光學(xué)訓(xùn)練題(含答案)

光學(xué)練習(xí)題（答案）1．（多選）關(guān)于光的現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（）A如果某單色光線從空氣射入普通玻璃，光線傳播速度一定減小B?發(fā)生全反射時(shí)，反射光的能量幾乎等于入射光的能量C?光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)和全息照相利用的都是光的全反射現(xiàn)象D?刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的干涉現(xiàn)象E?在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱反射光，就可以比較清楚地拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品c解析：選ABE根據(jù)v=n，光從空氣射入普通玻璃中，折射率n>1,則傳播速度減小，選項(xiàng)A正確；發(fā)生全反射時(shí)，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量，選項(xiàng)B正確；全息照相利用了激光相干性好的特性，運(yùn)用光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由于反射光是偏振光，在拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃的反射光，選項(xiàng)E正確。2?（多選）彩虹是由陽(yáng)光進(jìn)入水滴，先折射一次，然…一后在水滴的背面反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再折射一次形成?！福翰屎缧纬傻氖疽鈭D如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入水1滴，a、b是白光射入水滴后經(jīng)過(guò)一次反射和兩次折射后的兩條出射光線（a、b是單色光）。下列關(guān)于a光與b光的說(shuō)法正確的是（）A?水滴對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率B.a光在水滴中的傳播速度小于b光在水滴中的傳播速度c?用同一臺(tái)雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光相鄰的亮條紋間距大于b光的相鄰亮條紋間距a、b光在水滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要長(zhǎng)若a、b光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生全反射解析：選ABE進(jìn)入水滴時(shí)，由折射定律n=snr知，a光在水sinrc滴中的折射角小，折射率大，選項(xiàng)A正確；由v=-,a光在水滴中n1的傳播速度小，選項(xiàng)B正確；由sinC=-,a光的臨界角小，容易發(fā)生全反射，選項(xiàng)E正確；a光在水滴中的折射率大，頻率大，波長(zhǎng)小，由Sx=Aa光的相鄰亮條紋間距小于b光的相鄰亮條紋間距，選c2項(xiàng)C錯(cuò)誤；在真空和在水滴中，分別有C=2/和v=2f,則方=才故a、b光在水滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要短,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.（2018?珠海模擬）Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示。一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射。設(shè)鱗片的折射率為-厚度為d,兩片之間空氣層厚度為屁取光在空氣中的速度為c,求光從a

?? ?sini=nsmy在鱗片中傳播的路程i=C2_Y，傳播速度v=C,傳播時(shí)間片=纟解得片=2n解得片=2nidC\,；n2—sin2iM NM N同理，在空氣中的傳播時(shí)間t2=-co-i2ccosi2n2d 2h則t=t1+12= ，+cco-iO1 2c^Jn2—sm2iccosi答案： 2n2d *2%答案：c\n2—sin2i〒ccosi4.（2019?濟(jì)南調(diào)研）有一透明柱體的截面是一個(gè)底角為30°的等腰三角形，。為AB中點(diǎn)。位于透明體正上方，是一個(gè)與AB平行且足夠長(zhǎng)的屏。現(xiàn)用一束寬為d的單色光，從D點(diǎn)左側(cè)垂直于AB邊向上照射透明體，如圖所示，結(jié)果MN上橫向?qū)挒殒诘牟糠直徽樟痢＂女?huà)出光路圖；（2）求透明體的折射率。解析：（1）光路如圖所示。（2）由折射定律，透明體的折射率sinasin0由幾何關(guān)系0=30°ddtan30°tan卩=3解得”=30。，由幾何關(guān)系a=60°所以透明體的折射率為n=\3o答案：⑴光路圖見(jiàn)解析圖（2）：3

5?如圖所示，將一個(gè)折射率為n=J3的正方體玻璃磚放在空氣中,正方形ABCD是它的一個(gè)截面，邊長(zhǎng)l=60cm。一單色細(xì)光束以入射角0=60°投射到AB面上的E點(diǎn),E點(diǎn)到BC的距離d=5討3cm,細(xì)光束在BC面上發(fā)生全反射，最后從CD面上射出，求：(1)光從E點(diǎn)射入玻璃磚后的折射角；(20點(diǎn)到從CD邊射出的光線距離。(結(jié)果可以用根式表示)為則sin0

=n

siniyGD解析：(1)光路圖如圖所示，設(shè)光從為則sin0

=n

siniyGD解得光從E點(diǎn)射入玻璃磚后的折射角i=30。。(2)光在BC面上發(fā)生全反射，且BF=EBtan60°=15cm則CG=(BC-BF)tan30。=15、3cm設(shè)光從CD面射出的折射角為y,則sinysinsinysini=n解得y=60°則DH=DGcosy=(60-153)X0.5cm=(30-7?5\3)cm。答案：(1)30°(2)(30—7?5\；3)cm6?如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的截面，其頂角NBAC=30。，AB邊的長(zhǎng)度為l,P為垂直于直線BCD的光屏。一寬度也為l的平行單色光束垂直2射向AB面，在屏上形成一條寬度等于3l的光帶，求棱鏡的折射率。解析：平行光束經(jīng)棱鏡折射后的出射光束仍是平行光束,如圖所

示。圖中曾、02為光在AC面上的入射角和折射角，根據(jù)折射定律,sin02有n=而可設(shè)出射光線與水平方向成a角，則：O2=01+a21而Aq=BC=ltan30°,由以上可解得：tana=3"D由于CC2=AA2=3而Aq=BC=ltan30°,由以上可解得：tana=3"D即a=30。，0=60°則折射率為：n=Sin02=3答案：；37.（2019?宿州模擬）如圖所示,兩塊半徑均為R的半圓形玻璃磚正對(duì)放置，沿豎直方向的兩條直徑BC、B‘C相互平行，兩圓心之間的距離為響，一束單色光正對(duì)圓心O從A點(diǎn)射入左側(cè)的玻璃磚,最后從右側(cè)玻璃磚上的P點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）射出。已知ZAOB=60。，玻璃的折射率n=；j2，光在真空中的速度大小為c。若不考慮光在各個(gè)界面的反射，求該單色光在第一塊半圓形玻璃磚中傳播的時(shí)間和從P點(diǎn)射出時(shí)出射角的大小。解析：根據(jù)題意,作出光路圖,如圖所示：crn1根據(jù)公式n=vrn1解得：v=2,則光在第一塊玻璃磚中傳播的時(shí)間為：t=R=甞。光在O點(diǎn)發(fā)生折射，由圖可知sinZ2=nsinZ1,

解得：N2=45。光在D點(diǎn)發(fā)生折射，由幾何關(guān)系可知入射角為45°,由光路可逆可知折射角上3=30°在厶O(píng)'DP中，由正弦定理有：OTDsin(90°+Z3)O'而而O'D=O'O=1解得：sinN4=2 即上4=30°由圖可知n=sinN5/N4解得光從P點(diǎn)射出時(shí)的出射角上5=45°。答案器45°8(2018-全國(guó)卷II)如圖，是一直角三棱鏡的橫截面，Z&=90°,厶=60°。一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)。不計(jì)多次反射。求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角；為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？解析：(1)光線在BC面上發(fā)生折射，如圖所示，由折射定律有n=sin心sin尸］

n=由幾何關(guān)系得i2=r2=60°,r1=i3=30°@F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為力=（尸1一0+（180。一72-尸2）+陌—力彳）⑤由①②③④⑤式得*60。。⑥（2）光線在AC面上發(fā)生全反射，在AB面上不發(fā)生全反射，有&C,i3VC⑦式中C是全反射臨界角，滿足sinC=n?由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為挈0<2。⑨答案：(1)60°(2)罕0<21L—12.1點(diǎn)光源9?（2017?全國(guó)卷H）—直桶狀容器的高為2Z,底面是邊長(zhǎng)為/的正方形；容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過(guò)容器中心軸DD'、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料,其他 飛有吸光材料■在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源，已知由液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。2.1點(diǎn)光源解析：設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點(diǎn)的光線的入射角為.折射角為q。在剖面內(nèi)作光源相對(duì)于反光壁的鏡像對(duì)稱(chēng)點(diǎn)C,連接C、D,交反光壁于E點(diǎn)，由光源射向E點(diǎn)的光線，