高三物理13单元几何光学练习

高中物理《几何光学》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：_____________一、单选题1．下列说法正确的是（）A．光纤通信是光的色散的应用P原子核经过一个半衰期后，一定剩下4个没有衰变的原子核B．8个3015C．原子核的比结合能越大，原子核就越稳定D．光的干涉、衍射现象证实了光具有波动性，偏振现象证实光是纵波2．如图甲所示，每年夏季我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。

一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射，其光路图如图乙所示，a、b为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（）A．在冰晶中，b光的传播速度较大B．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较小D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽3．如图所示，一细束白光经过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（）A．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大B．若b光照射某金属可发生光电效应，则c光照射该金属也一定能发生光电效应C．若分别让a、b、c三色光经过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从同一介质射入空气中，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射4．关于下列现象说法正确的是（）A．晨光照射下的露珠显得特别“明亮”是由于光的折射B．火车进站鸣笛时，车站中的乘客听到的频率小于火车鸣笛发出的频率C．电视台发射信号要使用频率较高的电磁波是因为高频电磁波在真空中传播速度更快D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理5．如图所示，光束沿AO方向从空气射向某种介质，折射光线沿OB方向。

下列说法正确的是（）A．这束光从空气进入介质后速度会增大B．这束光从空气进入介质后频率会减小C．这束光从空气进入介质后波长会减小D．若这束光沿BO方向从介质射向空气，可能会发生全反射现象6．物理来源于生活又服务于生活，下列生活和科技现象中涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．当急救车从我们身边疾驰而过，我们听到的急救车鸣笛的音调会先高变低B．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象造成的C．篮球运动员伸出双手迎接传来的篮球，然后两手随球迅速收缩至胸前，这样做可以减小篮球对手的冲量D．在水中的潜水员斜向上看岸边物体时，根据光的折射定律得出，看到的物体的像将比物体所处的实际位置低7．如图所示，某透明液体深1 m，一束与水平面成30°角的光线从空气射向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为45°。

高考物理最新光学知识点之几何光学专项训练及答案一、选择题1．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ）A．向上移动 B．向下移动C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动2．下列现象中属于光的衍射现象的是A．光在光导纤维中传播B．马路积水油膜上呈现彩色图样C．雨后天空彩虹的形成D．泊松亮斑的形成3．如图所示，将等腰直角棱镜截去棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。

从M点发出一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知折射角γ＝30°，则A．光在玻璃中的频率比空气中的频率大B．玻璃的折射率6 n=C．光在玻璃中的传播速度为2×108 m/sD．CD边不会有光线射出4．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于A．sin50 sin55︒︒B ．sin55sin50︒︒C ．sin40sin35︒︒ D ．sin35sin40︒︒5．某单色光在真空中传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度为v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n ，当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为i ，折射角为r ，下列正确的是（ ）A ．v=nc ，λ=n c 0λ B ．λ0=λn，v=sini csinr C ．v=cn ，λ=c v0λD ．λ0=λ/n，v=sinrcsini 6．如图所示，两束单色光a 、b 同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c 则下列说法中正确的是A ．a 光的能量较大B ．在玻璃中a 光的传播速度小于b 光的传播速度C ．在相同的条件下，a 光更容易发生衍射D ．a 光从玻璃到空气的全反射临界角小于b 光从玻璃到空气的全反射临界角7．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ）A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B ．小球所发的光能从水面任何区域射出C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大8．如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是( )A． B．C． D．9．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）．A．B．C．D．10．图示为一直角棱镜的横截面，。

图19-3-1 高三物理《几何光学》测试题1、光由一种媒质进入另一种媒质时，以下说法正确的是 A ．入射角大于折射角 B ．光线一定要发生偏折C ．光线由光疏媒质进入光密媒质，光的速度要减小D ．光线由光密媒质进入光疏媒质，入射角大于折射角 2、关于全发射，下列叙述中正确的是A ．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱B ．光线由光密媒质射向光疏媒质时一定会发生全反射现象C ．光线由光密媒质射向光疏媒质时可能不发生全反射现象D ．光线由光疏媒质射向光密媒质时可能发生全反射现象3．光线从折射率为2的媒质中射向空气，如果入射角为60º，下列各图（图19－3－1）光路中可能的是4．某玻璃的临界角为42º，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为A ．小于42ºB ．小于60ºC ．小于90ºD ．无折射光线5．一只空玻璃试管插入水中，看上去比充满水的试管插入水中要亮一些，这是因为光在A ．玻璃跟空气的界面上发生全反射B ．水跟玻璃的界面上发生全反射C ．水跟玻璃的界面上发生镜面反射D ．玻璃跟空气的界面上发生漫反射6．一束光从空气射向折射率为n ＝2的某种玻璃的表面，如图19－3－2所示，i 代表入射角，则 A ．当i ＞45°时会发生全反射B ．无论入射角i 是多大，折射角r 都不会超过45°C ．欲使折射角r ＝30°，应以i ＝45°角度入射D ．当入射角2arctan i =时，反射光线跟折射光线恰好相互垂直7．三种介质I 、II 、III 的折射率分别为n 1、n 2和n 3，且n 1＞n 2＞n 3，则 （ ） A ．光线由介质I 入射II 有可能发生全反射 B ．光线由介质I 入射III 有可能发生全反射 C ．光线由介质III 入射I 有可能发生全反射 D ．光线由介质II 入射I 有可能发生全反射8．某介质的折射率为3，一束光由该介质射向空气，如下光路图中正确的是（ ）9．一束光照射到两种介质的界面上时，下列说法中正确的是 （ ） A ．一定同时有反射光线和折射光线存在B ．一定有反射光线存在，不一定有折射光线存在C ．一定有折射光线存在，不一定有反射光线存在D ．反射光线和折射光线都不一定存在10．一束光线从空气射入水中，入射角为40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线之间的夹角θ是 （ ）A ．100°<θ<140°B ．θ>140°C ．θ<140°D ．50°<θ<100°11．光纤维通信是利用光的全反射将大量信息高速传输，若采用的光导纤维是由内芯和包层介质组成，下列说法正确的是 （ ） A ．内芯和包层折射率相同，折射率都大 B ．内芯和包层折射率相同，折射率都小C ．内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D ．内芯和包层折射率不同，包层折射率较小12.单色光自真空射到折射率为n 的媒质界面上，形成反射光束和折射光束，则反射光和折射光（ ）A 、颜色相同B 、光速相同C 、波长相同D 、频率相同 13、已知媒质对某单色光的临界角为θ，则（ ）A ．该媒质对此单色光的折射率等于1sin θB ．此单色光在该媒质中的传播速度等于c sin θ（c 是真空中的光速）图19-3-1 图19-3-260°30°30°30°60°60°30°30°60°C ．此单色光在该媒质中的波长是在真空中波长的sin θ倍D ．此单色光在该媒质中的频率是在真空中频率的1sin θ倍14、一块半圆柱形玻璃砖放在空气中，如图所示，一束白光从空气中沿着图示方向射向玻璃砖，经玻璃砖折射后在光屏P 上形成由红到紫的彩色光带，当α逐渐减小时，彩色光带变化情况是（ ）A 、红光最先消失B 、紫光最先消失C 、红光和紫光同时消失D 、从左到右的色光排列为红→紫 15.红光与紫光相比（ ）A ．在真空中传播时，紫光的速度比较大。

第4讲几何光学考题归纳温故知新基础训练1.在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹．彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。

光的折射发生在两种不同介质的 上，不同的单色光在同种均匀介质中 不同。

【答案】 分界面；的传播速度 2. 光线以某一入射角从空气射入折射率为3的玻璃中，已知折射角为30°，则入射角等于A ．30°B ．45°C ．60°D ．75°【答案】 C 3. 一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a b 、两束单色光，其传播方向如图所示。

设玻璃对a b 、的折射率分别为a n 和b n ，a b 、在玻璃中的传播速度分别为a v 和b v ，则A ．a b n n >B ．a b n n <C ．a b v v >D ．a b v v <【答案】 A D 4. 某同学在实验室做测定玻璃折射率实验时，用测得的多组入射角θ1和折射角θ2作出12sin ~sin θθ图线如图所示。

下列判断中正确的是 A ．他做实验时，光是由玻璃射入空气 B ．玻璃的折射率为0.67 C ．玻璃的折射率为0.33D ．玻璃全反射时临界角的正弦值为0.67【答案】 D 5. 井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底部各有一只青蛙，则A ．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B ．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星C ．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星D ．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星【答案】 C 6. 光导纤维的结构如图，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的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D ．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用【答案】 A7.如图所示，有三块截面为等腰直角三角形的透明材料（图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）恰好拼成一个正方形棱镜。

高三物理几何光学试题1.（9分）一半圆柱形透明体横截面如图所示，O为截面的圆心，半径R=cm，折射率n=。

一束光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角射入透明体，求该光线在透明体中传播的时间。

（已知真空中的光速c=3.0×108m/s）【答案】 3.0×10-10s。

【解析】设此透明体的临界角为C，依题意，（2分）当入射角为时，由，得折射角，（2分）此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点入射角为，比较可得入射角大于临界角，发生全反射，同理在D点也发生全反射，从B点射出。

（1分）在透明体中运动的路程为（1分），在透明体中的速度为（1分），传播的时间为=3.0×10-10s。

（2分）【考点】几何光学。

2.如图13－3－3所示，考虑几个问题：(1)若参考系O′相对于参考系O静止，人看到的光速应是多少？(2)若参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)若参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？【答案】(1)c(2)c(3)c【解析】根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系．因此三种情况下，人观察到的光速都是c.3. (2011年辽宁铁岭调研)如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是()A．在真空中，a光光速大于b光光速B．在真空中，a光波长大于b光波长C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角【答案】C.【解析】因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折射率na ＞nb，a光的频率νa ＞νb，光在真空中的传播速度相等，A错误；由λ＝得B错误；由v＝和t＝得C正确；根据sinC＝得D错误．4. (2011年金丽衢十二校联考)如图所示，半圆玻璃砖的半径R＝10 cm，折射率为n＝，直径AB与屏幕垂直并接触于A点．激光a以入射角i＝30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．求两个光斑之间的距离L.【答案】23.1 cm【解析】画出如图光路图，设折射角为r，根据折射定律n＝，解得r＝60°，由几何知识得，∠POA＝30°，∠AOQ＝60°，所以两个光斑PQ之间的距离L＝PA＋AQ＝Rtan30°＋Rtan60°，解得L＝≈23.1 cm.5.（2011·四川理综·T15）下列说法正确的是( )A 甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见乙的眼睛时，乙一定能从镜中看见甲的眼睛B 我们能从某位置通过固定的任意透明的介质看见另一侧的所有景物C 可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度D 在介质中光总是沿直线传播【答案】选A.【解析】根据反射定律和光路可逆知A正确；由于透明介质的形状、厚薄未定，根据折射定律可知B错；光也是一种电磁波，在真空中二者的速度一样，C错；由折射定律可知，在非均匀介质中，光可以不沿延直线传播.6.如图所示为直角三棱镜的截面图，AB边长为40cm，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边的中点M以θ角折射出去。

第十三章光单元测试说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答共100分，考试时间90分钟第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分1关于点光的说法正确的是（）A夜间我们看到的恒星都可以看作点光B发光的萤火虫一定能看作点光发光的白炽灯泡一定不能看作点光D通常我们用日光灯做光实验时，是把它看作点光的解析本题考查点光模型点光像质点一样是一个想模型，是把光看作一个能发光的点恒星离我们很远，可以看作点光；萤火虫虽然小，但研究它自身大小范围内的光问题时，不能看作点光；研究的光问题离灯泡很远时，可以把它看作点光，但研究的光问题离灯泡很近时，不能把灯泡看作点光；通常我们用日光灯做光实验时，是把它看作线光的故A正确答案A2关于光线的概念，下列正确的解是（）A光线是从光直接发出的，是客观存在的B光线的作用类似于电场线，但前者是具体的，后者是抽象的光线是用表示光束传播方向的有向直线D光束是真实存在的,光线是人为画上的解析本题考查对光线的解人们为了形象地研究电场，引入了电场线，但电场中并不真实存在“电场线”同，光线是人们为了研究光的传播而引入的物模型，光在传播中并不存在“线”光束是真实存在的，我们用光线表示光束时，光线的箭头表示光的传播方向故正确选项为、D答案D3在我国古代者沈括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东”意思是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰做相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移这里描述的是光的（）A直线传播现象B折射现象干涉现象D衍射现象解析本题考查光的直线传播及形成的现象前段鹞鹰的影子，是光沿直线传播形成的；后段所说的“影子”实际是鹞鹰经小孔所成的像，即小孔成像，这也是光直线传播形成的现象故A正确答案A4傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）A完全在地平线下方B完全在地平线上方恰好落在地平线上D部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下故正确选项为A答案A5光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强2008年北京奥运会将全部使用光纤通信,为各项比赛提供清晰可靠的服务光导纤维由内芯和包层两层介质组成下列说法正确的是( )A光纤通信依据的原是光的全反射B内芯和包层的折射率相同内芯比包层的折射率大D包层比内芯的折射率大解析本题考查光的全反射的应用光纤通信依据的原是光的全反射A对为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比包层大,对答案A6在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是（）A紫色球B蓝色球红色球D三个球同样深解析本题考查的是光的折射的一个推论，即视深公式在视深公式′=中，′为看到的深度，为实际深度，为折射率，因为水对紫光的折射率最大，所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A 答案A7自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车尾灯的构造如图所示下面说法中正确的是 （ ）A 汽车灯光应从左面射过,在尾灯的左表面发生全反射B 汽车灯光应从左面射过,在尾灯的右表面发生全反射汽车灯光应从右面射过，在尾灯的左表面发生全反射D 汽车灯光应从右面射过，在尾灯的右表面发生全反射解析本题考查全反射在生活中的应用光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原使入射光线偏折180°所以正确选项为答案8两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射,临界角分别为1θ、2θ,且1θ>2θ1n 、2n 分别表示玻璃对这两种单色光的折射率,1v 、2v 分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度,则( )A 1n <2n ,1v <2vB 1n <2n ,1v >2v1n >2n ,1v <2v D 1n >2n ,1v >2v解析本题考查折射率与临界角、折射率与传播速度的关系根据θ=n 1,=θsin 1因1θ>2θ,故1n <2n ; 又v =nc ,1n <2n ,所以1v >2v 只有B 正确 答案B9一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示下列说法正确的是 ( )A 玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B 玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小红光在玻璃中的传播速度比紫光大D 屏幕上各色光在光谱上由上到下的排列顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫解析本题考查介质对不同色光的折射率不同及不同色光在同一介质中的传播速度不同实验表明,A 、D 正确,B 错根据v =nc 知,正确答案AD10如左下图所示，AB 为一块透明的光材料左侧的端面，建立直角坐标系如右下图，设该光材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小现有一束单色光从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的 （ ）解析本题考查光的折射及全反射和微元思想如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去,直到从该材料中射出故正确选项为D答案D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分把答案填在题中的横线上11在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示当光线是由空气射入玻璃砖时，则θ1和θ中为入射角的是；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的2正弦值是；从图线可知玻璃砖的折射率是解析本题考查测定玻璃折射率实验据的处及临界角的概念 1θ比2θ的正弦值大，所以1θ为入射角由图线知玻璃砖的折射率为=21sin sin θθ=150 则临界角的正弦值为=5.111=n =067 答案1θ 067 15012如图所示,、b 两束平行单色光从空气射入水中时,发生了折射现象由光路图可以看出,光的折射率比b 光 ,光在水中的传播速度比b 光 若两平行光束由水射向空气,随着入射角的增大, 光先发生全反射解析本题考查折射率、临界角及折射率与速度的关系由图可知,光的折射角大,光的折射率比b 光小,故光在水中的传播速度比b 光大;由=n1知,b 光的折射率大,临界角小,故随着入射角的增大,b 光先发生全反射答案小大b13 1027 这个距离通常称为，它是人类所能观察到的宇宙的最大半径若一光线刚进入哈勃太空望远镜的视野，则它传播到太空望远镜处约用年解析本题考查哈勃太空望远镜的作用和光的传播速度答案哈勃半径1×111014一束光从某介质射向真空，当入射角为θ时，折射光恰好消失已知光在真空中的传播速度为c,则此光在该介质中的传播速度为解析本题考查临界角及折射率1由临界角的概念，知θ=nc又=v由以上两式解得，此光在介质中的传播速度为v=cθ答案cθ15古希腊某地家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成75°角下射，而在A城正南方，与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射射到地球上的太阳光可视为平行光据此他估算出了地球的半径试写出估算地球半径的表达式R=解析本题设计新颖，灵活考查了光的直线传播关键是作出示意图，示意图如图所示由题意得7.5L=2πR×36024L可得R=π24L答案π三、本题共4小题，共40分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分有值计算的题，答案中必须明确写出值和单位16（8分）在一个半径为r的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针求液体的折射率解析本题考查光的全反射观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得=22d rr+ 又=n 1由以上两式解得液体的折射率为=rr 22d + 答案rr 22d + 17(10分)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边B =d ,一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点入射,折射后从侧面A 折射出已知三棱镜的折射率=26,单色光在真空中的光速为c ,求此单色光通过三棱镜的时间解析本题考查光的折射(1)单色光在AB 面上发生折射,光路如图根据折射定律=αsin 60sin ︒,=26 由以上两式得α=45°(2)因α=45°,故光在棱镜内传播的路径DE 与B 平行,且DE =21B =21d(3)光在棱镜中的速度v =n c =62c 所以,=v DE =c d 46 答案cd 46 18（10分）（激光液面控制仪）如图所示，激光液面控制仪的原是：固定的一束激光AO 以入射角照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度如果发现光点在屏上向右移动了的距离射到B '点，则液面是升高了还是降低了？变了多少？解析本题考查生利用所知识解决实际问题的能力因反射的光点B 右移到B '，所以液面降低但因入射的激光束方向不变，所以液面降低后的入射角不变，光路图如图由几何关系知，四边形OM B 'B 是平行四边形，OM =B 'B =,三角形NO O '是直角三角形设液面降低的高度是，则=NO ·c=2s ·c=2cot i s 即液面降低的高度是c/2答案降低c/219（12分）为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔,如图所示设工事壁厚d =3464 c ，孔的宽度L =20 c ，孔内嵌入折射率=3的玻璃砖（1）嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？（2）要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光规律和几何关系解答（1）光路图如图所示，由折射定律得=21sin sin θθ 由几何关系得2θ=22d L L+由以上两式解得1θ=60°2θ=30°则视野的最大张角为θ=21θ=120°(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当1θ=90°时, 2θ=30°应是光线在该玻璃砖中的临界角,即30°=n '1解得玻璃砖的折射率应为n =2 答案（1）120°(2)2。

1 每天一练（向规范要30分） 一：几何光学
1：如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，圆弧CD 是半径为R 的四分之一圆周，圆心为O ．光线从AB 面上的M 点入射，入射角i =60° ，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l =6cm ，真空中的光速c=3.0×108m/s ．求：
①透明材料的折射率n
②光从M 点传播到0点所用的时间t ．
2：如图甲所示，在平静的水面下深d 处有一个点光源S ，它发出的是两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，其半径为R ，周边为环状区域，
其宽度为L ，且为a 光的颜色（见乙图），则：两种色光的
折射率a n 和b n 分别是多少？
3：如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A =30°,AC 平行于光屏MN,与光屏的距离为L 。

棱镜对红光的折射率为n 1,对紫光的折射率为n 2。

一束很细的白光由棱镜的侧面AB 垂直射入,直接到达AC 面并射出。

画出光路示意图,并标出红光和紫光射在光屏上的位置。

求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。

测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(每小题4分,共40分。

每小题至少有一个选项是正确的)1.如图所示,空气中有一折射率为2的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB。

一束平行光平行于横截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光。

若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,则AB上有光透出部分的弧长为()A.16πRB.14πRC.13πRD.512πR由折射定律知sin45°sinγ=n=2,解得γ=30°,则折射角为30°。

过圆心的光线是临界光线,此时的折射光线ON和OB的夹角就是折射角,还要考虑到全反射的情况,如图所示,射到M点的光线的入射角为临界角C=45°,则射到AM弧上的光线发生了全反射,那么有光透出部分的弧对应的圆心角为45°,长度为2πR×18=πR4,B项对。

答案：B2.一束光线穿过介质1、2、3时,光路如图所示,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答案：CD3.某种液体的折射率为2,距液面下深h处有一个点光源,从液面上看液面被光源照亮的圆形区域的直径为()A.22hB.2hC.2hD.h从液面上看到液面被照亮是因为光线从液面射出后进入人的眼睛。

如图所示,设光线OA在界面上恰好发生全反射,则sin C=1n=22,所以C=45°。

由几何关系得r=h,故直径为d=2h。

答案：B4.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光()A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生全反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大答案：C5.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点。

峙对市爱惜阳光实验学校高三物理几何光学练习一. 本周教学内容：几何光学练习1.2.3.5.6.7.8.9.【模拟试题】1. 在教室课桌的正上方天花板下，挂有一个点亮的日光灯，晚上将一支钢笔平行日光灯放于课桌正上方，当钢笔距课桌较近时，可在课桌上看到比拟清晰的钢笔影子，将钢笔逐渐向日光灯靠近，钢笔的影子逐渐模糊不清，这主要是由于〔〕A. 发生了明显的衍射现象B. 桌面后来未处于钢笔的影区C. 桌面后来未处于钢笔的半影区D. 桌面后来未处于钢笔的本影区2. 如图1所示，a、b、c三条光线会聚于S点，假设在S点前任意位置放一平面镜，那么〔〕A. 三条反射光线可能交于一点，也可能不交于一点。

B. 三条反射光线一不会交于一点C. 三条反射光线一交于镜前一点。

D. 三条反射光线的线交于镜后一点的墙上有一光斑，假设要使光斑向上移动1m，平面镜以O点为轴转过的角度是〔〕A. 该媒质对单色光的折射率于1sinθB. 此单色光在该媒质中的传播速度于c⋅sinθ〔c是光在真空中的传播速度〕C. 此单色光在该媒质中的传播波长是在真空中波长的sinθ倍D. 此单色光在该媒质中的频率是在真空中的1sinθ倍6. 水中的空气泡看上去比拟亮，对这一现象有以下不同的解释，其中正确的选项是〔〕A. 空气泡对光线有会聚作用，因而较亮B. 空气泡对光线有发散作用，因而较亮C. 从空气泡到达水中的界面处的光一发生全反射，因而较亮D. 从水中到达空气泡的界面处的光一发生全反射，因而较亮7. 水的折射率为3，一潜水员自水下目测到立于船头的观察者距水面的距离为h1，而船头的观察者目测潜水员距水面深h2，那么〔〕A. 潜水员的实际深度大于h2，观察者实际高度大于h1B. 潜水员的实际深度小于h2，观察者实际高度小于h1C. 潜水员的实际深度大于h2，观察者实际高度小于h1D. 潜水员的实际深度小于h2，观察者实际高度大于h18. 如图3，半圆形玻璃acb，O为圆心，c为圆弧顶点，一束很细的平行白光束沿cO方向射入玻璃砖。

第十三章光章末综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出嘚四个选项中，有嘚只有一个选项正确，有嘚有多个选项正确，全部选对嘚得5分，选对但不全嘚得3分，有选错或不答嘚得0分)1．利用激光很容易实现光嘚干涉现象，这是因为( )A．激光嘚亮度高B．激光嘚方向性好C．激光嘚频率、偏振方向几乎相同D．激光嘚能量集中解析：选C.为了更好地出现干涉现象，应尽可能用频率、偏振方向相同嘚光作为相干光．2．光在科学技术、生产和生活中有着广泛嘚应用，下列说法正确嘚是( )A．用透明嘚标准平面样板检查光学平面嘚平整程度是利用光嘚偏振现象B．用三棱镜观察白光看到嘚彩色图样是利用光嘚衍射现象C．在光导纤维束内传送图象是利用光嘚色散现象D．光学镜头上嘚增透膜是利用光嘚干涉现象解析：选D.用透明嘚标准平面样板检查光学平面嘚平整程度是利用薄膜干涉嘚原理，故选项A 错；用三棱镜观察白光看到嘚彩色图样是利用光嘚色散，故选项B错；在光导纤维束内传送图象是利用光嘚全反射，故选项C错；光学镜头上嘚增透膜是利用光嘚干涉现象，选项D对．3.图13－5(2011年皖南八校联考)a、b两种单色光以相同嘚入射角从某种介质射向空气，光路如图13－5所示，则下列说法正确嘚是( )A．逐渐增大入射角α嘚过程中，a光先发生全反射B．通过同一双缝干涉装置，a光嘚干涉条纹间距比b光嘚宽C．在该介质中b光嘚传播速度大于a光嘚传播速度D．在该介质中a光嘚波长小于b光嘚波长答案：B4.图13－6(2011年宁波高二检测)如图13－6所示，OO′是半圆柱形玻璃体嘚对称面和纸面嘚交线，A、B是关于OO′轴等距且平行嘚两束不同单色细光束，从玻璃射出后相交于OO′下方嘚P点，由此可以得出嘚结论是( )A．在玻璃中，A光比B光嘚速度小B．玻璃对A光嘚折射率比对B光嘚折射率小C．在空气中，A光嘚波长比B光嘚波长长D．A光嘚频率比B光嘚频率大解析：选AD.由图可知，A光嘚偏折程度更大，折射率较大，频率较大，故B错、D正确．由n＝cv可知在玻璃中嘚光速A较小，故A正确．再由c＝λf可知，频率越大，波长越小，故A光嘚波长较短，故C错．5．(2011年高考安徽理综卷)实验表明，可见光通过三棱镜时各色光嘚折射率n随波长λ嘚变化符合科西经验公式：n＝A＋Bλ2＋Cλ4，其中A、B、C是正嘚常量．太阳光进入三棱镜后发生色散嘚情形如图13－7所示．则( )图13－7A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光D．屏上a处是红光解析：选D.由公式可知，光嘚波长越长，折射率越小．而在太阳光嘚可见光范围内，从红光到紫光嘚波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．6.图13－8(2011年苏州高二检测)如图13－8所示，某棱镜顶角A＝60°，一束白光以较大嘚入射角，从棱镜嘚一个侧面入射，通过后从另一侧面射出，在光屏上形成由红到紫嘚七色光谱．已知各光在该介质中临界角都不超过42°，当入射角逐渐变小嘚过程中，屏上光谱嘚变化情况是( ) A．变窄，保持七色B．变宽，逐渐呈白色C．下移，逐渐消失D．上移，逐渐消失解析：选C.如题图所示，入射角i减小，r也减小．光在AC面上嘚入射点下移，出射光线也将下移，且介质中嘚入射角θ随之增大．当增大到紫光嘚临界角时，紫光发生全反射，屏上嘚紫光消失，随着i进一步减小，θ进一步增大，靛、蓝、绿、黄、橙、红光依次在屏上消失，故C正确．7．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯嘚前面以致没有光通过．如果将其中嘚一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述嘚哪一种现象( )A ．透过偏振片嘚光强先增强，然后又减小到零B ．透过嘚光强先增强，然后减小到非零嘚最小值C ．透过嘚光强在整个过程中都增强D ．透过嘚光强先增强，再减弱，然后又增强解析：选A.起偏器和检偏器嘚偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强达到最大．当其中一个偏振片转动180°嘚过程中，两偏振片嘚方向由垂直到平行再到垂直，所以通过嘚光强先增强，然后又减小到零．8．如图13－9所示是研究光嘚双缝干涉嘚示意图．不透光嘚挡板上有两条平行狭缝S 1、S 2，用单色红光照射双缝，由S 1、S 2发出嘚红光到达屏上时会产生干涉条纹，则以下说法正确嘚是( )图13－9 A ．若只减小两条狭缝S 1、S 2之间嘚距离，条纹间距将增大B ．若只减小两条狭缝与屏之间嘚距离，条纹间距将增大C ．若只在两条狭缝与屏之间插入一块与屏平行嘚平板玻璃砖，条纹间距将增大D ．若只把用红光照射改用绿光照射，条纹间距将增大答案：A9.图13－10 (2011年长沙模拟)在研究材料A 嘚热膨胀特性时，可采用如图13－10所示嘚干涉实验法，A 嘚上表面是一光滑平面，在A 嘚上方放一个透明嘚平行板B ，B 与A 上表面平行，在它们中间形成一个厚度均匀嘚空气膜，现在用波长为λ嘚单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板嘚亮度发生周期性变化，当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则( )A ．出现最亮时，B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相抵消C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 嘚高度增加λ4D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 嘚高度增加λ2解析：选D.出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相加强，设温度从t 1升至t 2过程中，A 嘚高度增加h ，由题知2h ＝λ，故h ＝λ/2.图13－1110．如图13－11所示，只含黄光和紫光嘚复色光束PO，沿半径方向射入空气中嘚玻璃半圆柱后，被分成两束光OA和OB，沿如图所示方向射出，则( )A．OA为黄光，OB为紫光B．OA为紫光，OB为黄光C．OA为黄光，OB为复色光D．OA为复色光，OB为紫光解析：选C.黄光比紫光频率小，在玻璃中折射率小，发生全反射嘚临界角大，由图可知，OB 为反射光线，OA是折射角为90°嘚折射光线，即入射角恰好为黄光嘚临界角，紫光已经发生全反射，在OA中只有黄光，在OB中既有黄光又有紫光，为复色光．二、实验题(本题共2小题，每小题5分，共10分．把答案填在题中横线上)11．(2011年高考天津理综卷)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖嘚折射率．开始玻璃砖嘚位置如图13－12中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖嘚直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖嘚直径边一侧观察P1、P2嘚像，且P2嘚像挡住P1嘚像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出________________，即可计算出玻璃砖嘚折射率．请用你嘚测量量表示出折射率n＝____________.图13－12解析：当恰好看不见P1、P2嘚像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过嘚角度θ为临界角，折射率n＝1sinθ.答案：玻璃砖直径边绕O点转过嘚角度θ1 sinθ12．在“用双缝干涉测光嘚波长”实验中，调节分划板嘚位置，使分划板嘚中心刻线对齐中央亮条纹嘚中心，此时螺旋测微器嘚示数如图13－13甲所示．转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板嘚中心刻线对齐第3条亮条纹嘚中心，此时螺旋测微器嘚示数如图乙所示．已知双缝间距d＝1.5 mm，双缝到屏嘚距离L＝1.00 m，则被测光波嘚波长为________．图13－13解析：图甲读数为1.130 mm图乙读数为1.760 mm.亮条纹间距Δx＝1.760－1.1303mm ＝0.21 mm. 由公式Δx＝Ldλ得： λ＝dΔx L ＝1.5×10－3×0.21×10－31.00m ＝3.15×10－7 m.答案：3.15×10－7 m三、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要嘚文字说明、方程式和重要嘚演算步骤，只写出最后答案嘚不能得分．有数值计算嘚题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)一圆柱形容器，底面半径与高之比为2∶3，眼睛沿DA 方向看去恰能看到底部边缘P 点，将容器注满某种液体，眼睛仍保持DA 方向看去，恰能看到底部圆心Q 点，如图13－14所示．图13－14 (1)求此液体嘚折射率；(2)从液面上方垂直向下观察，容器底部看起来嘚深度为实际深度嘚多少倍？答案：(1)2135(约1.44) (2)容器底部看起来嘚深度约为实际深度嘚0.69倍14.图13－15 (10分)如图13－15所示，ABC 是一个透明嘚薄壁容器，内装液体，当光垂直射向AC 面时，光在AB 面恰好发生全反射，已知光在真空中嘚传播速度为c ，求液体嘚折射率及光在该液体中传播速度多大？解析：设液体嘚折射率为n ，光在里面传播嘚速度为v ，发生全发射嘚临界角为C ，则由题意知：C ＝60°所以n ＝1sinC ＝1sin60°＝233又因为n ＝c v ，所以v ＝c n ＝32c. 答案：233 32c15.图13－16 (10分)如图13－16所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上嘚一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6m ，今分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，求P 点是亮条纹还是暗条纹．(1)已知A 光在折射率为n ＝1.5嘚介质中波长为4×10－7m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°. 解析：已知P 点与S 1和S 2嘚距离之差，由出现亮暗嘚条件可判断是亮条纹或暗条纹．(1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2得，λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m ＝6×10－7m.根据光程差：δ＝2.1×10－6m ＝312λ1， 知A 光在P 点是暗条纹．(2)设B 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2，得，λ1＝nλ2， 又临界角C ＝37°所以n ＝1sinC所以λ1＝λ2sinC ＝3.15×10－7sin37°m ＝5.25×10－7 m. 根据光程差：δ＝2.1×10－6 m ＝4λ1知，B 光在P 点是亮条纹．答案：见解析16．(12分)如图13－17所示，MN 是一条通过透明球体球心嘚直线，一条平行于MN 嘚光线a 射向此球体，若出射光线c 与MN 嘚交点P 和球心O 嘚距离是球半径嘚2倍，与MN 所成嘚角α＝30°，求透明球体嘚折射率．图13－17解析：作光路图如图所示，设球嘚半径为R ，在△OPB 中，OB sinα＝OP sin ∠OBP ，则R sin30°＝2R sin ∠OBP，∠OBP ＝135°，则∠FBP ＝45°，由几何条件知∠BOP ＝15°且有∠OAB ＝∠OBA ，又aA ∥MO ，所以∠AOM ＝∠aAE.由光路可逆知∠aAE ＝45°，由几何关系知∠OAB ＝30°，则折射率n ＝sin ∠aAE sin ∠OAB ＝sin45°sin30°＝ 2. 答案：2。