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第十三章 光單元測(cè)試
（滿(mǎn)分100分 時(shí)間90分鐘）
一、選擇題（每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的或不答的得0分。）
1．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會(huì)看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，還能看到遠(yuǎn)處車(chē)、人的倒影。但當(dāng)你靠近“水面”時(shí)，它也隨你的靠近而后退。對(duì)此現(xiàn)象正確解釋是（ ）
A．同海市蜃樓具有相同的原理，是由于光的全反射造成的
B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺(jué)
C．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射
D．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射
2．在光學(xué)儀器中，為了減少在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡等)表面上的反射損失，可在光學(xué)元件表面涂上一層增透膜，利用薄膜的相消干涉來(lái)減少反射光，如果照相機(jī)鏡頭所鍍薄膜對(duì)綠光的折射率為n，厚度為d，它能使綠光在垂直入射時(shí)反射光完全抵消，那么綠光在真空中波長(zhǎng)λ為（ ）
A．d／4 B．nd/4 C．4d D．4nd
3．白光通過(guò)雙縫產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時(shí)，在中央看到白色條紋，兩側(cè)還出現(xiàn)彩色條紋，其原因是( )
①各種色光的波長(zhǎng)不同 ②各種色光的頻率不同
③各種色光的強(qiáng)度不同 ④各種色光在真空中的傳播速度不同
A．①② B．①③ C．②④ D．①④
4．圖1所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的條紋圖樣，甲圖為綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的圖樣，a為中央亮條紋；乙為換用另一種單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的圖樣，a′為中央亮條紋．則以下說(shuō)法中正確的是( )

圖1 圖2
A．乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)
B．乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)
C．乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較短
D．乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較短
5．抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如上圖2所示，觀察激光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲時(shí)在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化（ ）
A．這主要是光的干涉現(xiàn)象
B．這主要是光的衍射現(xiàn)象
C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗
D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)
6．發(fā)出白光的細(xì)線(xiàn)光源ab，長(zhǎng)度為l0，豎直放置，上
端a恰好在水面以下，如圖3。現(xiàn)考慮線(xiàn)光源a b
發(fā)出的靠近水面法線(xiàn)（圖中的虛線(xiàn)）的細(xì)光束經(jīng)水
面折射后所成的像，由于水對(duì)光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長(zhǎng)度，l2表示藍(lán)光成的像的長(zhǎng)度，則 （ ）
A. l1< l2 l2>l0
C.l2> l1>l0 D.l2< l17．如下圖4所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC，兩者的AC面是平行放置的，在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì)．一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線(xiàn)中( )
A．1、2、3（彼此平行）中的任一條都有可能
B．7、8、9（彼此平行）中的任一條都有可能
C．4、5、6（彼此平行）中的任一條都有可能
D．只能是4、6中的某一條
8．如圖5，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和透射光束2．已知玻璃折射率為，入射角為
45°（相應(yīng)的折射角為24°）．現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過(guò)O點(diǎn)垂直于圖面的軸線(xiàn)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15°，如圖中虛線(xiàn)所示，則
A．光束1轉(zhuǎn)過(guò)15° B．光束1轉(zhuǎn)過(guò)30°
C．光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度小于15° D．光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度大于15°

圖4 圖5

圖6 圖7
9．一束光穿過(guò)介質(zhì)1、2、3時(shí)，光路如圖6所示，則( )
A．介質(zhì)1的折射率最大
B．介質(zhì)2是光密介質(zhì)
C．光在介質(zhì)2中的速度最大
D．當(dāng)入射角由45°逐漸增大時(shí)，在1、2分界面上可能發(fā)生全反射
10．如圖7所示，一束紅光和一束紫光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)棱鏡折射后，交匯在屏上同一點(diǎn)．若三棱鏡對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1和n2．則有( )
A．n1＜n2，a為紅光，b為紫光 B．n1＜n2，a為紫光，b為紅光
C．n1＞n2，a為紅光，b為紫光 D．n1＞n2，a為紫光，b為紅光
二、填空題：每小題4分，共20分
11．玻璃對(duì)綠光的折射率是1.5，綠光在真空中波長(zhǎng)為5.6×10－7 m，則它在玻璃中的波長(zhǎng)為_(kāi)_______．
12．在某次雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如圖8所示，Q處是中央亮紋P往上數(shù)的第二條暗紋．已知從雙縫S1和S2發(fā)出的兩束相干光到Q處的路程差是9×10－7 m，則實(shí)驗(yàn)所使用的單色光源發(fā)出光的頻率是______ Hz．
圖8 圖9
13．由某種透光物質(zhì)制成的等腰直角棱鏡ABO，兩腰長(zhǎng)都為16cm，如圖9所示，為了測(cè)定物質(zhì)的折射率，將棱鏡放在直角坐標(biāo)中，使兩腰與xy、oy軸重合，從OB邊的C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊的D點(diǎn)，在CD兩點(diǎn)插上大頭針，看出C點(diǎn)坐標(biāo)位置為(0，12)，D點(diǎn)坐標(biāo)位置為(9，0)，則該物質(zhì)的折射率為 ．
14．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖10所示．激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn)，圖乙中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置．
圖10
（1）這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明激光具有______性．
（2）通過(guò)量出相鄰光點(diǎn)的距離可算出激光的波長(zhǎng)．據(jù)資料介紹：若雙縫的縫間距離為a，雙縫到感光片的距離為L(zhǎng)，感光片上相鄰兩光點(diǎn)間的距離為b，則光的波長(zhǎng)=．該同學(xué)測(cè)得L=1.00 m，縫間距a=0.220 m，用帶十分度游標(biāo)的卡尺測(cè)感光片上的點(diǎn)的距離時(shí)，尺與點(diǎn)的中心位置如圖乙所示．圖乙中第1到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是________ mm．實(shí)驗(yàn)中激光的波長(zhǎng)=______ m．（保留兩位有效數(shù)字）
三、解答題（共36分）
15．（8分）如圖所示為一直光導(dǎo)纖維，AB之間的距離為S，使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點(diǎn)傳到B點(diǎn)所用時(shí)間為t ，求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率。
16．（8分）如圖，折射率為的玻璃球，被一束光線(xiàn)照射、若入射角為60°，求：
（1）入射處反射線(xiàn)和折射線(xiàn)的夾角。
（2）光線(xiàn)從球射入空氣的折射角。
17．（10分）如圖，一束波長(zhǎng)為0的紅光，從空氣中垂直于三棱鏡的AB面入射，從AC面射出方向如圖所示．則玻璃對(duì)紅光的折射率、紅光在玻璃中的傳播速度、紅 光在玻璃中的波長(zhǎng)各是多少？

18．（10分）如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的截面，其頂角θ=30°，P為垂直于直線(xiàn)BCD的光屏，現(xiàn)一寬度等于AB的單色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一條寬度等于的光帶，試作出光路圖并求棱鏡的折射率。

光單元測(cè)試答卷
班次 姓名 得分
一、選擇題：每小題4分，共40分．
題號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空題：每空4分，共24分．
11 12
13 14
三、解答題（共36分）
15．（8分）如圖所示為一直光導(dǎo)纖維，AB之間的距離為S，使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點(diǎn)傳到B點(diǎn)所用時(shí)間為t ，求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率。
16．（8分）如圖，折射率為的玻璃球，被一束光線(xiàn)照射、若入射角為60°，求：
（1）入射處反射線(xiàn)和折射線(xiàn)的夾角。
（2）光線(xiàn)從球射入空氣的折射角。
17．（10分）如圖，一束波長(zhǎng)為0的紅光，從空氣中垂直于三棱鏡的AB面入射，從AC面射出方向如圖所示．則玻璃對(duì)紅光的折射率、紅光在玻璃中的傳播速度、紅 光在玻璃中的波長(zhǎng)各是多少？

18．（10分）如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的截面，其頂角θ=30°，P為垂直于直線(xiàn)BCD的光屏，現(xiàn)一寬度等于AB的單色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一條寬度等于的光帶，試作出光路圖并求棱鏡的折射率。

參考答案
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）波動(dòng) （2）8.5 6.2×10－7?
15、
16、（1）、90° （2）、60°
17．解析：作出光路圖，標(biāo)出入射角、折射角如圖所示．由折射率定義得
n=sin45°/sin30°=1．4
傳播速度v==2．14×108 m/s
紅光在玻璃中的波長(zhǎng)
===0．70．

18．解析：平行光束經(jīng)棱鏡折射后的出射光束仍是平行光束，如下圖所示．圖中θ1、θ2為AC面上入射角和折射角，根據(jù)折射定律，有
nsinθ1=sinθ2，
設(shè)出射光線(xiàn)與水平方向成角，則
θ2=θ1＋
由于==
所以=
而==tanθ
所以tan==
可得=30°，θ2=60°，所以n==．
課件34張PPT。第一節(jié) 光的折射第十三章 光海市蜃樓 光到底是什么？……………17世紀(jì)明確形成了兩大對(duì)立學(xué)說(shuō)牛頓惠更斯微粒說(shuō)波動(dòng)說(shuō)19世紀(jì)初證明了波動(dòng)說(shuō)的正確性由于波動(dòng)說(shuō)沒(méi)有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說(shuō)一直占上風(fēng)19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛(ài)因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說(shuō)：光具有粒子性這里的光子完全不同于牛頓所說(shuō)的“微粒”光的本性:
光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性 當(dāng)窄光束由空氣斜射向水面或者玻璃表面時(shí)，光的反射和折射現(xiàn)象是怎樣的？下面的這副畫(huà)面，你能解釋它的拍攝光路嗎？通過(guò)今天的學(xué)習(xí)后，你是不是明白了呢？一、光的反射和折射：動(dòng)畫(huà)演示1動(dòng)畫(huà)演示2NN’空氣玻璃irOAB特點(diǎn)：三線(xiàn)共面，分居法線(xiàn)兩側(cè)。界面法線(xiàn)入射光線(xiàn)折射光線(xiàn)入射角折射角 a反射角 1、現(xiàn)象：光從空氣射到玻璃上，在界面上一部分光發(fā)生反射，回到空氣中；另一部分光射入玻璃中，并改變了原來(lái)的傳播方向。 2、定律
(1)反射定律：反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一個(gè)平面內(nèi)，反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)兩側(cè)，反射角等于入射角。
(2)折射定律：折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一個(gè)平面內(nèi)，折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)兩側(cè)，又稱(chēng)為斯涅耳定律 。（思考：折射角與入射角有什么關(guān)系呢？） 一、光的反射和折射： 在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)，折射光線(xiàn)跟入射光線(xiàn)和法線(xiàn)在同一平面內(nèi)，折射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)位于法線(xiàn)的兩側(cè)，但是，入射角和折射角之間究竟有什么定量關(guān)系呢？1621年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳終于找到了入射角和折射角之間的規(guī)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為常數(shù)）結(jié)論：即：（思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？）光從空氣進(jìn)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金剛石折射角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：光從空氣（真空）進(jìn)入同一種介質(zhì)，總有入射角與折射角的正弦之比相等（不同介質(zhì)比值不同）。思考：如果將玻璃換成其它介質(zhì)，入射角和折射角的正弦之比是否具有相同的結(jié)論？1、折射定律：
（1）折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；（2）折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)在法線(xiàn)兩側(cè)；
（3）入射角的正弦跟折射角的
正弦成正比，如果用n12來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有：二、光的折射率： 光從真空中進(jìn)入某種
介質(zhì)發(fā)生折射時(shí), 入射角的正弦和折射角的正弦之比2、折射率: 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n是不同的，它是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。物理學(xué)中把光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角與折射角的正弦之比n，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率。 研究表明，光在不同介質(zhì)的速度不同，這也是光發(fā)生折射的原因。 3、某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比．即：所有介質(zhì)的折射率都大于1 。二、光的折射率：不同介質(zhì)的絕對(duì)折射率酒精 1.36 金剛石 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 空氣 1.00028 4、對(duì)于折射率應(yīng)從下面幾個(gè)層次來(lái)理解——— （1）、在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨著入射角的變化而變化，而兩角的正弦值之比是個(gè)常數(shù)。 （2）、對(duì)于不同的介質(zhì)，此常數(shù)的值是不同的．n是一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量。 （3）、介質(zhì)的折射率是由介質(zhì)本身性質(zhì)決定的,它取決于光在介質(zhì)中傳播的速度。 二、光的折射率：三、光路是可逆的 ：光若從介質(zhì)進(jìn)入真空，則θ1 是指真空中的折射角。注意：本節(jié)小結(jié)：1、折射定律：2、折射率：(1)、角度關(guān)系：=nn=n= (從真空進(jìn)入介質(zhì)）（從介質(zhì)進(jìn)入真空）(1)、共面、兩側(cè)
(2)、方向關(guān)系：(2)、速度關(guān)系：n=3、物理學(xué)的研究方法：實(shí)驗(yàn)研究ir思考：光線(xiàn)從空氣中以入射角i射在玻璃磚的上表面上，穿過(guò)玻璃磚后，又射入空氣中。如果玻璃磚的上下表面是平行的，求光線(xiàn)從玻璃磚射出后的傳播方向的特點(diǎn)。 單色光經(jīng)玻璃磚后，側(cè)移而傳播方向不變 玻璃是一種透明介質(zhì)，光從空氣入射到玻璃的界面上會(huì)發(fā)生折射，如何把玻璃的折射率測(cè)出來(lái)？四、知識(shí)應(yīng)用1
實(shí)驗(yàn)演示：測(cè)玻璃磚的折射率 實(shí)驗(yàn)器材：玻璃磚、 白 紙、大頭針若干、
鉛筆、直尺、量角器等。 實(shí)驗(yàn)原理：1、根據(jù)折射率的定義： 要測(cè)折射率，必須知道與一個(gè)折射現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的折射 角和入射角。空氣玻璃 i=? r=?界面法線(xiàn) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（演示）：四、知識(shí)應(yīng)用2 觀察水中的魚(yú) 假設(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時(shí)刻與存在大氣層的情況相比：
A.將提前  B.將延后
C.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延
后  D.不變四、知識(shí)應(yīng)用3 大氣對(duì)光的折射(演示) 例1：光線(xiàn)以30°的入射角從玻璃射向空氣，它的反射光線(xiàn)與折射光線(xiàn)成90 °夾角，則玻璃的折射率為 ？五、例題與練習(xí) 光在某種介質(zhì)中的傳播速度是2.122×108m/s，當(dāng)光線(xiàn)以30°入射角由該介質(zhì)射入空氣時(shí)，折射角為多少？例2：45°練習(xí)：
1、光線(xiàn)從空氣中射入折射率為4/3的水中，已知光線(xiàn)與水平面夾角為37度，求光在水中的折射角為多少？速度為多少？(sin37=0.6,sin53=0.8)2、如圖所示，三棱鏡的頂角是30度，光線(xiàn)從AB面垂直射入，由AC面射出，測(cè)得出射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的夾角為30度，則該三棱鏡的折射率為多少？光在玻璃中的速度為多少？3、在一個(gè)寬60cm，深度為40cm的玻璃水槽中裝滿(mǎn)水，一條光線(xiàn)挨著槽壁上沿射入水中，剛好折射到槽底部中間O點(diǎn)，則光線(xiàn)射入的入射角是幾度？

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