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第四章 光
一、单选题
1．如图为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，分别从B、C两点射出，其中从B点射出的为b光，从C点射出的为a光。下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率大
B．在玻璃砖中b光的传播速度大
C．在玻璃砖中a光和b光传播时间相等
D．在玻璃砖中a光传播时间长
2．下列各选项所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　）
A．医用内窥镜的光导纤维利用光的全反射传递光，它由内芯和外套组成，内芯的折射率小于外套
B．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
C．单色平行光线通过单缝，发生了衍射现象，其图样为等间距的明暗相间的条纹
D．用偏振眼镜观看立体电影，利用了光的偏振特性，说明光是纵波
3．光学原理在生活中有着十分重要的应用。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，双缝间距越窄，屏上的条纹间距越小
B．图乙中，照相机镜头前的增透膜，是利用了光的折射
C．图丙中，肥皂膜竖直放置时出现的彩色横纹，是由光的衍射形成的
D．图丁中，观众要戴上特制的眼镜观看3D电影，是利用了光的偏振
4．如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光，设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为和，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正确的是（　　）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为入
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间为
C．若将整套装置完全浸入折射率为的透明溶液中，此时单色光的波长变为
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上条纹将变得密集
5．日晕是一种大气光学现象，通常表现为太阳周围出现一个或多个彩色或白色的光环。它是由阳光穿过高空中的卷层云时，被其中大量悬浮的六角形冰晶折射或反射而形成的。如图所示，、为太阳光经六角形冰晶折射后形成的两束单色光。不计光在冰晶中的多次反射，下列物理量中，单色光大于单色光的是（　　）
A．频率 B．在真空中的波长
C．在真空中传播的速度大小 D．在六角形冰晶中传播的时间
6．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC．由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）
A．a光的频率比b光的频率大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
7．一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光a和b，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．在玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
B．在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光大
C．两束光射入玻璃砖后频率变小
D．用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的干涉条纹比b光更密
8．以下四幅图片：图甲是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将明暗交替变化；图乙是单色光的衍射图样：图丙是双缝干涉示意图：图丁是两束单色光、射向水面点，经折射后组成一束复色光。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，这种现象表明光是纵波
B．图乙中，衍射图样为等间距的明暗相间的条纹
C．图丙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大
D．图丁中，以水下某一点为光源向水面发射该复色光，光更容易发生全反射
二、多选题
9．下列图片是光的衍射现象的是（　　）
A．X射线下的DNA晶体
B．彩色的油膜
C．泊松亮斑
D．光经过大头针的针尖
10．如图甲所示，一束单色光从真空沿玻璃半圆柱体的径向射入到达底面AB，光线与过O点的法线成角。CD为足够大可旋转的弧形光学传感器，可以测量照射到它表面的光照强度。改变角，CD上的光照强度随角变化的情况如图乙所示。已知，以下说法正确的是（　　）
A．时，光全部从AB界面透射出去
B．若将传感器CD旋转到AB底面的下方，当时接收的光强为0
C．半圆柱体对该单色光的折射率为
D．反射光线和折射光线的最小夹角趋近37°
11．随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，其重要的部件为五棱镜目镜，五棱镜将实像光线多次反射后改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示，其中，光线从中点垂直射入，依次经过和面的反射，且在面的入射角相等，最后光线从面射出。已知光线恰好能够在面上发生全反射，光在真空中的速度为。下列说法正确的是（　　）
A．光线在面上的反射不是全反射
B．五棱镜的折射率为2
C．光线从点入射到面的时间为
D．红光和紫光分别从点入射时，紫光在棱镜内的传播速度更大
12．物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法中正确的是（　　）
A．如图甲所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
B．如图乙所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
C．如图丙所示，立体电影利用了光的偏振现象
D．如图丁所示，在多雾或多雨的城市中，采用红色图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉
三、填空题
13．下列是《普通高中物理课程标准》中列出的四个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
（1）下图甲是“测量金属丝的电阻率”中使用螺旋测微器测量金属丝的直径示意图，其读数为　 　mm。
（2）在“用多用电表测量电学中的物理量”实验中，某同学将多用电表的选择开关拨到“×100”倍率的电阻挡进行电阻测量，多用电表指针如下图乙所示，则所测电阻等于　 　。
（3）在“测量电源的电动势和内阻”实验中，某同学利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，为了尽量减小实验误差，应该选择的实验电路图是下图中的　 　（填“甲”或“乙”）。
（4）下图丙是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置，在组装仪器时单缝和双缝应该相互　 　放置（填“垂直”或“平行”），某次实验测得相邻亮条纹的间距，双缝间距，双缝到屏的距离，则光的波长为　 　nm。
四、解答题
14．如图所示，一束截面为圆形（半径R=lm）的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区，屏幕S至球心距离为D=m，不考虑光的干涉和衍射，试问：
①若玻璃半球对紫色光的折射率为，请你求出圆形亮区的半径．
②若将题干中紫色改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？
15．如图所示，直角三棱镜的折射率，一束光从真空中垂直边入射。已知该光在真空中的波长为，光速为c。求：
（1）光在棱镜中传播的速度v和波长；
（2）光从三棱镜第一次射出时的折射角。
16．半径为的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，点为圆心，与直径垂直的足够大的光屏紧靠住玻璃砖的左侧，与垂直。一细光束沿半径方向与成角射向点，光屏区域出现两个光斑，两光斑间的距离为，真空中的光速为，求：
（1）此玻璃的折射率；
（2）改变角度的大小直到光屏上恰好只剩下一个光斑，计算此种情况下光从射入玻璃砖至传播到光屏所用的时间。
17．如图所示，横截面为扇形的玻璃砖，为圆心，半径为，．一束激光垂直边从距离点处的点入射到玻璃砖中，然后从玻璃砖的边与成45°角射出．光在空气中的传播速度为．求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)光在玻璃砖中传播的时间.
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
2．【答案】B
【知识点】光导纤维及其应用；光的衍射；光的偏振现象
3．【答案】D
【知识点】光的双缝干涉；薄膜干涉；光的偏振现象
4．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系
5．【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
6．【答案】C
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
7．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
8．【答案】C
【知识点】光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光的偏振现象
9．【答案】A,C,D
【知识点】光的衍射
10．【答案】B,D
【知识点】光的全反射
11．【答案】B,C
【知识点】光的全反射
12．【答案】A,C
【知识点】光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象
13．【答案】2.794；2200；甲；平行；540
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；用双缝干涉测光波的波长；电池电动势和内阻的测量
14．【答案】解：①如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的E点处，
E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径．
设紫光临界角为C，则有
由几何知识可知：AB=R·
所以有：
②若将题干中紫光改为白光，由于紫光的折射率最大，偏折角也最大，则知在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是紫色
【知识点】光的全反射
15．【答案】（1），；（2）
【知识点】光的折射及折射定律
16．【答案】（1）；（2）
【知识点】光的全反射
17．【答案】①②
【知识点】光的折射及折射定律
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