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光學單元測試
一、選擇題（每小題3分，共60分）
1．光線以某一入射角從空氣射人折射率為的玻璃中，已知折射角為30°，則入射角等于（　　）
　A.30° B.45°　　　　　　　C.60° D.75°
2．紅光和紫光相比，（ ）
紅光光子的能量較大；在同一種介質中傳播時紅光的速度較大
B.紅光光子的能量較小；在同一種介質中傳播時紅光的速度較大
C.紅光光子的能量較大；在同一種介質中傳播時紅光的速度較小
D.紅光光子的能量較小；在同一種介質中傳播時紅光的速度較小
3．一束復色光由空氣射向玻璃，發生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設玻璃對a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則（ ）
A．na>nb B．navb D．va4．兩種單色　光由水中射向空氣時發生全反射的臨界角分別為θ1、θ2。用n1、n 2分別表示水對兩單色光的折射率，v1、v2分別表示兩單色光在水中的傳播速度（ ） 　　
A . nl＜n2、v1＜v2 　　B.nl＜n2、v1>v2 　　　C.nl>n2、v1＜v2 　　 D.nl>n2、v1>v2
5．如圖所示，一束細的復色光從空氣中射到半球形玻璃體球心O點，經折射分為a、b兩束光，分別由P、Q兩點射出玻璃體。PP’、QQ’均與過O點的界面法線垂直。設光線a、b在玻璃體內穿行所用時間分別為ta、tb，則ta: tb等于（ ）
（A）QQ’:PP’ （B）PP’:QQ’
（C）OP’:OQ’ （D）OQ’:OP’
6．圖示為一直角棱鏡的橫截面，。一平行細光束從O點沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n=，若不考試原入射光在bc面上的反射光，則有光線（ ）
A．從ab面射出
B．從ac面射出
C．從bc面射出，且與bc面斜交
D．從bc面射出，且與bc面垂直
7．一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下列哪個光路圖可能是正確的？（ ）
8．如圖所示，一束白光通過玻璃棱鏡發生色散現象，下列說法正確的是　（ ）
Ａ．紅光的偏折最大，紫光的偏折最小
Ｂ．紅光的偏折最小，紫光的偏折最大
Ｃ．玻璃對紅光的折射率比紫光大
Ｄ．玻璃中紫光的傳播速度比紅光大
9．在下列各組的兩個現象中都表現出光具有波動性的是 （ ）
A.光的折射現象、色散現象 B.光的反射現象、干涉現象
C.光的衍射現象、偏振現象 D.光的直線傳播現象、光電效應現象
10．光纖通信是一種現代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質量的通信服務。目前，我國正在大力建設高質量的寬帶光纖通信網絡。下列說法正確的是 （ ）
Ａ．光纖通信利用光作為載體來傳播信息
Ｂ．光導纖維傳遞光信號是利用光的衍射原理
Ｃ．光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理
Ｄ．目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲
11．現用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結構。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設定為d/n，其中n>1。已知普朗克常量h、電子質量m和電子電荷量e，電子的初速度不計，則顯微鏡工作時電子的加速電壓應為（ ）
A B C D
12．在中子衍射技術中，常利用熱中子研究晶體的結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近．已知中子質量m=1．67x10—27kg，普朗克常量h=6．63x10—34J·s，可以估算德布羅意波長λ=1．82x10-10m的熱中子動能的數量級為（ ）
(A)10—17J (B)10—19J (C)10—21J (D)10—24 J
13．已知能使某金屬產生光電效應的極限頻率為υ0，
A 當用頻率為2υ0的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子
B 當用頻率為2υ0的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為hυ0
C 當照射光的頻率υ大于υ0時，若υ增大，則逸出功增大
14． 水的折射率為n，距水面深h處有一個點光源，岸上的人看到水面被該光源照亮的圓形區域的直徑為 A.2 h tan(arc sin) B.2 h tan(arc sin n) C.2 h tan(arc cos) D.2 h cot(arc cos n)15. 為了觀察到納米級的微小結構，需要用到分辨率比光學顯微鏡更高的電子顯微鏡，下列說法中正確的是（　　）
A、電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光短，因此不容易發生明顯衍射
B、電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光長，因此不容易發生明顯衍射
C、電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光短，因此更容易發生明顯衍射
D、電子顯微鏡所利用電子物質波的波長可以比可見光長，因此更容易發生明顯衍射
16．人類對光的本性的認識經歷了曲折的過程。下列關于光的本性的陳述符合科學規律或歷史事實的是
（A）牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質上是一樣的．
（B）光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性．
（C）麥克斯韋預言了光是一種電磁波．
（D）光具有波粒兩象性性．
17．空氣中兩條光線 a和 b從方框左側入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如 圖 1所示。方框內有兩個折射率 n=1.5的玻璃全反射棱鏡。圖 2給出了兩棱鏡四種放 置方式的示意圖，其中能產生圖 1效果的是
18．兩束不同頻率的單色光a、b從空氣射入水中，發生了圖所示的折射現象（>）。下列結論中正確的是
A．光束b的頻率比光束a低
B．在水中的傳播速度，光束a比光束b小
C．水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小
D．若光束從水中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角大
19．現有a、b、c三束單色光，其波長關系為.用b光束照射某種金屬時，恰能發生光電效應.若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定
A.a光束照射時，不能發生光電效應
B.c光束照射時，不能發生光電效應
C.a光束照射時，釋放出的光電子數目最多
D.c光束照射時，釋放出的光電子的最大初動能最小
20.△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN,在棱鏡側面OM、ON上反射和折射的情況如題20圖所示，由此可知
A.棱鏡內a光的傳播速度比b光的小
B.棱鏡內a光的傳播速度比b光的大
C.a光的頻率比b光的高
D.a光的波長比b光的長
題號
1
2
3
4
5
6
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8
9
10
答案
題號
11
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19
20
答案
二、計算題（共40分）
21．人們發現光電效應具有瞬時性和對各種金屬都存在極限頻率的規律。請問誰提出了何種學說很好地解釋了上述規律？已知鋅的逸出功為，用某單色紫外線照射鋅板時，逸出光電子的最大速度為，求該紫外線的波長（電子質量，普朗克常量，）
22．如圖所示，一路燈距地面的高度為h，身高為l的人以速度v勻速行走．
(1)試證明人頭頂的影子做勻速運動；
(2)求人影長度隨時間的變化率。
23．如圖所示，一不透明的圓柱形容器內裝滿折射率n =的透明液體，容器底部正中央O點處有一點光源S，平面鏡MN與底面成45°角放置，若容器高為2dm，底邊半徑為（1+）dm，OM = 1dm，在容器中央正上方1 dm 處水平放置一足夠長的刻度尺，求光源 S 發出的光線經平面鏡反射后，照射到刻度尺的長度。（不考慮容器側壁和液面的反射）
24．一種用于激光治療的氦分子激光器，輸出337.1nm 波長的激光，激光脈沖的時間約為10 -9s，輸出脈沖時的功率為106W，每秒輸出的脈沖個數是100個。
（1）這種激光的頻率是多少？屬于電磁波譜中的哪個波段？
（2）這種激光器的平均輸出功率是多少？
25．如圖所示，透明介質球球心位于O，半徑為R，光線DC平行于直徑AOB射到介質的C點，DC與AB的距離H=R/2，若DC光線進入介質球后經一次反射再次回到介質球的界面時，從球內折射出的光線與入射光線平行，作出光路圖，并算出介質的折射率。
26．1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質．1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果(稱洛埃鏡實驗)．
(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖　所示，S為單色光源，M為一平面鏡．試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫出S經平面鏡反射后的光與直接發出的光在光屏上相交的區域．
(2)設光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為λ，在光屏上形成干涉條紋．寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δx的表達式．
答案：
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
AD
B
A
BD
B
B
C
AD
題號
11
12
13
14
15
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17
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19
20
答案
D
C
AB
A
A
BCD
B
C
A
BD
21．3．23*10-7m
22、(1)設t＝0時刻，人位于路燈的正下方O處，在時刻t，人走到S處，根據題意有
OS＝vt ①
過路燈P和人頭頂的直線與地面的交點M 為t時刻人頭頂影子的位置，如圖l所示，OM 為頭頂影子到0點的距離．由幾何關系，有
解式①、②得。因OM 與時間t成正比，故人頭頂的影子做勻速運動。
(2)由圖l可知，在時刻t，人影的長度為SM，由幾何關系，有
SM=OM－OS ③由式①～③得
因此影長SM與時間t成正比，影長隨時間的變化率。
解：光路如圖，光線經反射后到達介質與空氣的界面時，入射角i’=r ，由折射定律可得折射角r’= i，折射光線PQ與入射光線DC平行，則∠POA=∠COA=i
sin i= H/R =R/2R = /2i=600，折射角r = i/2 = 300
sin r= 1/2折射率 sin i/ sinr =
23、解：作圖找出發光點S在平面鏡中的像點S’，連接S’M延長交直尺于H點，MH沿豎直方向，連接S’P，在RtΔPR S’中，R S’=dm ， PR=3 dm ， ∴∠ r =300 由折射定律可得：sin i/sin r = n 解得sin i = /2 ，∠i = 450 ，刻度尺上被照亮的范圍QH = 1 dm+ dm = （1+）dm
24、 解：（1）f= c/λ= 3×108 / 337.1×10-9 HZ=8.9×1014 HZ ，屬于紫外線 （2）=100×10-9×106W= 0.1W

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