玻璃圆柱体开始计时)【解析】(1)光线SC经折射后经过B点，光路如图所示，由折射定律得n由几何关系有2sin 60，30解得n(2)光线SC折射后经B点反射出玻璃的光路如图所示CBBD2Rcos R由v得v108 m/s光在玻璃中的传播时间t4109 s【答案】(1)(2)4109 s12.如图所示，ABCD是一玻璃砖的截面图，一束光与AB面成30角从AB边上的E点射入玻璃砖中
7、，折射后经玻璃砖的BC边反射后，从CD边上的F点垂直于CD边射出.已知B90，C60，EB10 cm，BC30 cm.真空中的光速c3108 m/s，求：(1)玻璃砖的折射率；(2)光在玻璃砖中从E到F所用的时间.(结果保留两位有效数字)【答案】(1)(2)1.8109 s【解析】(1)光在玻璃砖中传播光路如图所示，由几何关系可得i60，rBQECQF30由折射定律n得n(2)由n，得v108 m/s由几何关系得EQ2EB20 cmQFQCcos 30(BCBQ)cos 30(1515) cmt1.8109 s13.如图所示为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横截面图，CD是半径为R的四分之一圆，
8、圆心为O；光线从AB面上的M点入射，入射角为，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出。已知OB段的长度为L，真空中的光速为c。求： (1)透明材料的折射率n；(2)该光在透明材料内传播的时间t。【解析】(1)设光线在AB面的折射角为r，光路如图所示根据折射定律得：n设棱镜的全反射临界角为C，由题意，光线在BC面恰好发生全反射，得到sin C由几何知识可知，rC90联立以上各式解得n。(2)光在棱镜中的传播速度v由几何知识得，MOnL该光在透明材料内传播的时间t。【答案】(1)(2)14.如图所示，厚度为d的平行玻璃砖与光屏EF均竖直放置，玻璃砖右侧面距光屏为d，左侧面距激
9、光源S也是d.由S发出的两束激光，一束垂直玻璃砖表面，另束与玻璃砖表面成45角，两束光经折射后射到光屏上，光屏上两光点间距为d，已知光在真空中的传播速度为c.求： (1)玻璃砖的折射率；(2)激光在玻璃砖中传播的时间【解析】(1)作出光路图如图所示，入射角45设折射角为，光束从玻璃砖出射时偏离入射点距离为y，ydsin 由折射定律n(2)n，vt解得t【答案】(1)(2)15.如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求（i）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；（ii）距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。【答案】（i） （ii）【解析】（i）如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角i0时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有由几何关系有联立式并利用题给条件，得（ii）设与光轴距的光线在球面B点折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有设折射光线与光轴的交点为C，在OBC中，由正弦定理有由几何关系有联立式及题给的条件得
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