光学训练题(含答案)

光学练习题（答案）1．（多选）关于光的现象，下列说法正确的是（）A如果某单色光线从空气射入普通玻璃，光线传播速度一定减小B・发生全反射时，反射光的能量几乎等于入射光的能量C・光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象D・刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象E・在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光，就可以比较清楚地拍摄玻璃橱窗内的物品c解析：选ABE根据v=n，光从空气射入普通玻璃中，折射率n>1,则传播速度减小，选项A正确；发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，选项B正确；全息照相利用了激光相干性好的特性，运用光的干涉现象，选项C错误；刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项D错误；由于反射光是偏振光，在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减弱玻璃的反射光，选项E正确。2・（多选）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然…一后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。「：彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水1滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法正确的是（）A・水滴对a光的折射率大于对b光的折射率B.a光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度c・用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长若a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射解析：选ABE进入水滴时，由折射定律n=snr知，a光在水sinrc滴中的折射角小，折射率大，选项A正确；由v=-,a光在水滴中n1的传播速度小，选项B正确；由sinC=-,a光的临界角小，容易发生全反射，选项E正确；a光在水滴中的折射率大，频率大，波长小，由Sx=Aa光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，选c2项C错误；在真空和在水滴中，分别有C=2/和v=2f,则方=才故a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短,选项D错误。3.（2018•珠海模拟）Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为-厚度为d,两片之间空气层厚度为屁取光在空气中的速度为c,求光从a

•• •sini=nsmy在鳞片中传播的路程i=C2_Y，传播速度v=C,传播时间片=纟解得片=2n解得片=2nidC\,；n2—sin2iM NM N同理，在空气中的传播时间t2=-co-i2ccosi2n2d 2h则t=t1+12= ，+cco-iO1 2c^Jn2—sm2iccosi答案： 2n2d *2%答案：c\n2—sin2i〒ccosi4.（2019・济南调研）有一透明柱体的截面是一个底角为30°的等腰三角形，。为AB中点。位于透明体正上方，是一个与AB平行且足够长的屏。现用一束宽为d的单色光，从D点左侧垂直于AB边向上照射透明体，如图所示，结果MN上横向宽为孚的部分被照亮。⑴画出光路图；（2）求透明体的折射率。解析：（1）光路如图所示。（2）由折射定律，透明体的折射率sinasin0由几何关系0=30°ddtan30°tan卩=3解得”=30。，由几何关系a=60°所以透明体的折射率为n=\3o答案：⑴光路图见解析图（2）：3

5•如图所示，将一个折射率为n=J3的正方体玻璃砖放在空气中,正方形ABCD是它的一个截面，边长l=60cm。一单色细光束以入射角0=60°投射到AB面上的E点,E点到BC的距离d=5讨3cm,细光束在BC面上发生全反射，最后从CD面上射出，求：(1)光从E点射入玻璃砖后的折射角；(20点到从CD边射出的光线距离。(结果可以用根式表示)为则sin0

=n

siniyGD解析：(1)光路图如图所示，设光从为则sin0

=n

siniyGD解得光从E点射入玻璃砖后的折射角i=30。。(2)光在BC面上发生全反射，且BF=EBtan60°=15cm则CG=(BC-BF)tan30。=15、3cm设光从CD面射出的折射角为y,则sinysinsinysini=n解得y=60°则DH=DGcosy=(60-153)X0.5cm=(30-7・5\3)cm。答案：(1)30°(2)(30—7・5\；3)cm6•如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角NBAC=30。，AB边的长度为l,P为垂直于直线BCD的光屏。一宽度也为l的平行单色光束垂直2射向AB面，在屏上形成一条宽度等于3l的光带，求棱镜的折射率。解析：平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束,如图所

示。图中曾、02为光在AC面上的入射角和折射角，根据折射定律,sin02有n=而可设出射光线与水平方向成a角，则：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°则折射率为：n=Sin02=3答案：；37.（2019•宿州模拟）如图所示,两块半径均为R的半圆形玻璃砖正对放置，沿竖直方向的两条直径BC、B‘C相互平行，两圆心之间的距离为響，一束单色光正对圆心O从A点射入左侧的玻璃砖,最后从右侧玻璃砖上的P点（图中未画出）射出。已知ZAOB=60。，玻璃的折射率n=；j2，光在真空中的速度大小为c。若不考虑光在各个界面的反射，求该单色光在第一块半圆形玻璃砖中传播的时间和从P点射出时出射角的大小。解析：根据题意,作出光路图,如图所示：crn1根据公式n=vrn1解得：v=2,则光在第一块玻璃砖中传播的时间为：t=R=甞。光在O点发生折射，由图可知sinZ2=nsinZ1,

解得：N2=45。光在D点发生折射，由几何关系可知入射角为45°,由光路可逆可知折射角上3=30°在厶O'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°由图可知n=sinN5/N4解得光从P点射出时的出射角上5=45°。答案器45°8(2018-全国卷II)如图，是一直角三棱镜的横截面，Z&=90°,厶=60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。求出射光相对于D点的入射光的偏角；为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析：(1)光线在BC面上发生折射，如图所示，由折射定律有n=sin心sin尸］

n=由几何关系得i2=r2=60°,r1=i3=30°@F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为力=（尸1一0+（180。一72-尸2）+陌—力彳）⑤由①②③④⑤式得*60。。⑥（2）光线在AC面上发生全反射，在AB面上不发生全反射，有&C,i3VC⑦式中C是全反射临界角，满足sinC=n®由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为挈0<2。⑨答案：(1)60°(2)罕0<21L—12.1点光源9・（2017・全国卷H）—直桶状容器的高为2Z,底面是边长为/的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD'、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他 飞有吸光材料■在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。2.1点光源解析：设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为.折射角为q。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，