物理光学作业参考答案3

物理光学作业参考答案[15-1] 一束自然光以ο30角入射到玻璃-空气界面，玻璃的折射率54.1=n ，试计算（1）反射光的偏振度；（2）玻璃-空气界面的布儒斯特角；（3）以布儒斯特角入射时透射光的偏振度。

解：（1）入射自然光可以分解为振动方向互相垂直的s 波和p 波，它们强度相等，设以0I 表示。

已知：ο301=θ，所以折射角为：οο35.50)30sin 54.1(sin )sin (sin 1112=⨯==--θθn 根据菲涅耳公式，s 波的反射比为：12.0)35.5030sin()35.5030sin()sin()sin(222121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=οοοοθθθθρs 4 因此，反射波中s 波的强度：00)(124.0I I I s R s ==ρ而p 波的反射比为：004.0881.5371.0)()(222121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=θθθθρtg tg p 因此，反射波中p 波的强度： 00)(004.0I I I p R p==ρ于是反射光的偏振度： %94%8.93004.0124.0004.0124.00000≈=+-=I I I I P（2）玻璃-空气界面的布儒斯特角： ο3354.11111121====---tg n tg n n tgB θ （3）对于以布儒斯特角入射时的透射光，s 波的透射系数为： 4067.133cos 57sin 2cos sin 2)sin(cos sin 2122112===+=οοθθθθθθs t式中，ο331==B θθ，而οο57902=-=B θθ 所以，s 波的透射强度为：002021122)(834.04067.133cos 54.157cos 0.1)cos cos (I I I t n n Is T s=⨯==οοθθ 而p 波的透射系数为：5398.1)5733cos(4067.1)cos()cos()sin(cos sin 221212112=-=-=-+=οοθθθθθθθθs p t t所以，p 波的透射强度为： 002021122)(9998.05398.133cos 54.157cos 0.1)cos cos (I I I t n n Ip T p=⨯==οοθθ 所以，透射光的偏振度： %9834.09998.0834.09998.00000=+-=I I I I P[15-3]选用折射率为的硫化锌和折射率为的氟化镁作镀膜材料，制作用于氦氖激光（)8.632nm =λ的偏振分光镜。

初中物理光学专题训练30题含答案一、填空题1．雨过天晴时，蔬菜塑料大棚的积水窝相当于一个镜，此时为防止阳光灼伤蔬菜，菜农总是及时将积水除掉，这是因为凸透镜对阳光有作用。

2．小杨做凸透镜成像规律的实验. 将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧，实验前调整烛焰中心、中心和光屏中心在同一水平高度，如图所示 . 若蜡烛放置在10cm刻度线处，移动光屏，在光屏上（选填“能”或“不能”）呈现烛焰清晰的像. 若蜡烛放置在25cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰（选填“缩小”或“放大”）的实像. 若蜡烛放置在35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰（选填“正立”或“倒立”）的实像. 若蜡烛放置在45cm刻度线处，可以观察到正立放大的虚像. 根据此规律制成了.3．阳光明媚的春天，白水带桃花盛开，我们能够从不同方向看到桃花，是因为太阳光在桃花表面发生的缘故；夏天雨后天空出现的彩虹就是太阳光的现象；夏日炎炎，资料表明：将皮肤晒黑的罪魁祸首是太阳光中的。

4．如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，通过调节，在光屏上看到了烛焰清晰的像.保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向右移动一小段距离后，要想在光屏上再次得到清晰的像，可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的眼镜（选填“近视”或“远视”）.小芳实验时对此装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸，请写出改进后其中一个优点：.5．在探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰和光屏中心位于凸透镜的上．当蜡烛距凸透镜30.0cm时，在光屏上成一个等大的实像，则凸透镜的焦距是cm；将蜡烛远离透镜移动动到适当位置，要在光屏上成清晰的像，就将光屏向（远离/靠近）透镜方向移动．二、单选题6．下面是四位同学所画的光路图，其中正确的是（）A．B．C．D．7．如图所示，将一束光线斜射入容器中，并在容器底部形成一光斑，这时往容器中逐渐加水，则光斑的位置将（）A．慢慢向右移动B．慢慢向左移动C．慢慢向水面移动D．仍在原来位置不动8．白纸上印有黑字，每个人都看得特别清楚，我们之所以能看清楚这些字的主要原因是（）A．白纸和黑字分别发出了不同的颜色的光进入眼睛B．白光照到试卷上，白纸和黑字分别发出白光和黑光进入眼睛C．白光照到试卷上，白纸反射出白光进入眼睛，而黑字不反射D．黑字比白纸反射的本领强9．如图所示，在水杯后放置一个小泥娃，透过水杯观察小泥娃，改变小泥娃与水杯的距离，下列关于看到的像的特点说法正确的是（）A．人眼看到的像一定是虚像B．当泥娃靠近水杯时，可能看到泥娃变高又变粗的像C．当泥娃离水杯足够远时，可能看到泥娃上下倒立又变短的像D．当泥娃离水杯一定距离时，可能无论人眼在什么位置都看不清泥娃的像10．下列说法正确的是（）A．矫正近视眼应佩戴凸透镜B．水烧开时冒出大量“白气”是液化现象C．地震时产生的次声波不是振动产生的D．把手机调为静音是在人耳处减弱噪声11．如图是常用的插线板，闭合开关，指示灯发光，且插孔可以提供工作电压，下列说法正确的是（）A．将试电笔插入C孔，其氖管会发光B．图中A与火线相连，B与零线相连C．若指示灯损坏不能发光，则插孔不能提供工作电压D．若A、B两孔发生短路，则其它插孔仍可提供工作电压12．如图所示，A在水面上方，B在水面下方，AC、BD垂直于水面，垂足分别是C和D，AB连线与水面相交与E点，若从A处射出一束激光，要使激光能够照射到B点，则射出的激光在水面上的入射位置是A．E点B．D点C．D与E之间的某一个点D．C与E之间的某一个点13．2021年5月26日晚，本年度最大满月携月全食“组合出道”。

高三物理物理光学试题答案及解析1.（4分）如图，在“观察光的衍射现象”试验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将（选填：“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只是在情况下，光才可以看作是沿直线传播的。

【答案】减小光的波长比障碍物小的多【解析】缝隙越窄，条纹宽度越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，当增加缝宽时，衍射条纹变窄，条纹间距变小。

当条纹足够宽时，几乎看不到条纹，衍射不明显，所以只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播。

【考点】单缝衍射2.（05年天津卷）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10-19C，普朗克常量为6.63×10-34J s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（）A．5.3×1014HZ，2.2J B．5.3×1014HZ，4.4×10-19JC．3.3×1033HZ，2.2J D．3.3×1033HZ，4.4×10-19J【答案】B【解析】逸出功等于极限频率与普朗克常量的乘积，所以极限频率为5.3×1014HZ，由光电效应方程，光电子的最大动能为4.4×10-19J，B对；3.下列说法正确的是A．全息照相利用了激光相干性好的特性B．光的偏振现象说明光是纵波C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象【答案】AC【解析】光的偏振现象说明光是横波，B错；波长越长越容易发生干涉和衍射，X射线比无线电波更难发生干涉和衍射现象4.下列有关光现象的说法正确的是( )A．在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大B．以相同入射角从水中射向空气,紫光能发生全反射,红光也一定能发生全反射C．紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时也一定有电子向外发射D．拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度【答案】A【解析】在双缝干涉实验中,条纹间距d与入射光波长成正比,所以入射光由紫光改为红光时波长增长,条纹间距d变大,A项正确.全反射中的临界角为C,由sinC=可知,折射率越大,临界角越小,即紫光的临界角小于红光的临界角,所以紫光能发生全反射时,红光不一定能发生全反射,则B错误.金属的逸出功一定,由hν=W+Ek,紫光能使金属发生光电效应,而红光频率低不一定能使金属发生光电效应,所以C错误.在镜头前加装偏振片是为减弱玻璃反射的光对拍摄的负面影响,所以D错误.5.在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳．这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光．由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光．要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了．同理，要想消除从竖直面反射来的炫光，如玻璃窗反射来的炫光，所用偏振轴应取水平方向．请回答下列两个问题：(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？【答案】见解析【解析】(1)在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰．(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片．该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直．6.(1)下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 ()A．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D．光的频率越高，波动性越显著(2)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．【答案】(1)B(2)λn ＜λe【解析】(1)光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D选项错．故选B.(2)粒子的动量p＝，物质波的波长λ＝由mn ＞me，知pn＞pe，则λn＜λe.7. (2010年高考四川卷)用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)()A．5.5×1034 Hz B．7.9×1014 HzC．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz【答案】B.【解析】该题考查光电效应方程，由mv2＝h－W0和W＝hν可得ν＝7.9×1014 Hz，B选项正确．8. (2011年上海宝山区模拟)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、c B．b、cC．a、d D．b、d【答案】D.【解析】a图是双缝干涉图样，b图是单缝衍射图样，c是小孔衍射图样，d是单缝衍射图样，故D正确．9.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变【答案】D.【解析】金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜各处厚度几乎不变．因此，形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，A、B、C错误．10.利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题：(1)用如图所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？【答案】(1)见解析(2)1×10－7 m【解析】(1)干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即b、c表面反射光叠加形成的．(2)若绿光在真空中波长为λ，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：n＝＝＝即λ＝，那么增透膜厚度h＝λ＝＝ m＝1×10－7 m.11.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1 ×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．【答案】见解析【解析】(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝，v＝λf，得：n＝，得λ1＝nλ2＝6×10－7 m光的路程差δ＝2.1×10－6 m，所以N1＝＝3.5从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sinC＝得n＝＝由此可知，B光在空气中波长λ2为：λ2＝nλ介＝5.25×10－7 m，N2＝＝4可见，用B光做光源，P点为亮条纹．(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗．12.已知氢原子各定态能量为，式中n=1,2,3……,E为氢原子的基态能量。

1. 下图中，S是光源，A是不透明的物体，L是竖直墙血，试画出光源S照不到墙血的范围LAS2. 若把正在收看的电视机放在真空玻璃罩内，我们会发现（）A. 图像和声音一样正常B.图像和声音同时消失C.可以听到声音，但看不到图像D.可以看到图像但听不到声音3. 太阳、月亮、荧火虫，其中不是光源的是_______ 。

“小孔成像”所成的像是_像（填“实”或“虚”），它是由于______________ 形成的。

4. “影”是我们日常生活屮常见的光现象，如做光学游戏形成的“手影”；民间皮影戏的“皮影”；湖岸景色在水中形成的“倒影”；春游时的“摄影”等。

以下列出的“影”与物理知识对应关系不正确的是A. 手影一一光的直线传播B.皮影一光的反射C.倒影一一平面镜成像D.摄影一一凸透镜成像5. 人沿看街道走向路灯，再从路灯下走远，则他的影子长短的变化是（）A. 变长B.变短C.先变长再变短D.先变短再变长6. 阳光灿烂的日子，行走在绿树成荫的街道上，常常见到地面上有-•些圆形的光斑，这些光斑是（）A. 树叶的实像B.树叶的虚线C.太阳的实像D.太阳的虚像7. 如图3所示的四种现彖一中，由于光的直线传摘形成的是（）A・竹的倒 B.水面'折戏 D.镜中花8. 在灯光下靠近墙的地方，用手做各种姿态，在墙上会形成手影，当电灯保持静止，手向墙•靠拢时，在墙上的手影将：A. 变小；B.变大；C.不变；D.无法确定.9. 在纸上剪一个很小的方形孔，让太阳光垂冑照在方形孔上，那么地面上产生的光斑：A.是方形的；；B.是圆形的；；C.它是太阳的像；；D .是长方形的10如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置。

将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点：（1）__________________________ 烛焰在塑料薄膜上所成的像是_________________________ （填“实像”或“虚像”）；其成像的原理是__ ；（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是一9A.三角形光斑B.圆形光斑C.烛焰的正立像D.烛焰的倒立像（3）从右侧眼睛看过去，将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则人眼看到的塑料薄膜上的像是_（选填“顺”或“逆”）时针旋转的；（4） ______________________________________________ 为了增大烛焰所成的像，可采取的办法是：:（5）晴夭太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理相同，共圆形光斑大小不一的原因是_______________________________ 。

物理光学作业参考答案[11-1]一个平面电磁波可以表示为0],2)(102cos[2,014=+-⨯==z y x E t c z E E ππ，求：（1）该电磁波的频率、波长、振幅和原点的初相位？（2）波的传播方向和电矢量的振动方向？（3）相应的磁场B 的表达式？ 解：（1）由平面电磁波的表达式知，该波的圆频率为14102⨯=πω，速度v=c ，故：频率 14141021022=⨯==πππωv Hz 波长 m m v c μλ3103101036148=⨯=⨯==- 振幅 m V A /2=初相位 rad 2πϕ=（2） 波沿z 轴正方向传播，电矢量沿y 轴方向振动（3） 由V B E =，知T c A V E B 881067.01032-⨯=⨯===（特斯拉=韦伯/米2） 故，相应的磁场B 的表达式为：0,0],2)(102cos[1067.0148==+-⨯⨯-=-z y x B B t c z B ππ[11-2]在玻璃中传播的一个线偏振光可以表示为)]65.0(10cos[10,0,0152t czE E E x z y -===π，试求：（1）光的频率和波长；（2）玻璃的折射率。

解：（1）由平面电磁波的表达式知，该波的圆频率为1510⨯=πω，速度c V 65.0=，故光的： 频率 Hz v 141052⨯==πω波长 m m v c v V μλ39.01039.010510365.065.06148=⨯=⨯⨯⨯===- （2）玻璃的折射率为：54.15385.165.0≈===ccV c n[11-3] 平面电磁波的表示式为)]1063(102exp[)322(8600t y x i y x E ⨯-+⨯+-=π，试求该平面波的偏振方向，传播方向，传播速度，振幅，波长和频率。

解：由题设知：148666101210610201021032322⨯=⨯⨯⨯==⨯=⨯==-=ππωππz y x y x k k k A A ，，，因此，振幅：)/(422m V A A A y x =+=波数：)(10416222-⨯=++=m k k k k z y x π偏振方向与x 轴的夹角为： 1206042cos cos 11或-=-==--A A x α 由于传播方向与偏振方向垂直，故传播方向k与x 轴的夹角为 30。

高三物理光学试题答案及解析1. 下列说法正确的是A ．观看“3D 电影”所带眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相平行B ．“电信提速，光纤入户”的优势主要指：抗干扰性强，容纳的信息量大C ．在微波炉中加热食品不能使用金属器皿，是避免金属因微波产生强大涡流而熔化D ．在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是利用金属因交变电流产生的涡流发热【答案】BD【解析】观看“3D 电影”所带眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相垂直，A 错；在微波炉中加热食品不能使用金属器皿，是因为微波碰上金属制品将发生“短路”和反射现象，C 错；2. 如图所示，一细束由a 光和b 光组成的复色光由空气中射到一块长方形玻璃砖的上表面，透过玻璃砖后从下表面射出，若用n 1和n 2分别表示玻璃砖对a 光和b 光的折射率，则n 1_______n 2（填“>”，“<”或“=”）。

【答案】>【解析】由折射率定义式，a 光的折射率， b 光的折射率，由图知，所以n 1>n 23. 在测定《梯形玻璃砖的折射率》实验中（1）四位同学分别在白纸上画出了测量梯形玻璃砖折射率的光路图，光路图如图甲、乙、丙、丁所示，直线aa /、bb /、cc /、dd /代表梯形玻璃砖在白纸上的界面。

其中p 1、p 2、p 3、p 4为4枚大头针所插位置的投影点，光线的箭头没有画出。

能比较准确测量折射率的光路图可以是（2）为了探究折射角（r ）与入射角(i)的关系，已作 出折射角随入射角的变化曲线，如图所示，请指出图线的特征 。

你猜想一下，入射角与折射角 之比 是一个常数。

（猜对给分，猜不对不给分）【答案】（1）丙和丁 ------------- 4分（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值。

---------- 4分正弦值 ---------2分【解析】（1）丙和丁 ------------- 4分（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值。