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第十三章 光单元测试
（满分100分 时间90分钟）
一、选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。）
1．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退。对此现象正确解释是（ ）
A．同海市蜃楼具有相同的原理，是由于光的全反射造成的
B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射
2．在光学仪器中，为了减少在光学元件(透镜、棱镜等)表面上的反射损失，可在光学元件表面涂上一层增透膜，利用薄膜的相消干涉来减少反射光，如果照相机镜头所镀薄膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它能使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中波长λ为（ ）
A．d／4 B．nd/4 C．4d D．4nd
3．白光通过双缝产生干涉现象时，在中央看到白色条纹，两侧还出现彩色条纹，其原因是( )
①各种色光的波长不同 ②各种色光的频率不同
③各种色光的强度不同 ④各种色光在真空中的传播速度不同
A．①② B．①③ C．②④ D．①④
4．图1所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法中正确的是( )

图1 图2
A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
5．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如上图2所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（ ）
A．这主要是光的干涉现象
B．这主要是光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
6．发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上
端a恰好在水面以下，如图3。现考虑线光源a b
发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水
面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则 （ ）
A. l1< l2 l2>l0
C.l2> l1>l0 D.l2< l17．如下图4所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质．一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中( )
A．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能
B．7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能
C．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能
D．只能是4、6中的某一条
8．如图5，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2．已知玻璃折射率为，入射角为
45°（相应的折射角为24°）．现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则
A．光束1转过15° B．光束1转过30°
C．光束2转过的角度小于15° D．光束2转过的角度大于15°

图4 图5

图6 图7
9．一束光穿过介质1、2、3时，光路如图6所示，则( )
A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最大
D．当入射角由45°逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射
10．如图7所示，一束红光和一束紫光平行入射到三棱镜上，经棱镜折射后，交汇在屏上同一点．若三棱镜对红光和紫光的折射率分别为n1和n2．则有( )
A．n1＜n2，a为红光，b为紫光 B．n1＜n2，a为紫光，b为红光
C．n1＞n2，a为红光，b为紫光 D．n1＞n2，a为紫光，b为红光
二、填空题：每小题4分，共20分
11．玻璃对绿光的折射率是1.5，绿光在真空中波长为5.6×10－7 m，则它在玻璃中的波长为________．
12．在某次双缝干涉实验中，如图8所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹．已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q处的路程差是9×10－7 m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______ Hz．
图8 图9
13．由某种透光物质制成的等腰直角棱镜ABO，两腰长都为16cm，如图9所示，为了测定物质的折射率，将棱镜放在直角坐标中，使两腰与xy、oy轴重合，从OB边的C点注视A棱，发现A棱的视位置在OA边的D点，在CD两点插上大头针，看出C点坐标位置为(0，12)，D点坐标位置为(9，0)，则该物质的折射率为 ．
14．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置，如图10所示．激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图乙中的黑点代表亮点的中心位置．
图10
（1）这个实验现象说明激光具有______性．
（2）通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长．据资料介绍：若双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则光的波长=．该同学测得L=1.00 m，缝间距a=0.220 m，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中心位置如图乙所示．图乙中第1到第4个光点的距离是________ mm．实验中激光的波长=______ m．（保留两位有效数字）
三、解答题（共36分）
15．（8分）如图所示为一直光导纤维，AB之间的距离为S，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传到B点所用时间为t ，求光导纤维所用材料的折射率。
16．（8分）如图，折射率为的玻璃球，被一束光线照射、若入射角为60°，求：
（1）入射处反射线和折射线的夹角。
（2）光线从球射入空气的折射角。
17．（10分）如图，一束波长为0的红光，从空气中垂直于三棱镜的AB面入射，从AC面射出方向如图所示．则玻璃对红光的折射率、红光在玻璃中的传播速度、红 光在玻璃中的波长各是多少？

18．（10分）如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角θ=30°，P为垂直于直线BCD的光屏，现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一条宽度等于的光带，试作出光路图并求棱镜的折射率。

光单元测试答卷
班次 姓名 得分
一、选择题：每小题4分，共40分．
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题：每空4分，共24分．
11 12
13 14
三、解答题（共36分）
15．（8分）如图所示为一直光导纤维，AB之间的距离为S，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传到B点所用时间为t ，求光导纤维所用材料的折射率。
16．（8分）如图，折射率为的玻璃球，被一束光线照射、若入射角为60°，求：
（1）入射处反射线和折射线的夹角。
（2）光线从球射入空气的折射角。
17．（10分）如图，一束波长为0的红光，从空气中垂直于三棱镜的AB面入射，从AC面射出方向如图所示．则玻璃对红光的折射率、红光在玻璃中的传播速度、红 光在玻璃中的波长各是多少？

18．（10分）如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角θ=30°，P为垂直于直线BCD的光屏，现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一条宽度等于的光带，试作出光路图并求棱镜的折射率。

参考答案
1．D 2．D 3．A 4．A 5．BD 6．D 7．C 8．BC 9．CD 10．B
11． 3.7×10－7 m 12． 5×1014 Hz．?
13、4/3 14．答案：（1）波动 （2）8.5 6.2×10－7?
15、
16、（1）、90° （2）、60°
17．解析：作出光路图，标出入射角、折射角如图所示．由折射率定义得
n=sin45°/sin30°=1．4
传播速度v==2．14×108 m/s
红光在玻璃中的波长
===0．70．

18．解析：平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如下图所示．图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角，根据折射定律，有
nsinθ1=sinθ2，
设出射光线与水平方向成角，则
θ2=θ1＋
由于==
所以=
而==tanθ
所以tan==
可得=30°，θ2=60°，所以n==．
课件34张PPT。第一节 光的折射第十三章 光海市蜃楼 光到底是什么？……………17世纪明确形成了两大对立学说牛顿惠更斯微粒说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”光的本性:
光既具有波动性，又具有粒子性 当窄光束由空气斜射向水面或者玻璃表面时，光的反射和折射现象是怎样的？下面的这副画面，你能解释它的拍摄光路吗？通过今天的学习后，你是不是明白了呢？一、光的反射和折射：动画演示1动画演示2NN’空气玻璃irOAB特点：三线共面，分居法线两侧。界面法线入射光线折射光线入射角折射角 a反射角 1、现象：光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光发生反射，回到空气中；另一部分光射入玻璃中，并改变了原来的传播方向。 2、定律
(1)反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。
(2)折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一个平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，又称为斯涅耳定律 。（思考：折射角与入射角有什么关系呢？） 一、光的反射和折射： 在初中已经学过，折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线位于法线的两侧，但是，入射角和折射角之间究竟有什么定量关系呢？1621年，荷兰数学家斯涅耳终于找到了入射角和折射角之间的规律。
斯涅耳二、光的折射率：入射角i
10
20
30
40
50
60
70
80折射角r
6.6
13.2
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1i / r
1.51
1.51
1.54
1.57
1.63
1.70
1.80
1.95Sini/sinr
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50入射角的正弦跟折射角的正弦成正比=n（n为常数）结论：即：（思考：如果将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论？）光从空气进入玻璃：Sini/sinr
1.51
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50入射角i
10
20
30
40
50
60
70
80折射角r
6.6
13.2
19.5
25.4
30.7
35.3
38.8
41.1玻璃水折射角r
7.5
14.9
22.1
28.9
35.2
40.6
45
47.8Sini/sinr
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33金刚石折射角r
4.1
8.1
11.9
15.4
18.5
21
22.9
24Sini/sinr
2.42
2.43
2.42
2.42
2.41
2.42
2.41
2.42
可看出：光从空气（真空）进入同一种介质，总有入射角与折射角的正弦之比相等（不同介质比值不同）。思考：如果将玻璃换成其它介质，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的结论？1、折射定律：
（1）折射光线、入射光线、法线在同一平面内；（2）折射光线、入射光线在法线两侧；
（3）入射角的正弦跟折射角的
正弦成正比，如果用n12来表示这个比例常数，就有：二、光的折射率： 光从真空中进入某种
介质发生折射时, 入射角的正弦和折射角的正弦之比2、折射率: 光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量。物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正弦之比n，叫做这种介质的绝对折射率。 研究表明，光在不同介质的速度不同，这也是光发生折射的原因。 3、某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比．即：所有介质的折射率都大于1 。二、光的折射率：不同介质的绝对折射率酒精 1.36 金刚石 2.42
玻璃 1.5—1.9 二硫化碳 1.63
水晶 1.55 水 1.33
乙醚 1.35 空气 1.00028 4、对于折射率应从下面几个层次来理解——— （1）、在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常数。 （2）、对于不同的介质，此常数的值是不同的．n是一个反应介质光学性质的物理量。 （3）、介质的折射率是由介质本身性质决定的,它取决于光在介质中传播的速度。 二、光的折射率：三、光路是可逆的 ：光若从介质进入真空，则θ1 是指真空中的折射角。注意：本节小结：1、折射定律：2、折射率：(1)、角度关系：=nn=n= (从真空进入介质）（从介质进入真空）(1)、共面、两侧
(2)、方向关系：(2)、速度关系：n=3、物理学的研究方法：实验研究ir思考：光线从空气中以入射角i射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向的特点。 单色光经玻璃砖后，侧移而传播方向不变 玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？四、知识应用1
实验演示：测玻璃砖的折射率 实验器材：玻璃砖、 白 纸、大头针若干、
铅笔、直尺、量角器等。 实验原理：1、根据折射率的定义： 要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射 角和入射角。空气玻璃 i=? r=?界面法线 实验过程（演示）：四、知识应用2 观察水中的鱼 假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比：
A.将提前  B.将延后
C.在某些地区将提前,在另一些地区将延
后  D.不变四、知识应用3 大气对光的折射(演示) 例1：光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率为 ？五、例题与练习 光在某种介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？例2：45°练习：
1、光线从空气中射入折射率为4/3的水中，已知光线与水平面夹角为37度，求光在水中的折射角为多少？速度为多少？(sin37=0.6,sin53=0.8)2、如图所示，三棱镜的顶角是30度，光线从AB面垂直射入，由AC面射出，测得出射光线与入射光线的夹角为30度，则该三棱镜的折射率为多少？光在玻璃中的速度为多少？3、在一个宽60cm，深度为40cm的玻璃水槽中装满水，一条光线挨着槽壁上沿射入水中，刚好折射到槽底部中间O点，则光线射入的入射角是几度？

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