光学测试题及答案详解

光学综合测试题说明：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，只有一个选项是符合题目要求的，请把它填在括号内.夏日的白天,在大树下乘凉时,经常发现在树阴中间有许多圆形亮斑.关于其原因下列说法正确的是大树的缝隙是圆的，所以地面上有许多圆斑是很多树叶将太阳光反射到地面形成的圆斑这是经很多不规则的树叶缝隙所形成的太阳的像这是太阳光经树叶缝隙衍射形成的解析:本题考查光的直线传播的应用，地面上的圆斑，是太阳经树叶缝隙形成的像，即小孔成像.C正确.答案:C对于某单色光，玻璃的折射率比水大，则此单色光在玻璃中传播时其速度比在水中大，其波长比在水中长其速度比在水中大，其波长比在水中短其速度比在水中小，其波长比在水中短其速度比在水中小，其波长比在水中长c解析:本题考查光在介质中传播时，速度、波长如何变化•据v二一知，单色光在玻璃中的n折射率比在水中大，因而速度比在水中小;由V二入V知,光的频率不变，速度v变小,波长变短.C正确.答案:C下列关于偏振光的说法中正确的是A•自然光就是偏振光沿着一个特定方向传播的光叫偏振光

沿着一个特定方向振动的光叫偏振光单色光就是偏振光解析:本题考查偏振光的概念.沿着一个特定方向振动的光叫做偏振光.故正确选项为C.答案:C为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光•如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直nd入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长入0为nd—解析:本题考查薄膜干涉•设绿光在膜中的波长为入,则1由d二入，4得入=4d则绿光在真空中的波长为入二n入=4nd.0故正确选项为D.答案:D一束光线从折射率为的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是空气■BA玻璃;空气■BA玻璃;解析:本题考查全反射•设临乞角为C,则1sinC二二n。近sin45二二2入射角45°大于临界角C,发生全反射.故正确选项为A.答案:A关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法不正确的是屏上会出现彩色干涉条纹，因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时■，屏上有亮光，但一定不是干涉条纹将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时■，屏上无亮光解析:本题考查光的干涉和衍射.A正确；当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，屏上出现的是单缝衍射条纹,B正确;两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，透过滤光片的分别是黄色光和蓝色光,它们的频率不同,不能叠加形成干涉条纹,但屏上有亮光,故C正确，D错.答案:DBC细红光束和细蓝光束垂直于AB面进入楔形棱镜,并能从AC面射出，如图所示•这两束光从棱镜的AC面射出后的情况是BC蓝光红光两束光一定相交两束光仍然平行两束光的反向延长线相交条件不足，无法确定解析:本题考查光的折射•由于光的折射,红蓝两束光从AC面射出时均向BC面偏折，但由于蓝光频率高于红光频率,其折射率大于红光的折射率,所以蓝光的偏转角大于红光的偏转角，所以从AC面射出的两束光一定相交.故正确选项为A.答案:A红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时,若黄光恰好发生全反射，则绿光一定能发生全反射红光一定能发生全反射三种单色光相比，红光在介质中的传播速率最小红光在介质中的波长比它在空气中的波长长解析:同一介质对红光折射率小，对绿光折射率大，所以发生全反射时，红光的临界角最大，绿光的临界角最小•若黄光发生全反射，则绿光一定发生全反射•由v二c/n得,红光速率大,红光在空气中的波长比在介质中要长•故正确选项为A.答案:A如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P,线光源S可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心0•若S从图中A向B处移动，在P上先看到七色光带，以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是AA红光T紫光，红光紫光T红光，红光C•红光T紫光，紫光紫光T红光，紫光解析:本题考查光的折射与色散.从红光到紫光频率逐渐增大，在玻璃中的折射率也逐渐增大,从玻璃中出射偏离原来的方向便逐渐增大，因此从下到上的排列顺序为紫光T红光.因为紫光的临界角最小，所以最早消失的是紫光•故正确选项为D.答案:D同方向上看到折射出的光线，如图所示同方向上看到折射出的光线，如图所示•则角e为.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏大入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏小入射光线与出射光线一定不平行，测量值仍然正确入射光线与出射光线可能平行，测量值仍然正确解析:本题考查测玻璃折射率的实验.由折射定律及光路可逆知,出射光线与入射光线一定不平行,但所测折射率n=定不平行,但所测折射率n=sin01sin02仍然正确.故正确选项为C.答案:C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.年英国物理学家托马斯•杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象•他用单色光照射屏上的一个小孔，是为了获得;由小孔射出来的光再射到两个小孔上，是为了获得-答案:一个点光源两个振动情况总相同的光源，即相干光源夏天，太阳光把地面晒得发热是因为太阳光中的显著;经常在矿井下劳动的工人、软骨病人要经常晒晒太阳是因为太阳光中的能促进生理作用、保障身体健康.答案:红外线热效应紫外线3已知一束单色光在水中的传播速度是在真空中的,则这束光在水中传播时的波长4为真空中的.3v4C3解析：入水二==入真宀.水vv4真空3答案：丁4一单色光射入一折射率为、2的玻璃圆球，当入射角为e时,发现恰可在球外三个不解析:本题考查光的折射•由几何关系知折射角=30°，由折射定律知sinQsinQ二nsin0则0=45°.答案:45°在双缝干涉实验中，屏上一点P到双缝的路程差是X10-6m•若P点恰是暗纹,且和中央之间还有一条亮纹，则光的波长是m.解析:本题考查双缝干涉.由题意知3入=X10-6m2解得入=X10-6m.答案：X10-6三、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.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.（8分）在双缝干涉实验中，用氦氖激光器作光源,其发出的红光频率为X10i4Hz，从双缝射出的光的振动情况完全相同，它们到达光屏上某点的路程差为nm.那么该点将出现怎样的干涉图样解析:本题考查双缝干涉实验中出现明暗条纹的条件.根据光波的速度公式c二入f（2分）有入上二如竺f4.74x1014光的路程差跟红光波长之比为（2分）（2分）光的路程差跟红光波长之比为（2分）（2分）As

n二——九As

n二——九=4632.9即路程差为红光波长的整数倍.因此，两束红光在该点振动加强，出现红色的明条纹.（2

分）分）答案:红色的明条纹17.（10分）如图所示,S为一在xOy平面内的点光源•一平面镜垂直于xOy平面放置，它与xOy平面的交线为MN,MN与x轴的夹角0=30°.现保持S不动，令平面镜MN以速度v沿x轴正方向运动，则S经平面镜所成的像以多大速度沿什么方向运动yJ解析:本题考查平面镜成像.解析:本题考查平面镜成像.v1v（3分）v1v（3分）⑴据平面镜成像原理,平面镜MN以速率v沿x轴正方向运动时,S的像S'沿S，S的连（3分）线向S（3分）⑵把平面镜MN的速率v沿镜面方向和垂直镜面方向分解，如图所示,1v=vsin30°=ttv12v2=vCOS30°=亍.（3）平面镜MN以速度人沿S'S的连线向S运动，则像S'以2vi=v的速度沿S'S的连线向S运动.（4分）18.（10分）如图所示,横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为ni，对紫光的折射率为气.一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直射入,从另一个侧面AC折射出来.已知棱镜的顶角ZA=30°,AC边平行于光屏MN,且与光屏的距离为L.求在光屏上得到的可见光谱的宽度.

Xf解析:本题考查光的色散•光路如图所示.A紫红设射到屏上的红光和紫光偏离0点的距离分另I佚d味口d2,折射角分别为叭和e,入射角1223e=30°，则由折射定律11sin0—1nsin01211sin0—1nsin0121sin0—1nsin023得sine=nsine211二n1211Sine3=n2Sinei=2n2则d1=Ltane2=Ln—.1-4-n2、1nd二Ltane=L23「4-n2'2则可见光谱的宽度为（2分）（2分）（1分）（1分）（1分）（1分）nn——1（2d-d二L（2-「i）.（2J4-n2J4-n221分）nn答案丄（—-—）4-n24-n22119.（12分）两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示•已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是0；另一条光线的入射点为A,穿过玻璃

R后两条光线交于P点•已知玻璃截面的圆半径为R,OA=-,0P