第四章 光学复习题(含答案) Microsoft Word 文档
光学复习题答案
光学复习题答案一、选择题1. 光的波长范围是多少？- A. 10^-10 米- B. 10^-7 米- C. 10^-4 米- D. 10^1 米答案：B2. 光的折射定律是什么？- A. 光速不变定律- B. 光的传播方向不变定律- C. 入射角与折射角成正比- D. 入射角与折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比答案：D3. 什么是全反射？答案：当光从折射率较高的介质射向折射率较低的介质时，如果入射角大于临界角，光将完全反射回高折射率介质，不会穿透到低折射率介质中。
二、填空题1. 光的三原色是红、绿、____。
答案：蓝2. 光的干涉现象是指两个或两个以上的相干光波在空间相遇时，光强分布出现______的现象。
答案：增强或减弱3. 光纤通信是利用光在______中传播的特性来传输信息。
答案：光纤三、简答题1. 描述光的偏振现象。
答案：光的偏振是指光波振动方向的有序排列。
在自然光中，光波的振动方向在垂直于传播方向的平面内是随机分布的。
当光通过偏振器或反射、折射等过程时，光波的振动方向可以被限制在特定的方向上，形成偏振光。
2. 解释什么是激光以及它的应用。
答案：激光是受激发射放大的光，它具有高度的单色性、相干性和方向性。
激光的应用非常广泛，包括激光切割、激光焊接、激光测距、医学治疗、光纤通信等。
四、计算题1. 已知某介质的折射率为1.5，计算光在该介质中的传播速度。
答案：光在真空中的传播速度是 \( c = 3 \times 10^8 \) 米/秒。
根据折射率公式 \( v = \frac{c}{n} \)，其中 \( n \) 是折射率，光在介质中的传播速度 \( v = \frac{3 \times 10^8}{1.5} \) 米/秒。
2. 如果一束光从空气射入水中，入射角为30°，求折射角。
答案：根据斯涅尔定律 \( n_1 \sin(\theta_1) = n_2\sin(\theta_2) \)，其中 \( n_1 \) 和 \( n_2 \) 分别是空气和水的折射率，\( \theta_1 \) 和 \( \theta_2 \) 分别是入射角和折射角。
第四章 波光学 习题答案 科学教育出版社 学院教材
一、选择题1. 波长mm 108.44-⨯=λ的单色平行光垂直照射在相距mm 4.02=a 的双缝上，缝后m 1=D 的幕上出现干涉条纹，则幕上相邻明纹间距离是：[ B ]A .0.6mm ；B .1.2mm ；C .1.8 mm ；D . 2.4 mm 。
2. 在杨氏双缝实验中，若用一片透明云母片将双缝装置中上面一条缝挡住，干涉条纹发生的变化是：[ C ]A .条纹的间距变大；B .明纹宽度减小；C .整个条纹向上移动；D .整个条纹向下移动。
3. 一平板玻璃（60.1=n ）上有一油滴（35.1=n ）展开成曲率半径很大的球冠，如图4-48所示。
设球冠最高处为1μm 。
当用波长nm 540=λ的单色光垂直照射时，在油膜上方观察到的干涉条纹是：[ D ]A .边缘为明纹，中央为暗斑；B .边缘为暗纹，中央为亮斑；C .边缘为暗纹，中央为暗斑；D .边缘为明纹，中央为亮斑。
4. 在图4-49中的干涉装置中，相邻的干涉条纹的间距记为Δx ，从棱边到金属丝之间的干涉条纹总数为N ，若把金属丝向劈尖方向移动到某一位置，则[ A ]。
A ．Δx 减小，N 不变；B ．Δx 增大，N 增大；C ．Δx 减小，N 减小；D ．Δx 增大，N 减小。
5. 在单色光照射下，观察牛顿环装置，如果沿垂直于平板方向，向上略微移动平凸透镜，则观察到牛顿环的变化为[ C ]。
A .环变密；B .环变疏；C .环疏密程度不变，仅发现牛顿环向中心收缩；D .环疏密程度不变，仅发现牛顿环向中心扩展。
6. 在迈克耳孙干涉仪的一条光路放入一厚度为d 、折射率为n 的透明薄片，则这条光路的光程改变了[ A ]。
A ．2(n-1)d ；B ．2nd ；C ．2(n +1)d +λ/2；D ．nd ；E ．(n -1)d6. 在宽度a =0.60mm 的狭缝后面80cm 处，有一个与狭缝平行的屏幕，今以波长为6000οA 的平行光自左向右垂直照射狭缝时,在距中央明条纹中心x =2.8mm 处的P 点，看到的是明条纹,则从P 点看狭缝时,将其分割的半波带数为[ E ] A .3；B .4；C .5；D .6；E .77. 波长为λ的单色平行光，垂直照射到宽度为a 的单缝上。
光学复习题集及答案
光学复习题集及答案光学是物理学中的一个重要分支，研究光的传播、折射、反射、干涉和衍射等现象。
光学作为一门基础学科，是许多科学和技术领域的基础。
为了帮助大家更好地复习光学知识，本文将提供一套光学复习题集及答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、选择题1. 光是一种怎样的物质？A. 波动物质B. 电磁波C. 粒子物质D. 固体物质答案：B. 电磁波2. 在以下哪种介质中光速最快？A. 真空B. 空气C. 水D. 玻璃答案：A. 真空3. 光的折射定律是由谁提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 费马D. 斯内尔答案：C. 费马4. 光的干涉现象中，两束光发生干涉的条件是什么？A. 光程差不为零B. 光程差为整数倍波长C. 光程差为半整数倍波长D. 光程差为奇数倍波长答案：B. 光程差为整数倍波长5. 光的波动性最早是由谁提出的？A. 亚里士多德B. 盖洛乌C. 光栅D. 亨利答案：A. 亚里士多德二、判断题1. 光在真空中传播速度恒定。
答案：对2. 在光的折射定律中，光线从光密介质入射到光疏介质时，折射角大于入射角。
答案：错3. 光的波长越长，频率越高。
答案：错4. 紫光的频率比红光的频率高。
答案：对5. 光的干涉现象是光的波动性质的直接证据。
答案：对三、解答题1. 请解释光的干涉现象。
答案：光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生的明暗交替条纹的现象。
当两束光波的光程差为整数倍波长时，波峰与波峰相重合，或波谷与波谷相重合，此时出现明条纹。
而当两束光波的光程差为半整数倍波长时，波峰与波谷相重合，或波谷与波峰相重合，此时出现暗条纹。
这种干涉现象可以用来测量波长、厚度、折射率等物理量。
2. 请解释光的衍射现象。
答案：光的衍射是指光通过一个小孔或经过物体边缘后的传播现象。
当光通过一个小孔时，它会朝着各个方向弯曲，形成一个扩散的光斑。
而当光通过物体边缘时，它会绕过物体边缘并向后投射出一片阴影区，边缘附近会出现衍射光条纹。
光学复习练习及答案
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 cm 图3光学复习1．如图1所示,一束光线与水平面成50°角入射到平面镜上。
假设要使反射光线沿水平方向射出，那么平面镜与水平面的夹角〔 〕A ．一定为25°B ．一定为65°C ．可能为25°D ．可能为50°2. 暑假中，小张陪着爷爷到湖里去叉鱼．小张将钢叉向看到鱼的方向投掷，总是叉不到鱼． 图2所示的四幅光路图中，能正确说明叉不到鱼的原因的是( )3．当物体放在凸透镜前，距焦点20厘米处，在透镜的另一侧离透镜15厘米的光屏上成像。
该凸透镜的焦距( )A ．大于20厘米B ．等于20厘米C ．小于15厘米D ．等于15厘米4．在探究凸透镜成像实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图3所示，此时在光屏上得到烛焰清晰的像；假设保持透镜位置不变，将蜡烛移到光具座的35厘米刻度处，对于此时成像的性质判断正确的选项是〔 〕A 一定是放大的像B 一定是缩小的像C 可能是正立的像D 一定是正立的像 5．如图4(a)所示，在“探究平面镜成像的特点〞实验中，选用玻璃板、两支完全一样的蜡烛等器材，用玻璃板来代替 的目的是可以确定像的 。
如图4〔b 〕所示，凸透镜的焦距为10厘米，光屏上所成清晰的像应是倒立 的实像〔选填“缩小〞、“等大〞或“放大〞〕。
保持透镜位置不变，当蜡烛向左移动时，应将光屏向 移动才能再次得到清晰的像〔选填“左〞或“右〞〕。
6．如图5在“探究凸透镜成像规律〞的实验中，其中A 为 。
实验前应先观察并记下凸透镜的 。
实验时，固定好凸透镜的位置并调整物距，使它大于透镜的二倍焦距后，要移动 找像。
当发现所成的像比拟小时，为了图20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 cm B 〔a 〕 图4 〔b 〕0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 cmA图17图5获得较大的像，在不改变透镜位置的情况下，可以进展的操作是： 。
光学试题及答案
光学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 伽利略C. 笛卡尔D. 斯涅尔答案：D2. 以下哪个不是光的波动性质？A. 干涉B. 衍射C. 偏振D. 反射答案：D3. 光的波长与频率的关系是？A. 成正比B. 成反比C. 不相关D. 相等答案：B4. 光的色散现象说明了什么？A. 光是粒子B. 光是波C. 光是电磁波D. 光是量子答案：B5. 光在真空中的传播速度是多少？A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 3.00 x 10^8 m/sD. 2.99 x 10^8 m/s答案：C6. 以下哪种介质的折射率大于1？A. 空气B. 水C. 玻璃D. 真空答案：C7. 光的全反射现象发生在光从哪种介质进入另一种介质时？A. 从光密介质进入光疏介质B. 从光疏介质进入光密介质C. 从光密介质进入光密介质D. 从光疏介质进入光疏介质答案：A8. 光的偏振现象说明了什么？A. 光是横波B. 光是纵波C. 光是无方向的D. 光是电磁波答案：A9. 光的干涉现象说明了什么？A. 光是粒子B. 光是波C. 光是电磁波D. 光是量子答案：B10. 光的衍射现象说明了什么？A. 光是粒子B. 光是波C. 光是电磁波D. 光是量子答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 光的三原色是红、绿、________。
答案：蓝2. 光的折射定律公式为n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中θ1和θ2分别是入射角和________。
答案：折射角3. 光的波长和频率的乘积等于________。
答案：光速4. 光的色散现象可以通过________来观察。
答案：棱镜5. 光的偏振现象可以通过________来观察。
答案：偏振片6. 光的全反射现象可以通过________来观察。
答案：光纤7. 光的干涉现象可以通过________来观察。
光学复习资料含答案
光学复习题3.设光栅平面、透镜均与屏幕平行．则当入射的平行单色光从垂直于光栅平面入射变为斜入射时，能观察到的光谱线的最高级次k(A) 变小．(B) 变大．(C) 不变．(D) 改变无法确定．5.一束光强为 I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为 I＝ I 0 / 8．已知 P1和 P3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是(A) 30 °．(B) 45 °．(C) 60 °．(D) 90 °．6.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图 )，设入射角等于布儒斯特角i 0，则在界面2的反射光(A)是自然光．(B)是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面．(C)是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面．(D)是部分偏振光．二.填空题1.如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和 S2，发出波长为的光． A 是它们连线的中垂线上的一点．若在S1与 A 之间插入厚度为 e、折射率为 n 的薄玻璃片，则两光源发出的光在 A 点的光程差＝ ________．若已知＝500 nm，n＝1.5，A点恰为第四级明纹中心，则 e＝ _____________nm ．- 93 (1 nm =10 m) (n 1)e，4× 102.如图所示，在双缝干涉实验中SS1＝SS2，用波长为的光照射双缝 S1和 S2，通过空气后在屏幕 E 上形成干涉条纹．已知 P 点处为第三级明条纹，则 S1和 S2到 P 点的光程差为 __________ ．若将整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条纹，则该液体的折射率 n＝____________ ． 3 ， 1.33三 .计算题2.一衍射光栅，每厘米200 条透光缝，每条透光缝宽为a= 2× 10-3cm，在光栅后放一焦距f= 1 m 的凸透镜，现以 = 600 nm (1i012eS1nAS2S1P SS2EAPOB fnm= 10-9 m)的单色平行光垂直照射光栅，求：(1)透光缝 a 的单缝衍射中央明条纹宽度为多少？(2)在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？2.解： (1) a sin = k tg = x / f当 x<< f 时，tg sin, a x / f = k,取k= 1有x= f l / a= 0.03 m∴中央明纹宽度为x= 2x= 0.06 m(2)( a + b) sin kk( a＋b) x / (f )= 2.5取 k = 2，共有 k = 0，± 1，± 2 等 5 个主极大﹣94.波长600nm(1nm=10 m)的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为 30°，且第三级是缺级．(1)光栅常数 (a + b)等于多少？(2)透光缝可能的最小宽度 a 等于多少？(3) 在选定了上述 (a+b)和 a 之后，求在衍射角 -＜＜范围内可能观察到的全部主极大的级次．k 4.解： (1) 由光栅衍射主极大公式得 a + b =sin- 4=2.4× 10 cm(2) 若第三级不缺级，则由光栅公式得 a b sin3由于第三级缺级，则对应于最小可能的a，方向应是单缝衍射第一级暗纹：两式比较，得a sin- 4a = (a + b)/3=0.8 × 10 cm(3) a b s i n k ，(主极大)a sin k， (单缝衍射极小 )(k＇ =1， 2，3， ......)因此k=3， 6，9，缺级．又因为 k max=(a＋ b) /4,所以实际呈现k=0，± 1，± 2 级明纹． (k= ±4 在/ 2 处看不到． )一.选择题1.有三种装置(1)完全相同的两盏钠光灯 ,发出相同波长的光 ,照射到屏上；(2)同一盏钠光灯 ,用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上；(3)用一盏钠光灯照亮一狭缝 ,此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝 ,此二亮缝的光照射到屏上 .以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是(A)装置 (3).(B)装置 (2) .(C)装置 (1)(3) .(D)装置 (2)(3).2.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是(A)使屏靠近双缝 .(B)把两个缝的宽度稍微调窄 .(C)使两缝的间距变小 .(D)改用波长较小的单色光源 .3.如图 22.1所示 ,设 s1、 s2为两相干光源发出波长为的单色光 ,分别通过两种介质(折射率分别为 n1和 n2，且 n1>n2)射到介质的分界面上的P 点 ,己知 s1P = s2P = r ,则这两条光的几何路程 r ,光程差分别为(A)r = 0 ,= 0 .s1n1P(B)r = ( n1－ n2) r ,=0 .s2n2(C)r =(n1－ n2) r ,=( n1－ n2) r .(D)r = 0 ,=( n1－ n2) r .图 22.1二 .填空题2.如图 22.3所示 , s1、s2为双缝 ,s 是单色缝光源 ,当 s沿平行于 s1、和 s2的连线向上作微小移动时, 中央明条纹将向s1屏s1 后加一很薄的云母片,中央s2移动；若 s 不动 ,而在 s明条纹将向移动. 下, 上图 22.3三 .计算题1.在双缝干涉实验中 ,单色光源 s 到两缝 s1和 s2的距离分别为 l 1和 l 2,并且 l 1－ l 2=3 ,为入射光的波长 ,双缝之间的l1s1d屏O距离为 d,双缝到屏幕的距离为D,如图 22.5,求s l2s2D(1) 零级明纹到屏幕中央O 点的距离；图 22.5(2)相邻明条纹间的距离 .1.光程差=(l2 +r2) (l 1+r1)=(l2 l 1)+(r 2 r1 )= l2 l1+xd/D = 3 +xd/D(1)零级明纹=0 有 x=3 D/d(2)明纹= k = 3 +x k d/D 有 x k= (3k )D/d x=x k+1-x k=D /d2. 双缝干涉实验装置如图 22.6 所示 ,双缝与屏之间的距离屏xD=120cm, 两缝之间的距离 d=0.50mm, 用波长 =5000 ? 的单色s 1ds 2DO光垂直照射双缝 .(1) 求原点 O(零级明条纹所在处)上方的第五级明条纹的图 22.6坐标 .2.(1)光程差 =r 2 r 1=xd/D=k因 k=5 有x 5=6mmx k =k D/d练习二十三薄膜干涉 劈尖 牛顿环一 .选择题1. 如图 23.1 所示 , 薄膜的折射率为 n 2, 入射介质的折射率为 n 1,透射介质为 n 3,且 n 1＜ n 2＜ n 3, 入射光线在两介质交界面的反射光线分(1)(2)别为 (1) 和 (2), 则产生半波损失的情况是n 1(A) (1) 光产生半波损失 , (2)光不产生半波损失 . n 2(B)(1) 光 (2) 光都产生半波损失 .n 3(C) (1) 光 (2) 光都不产生半波损失 .(D)(1) 光不产生半波损失 , (2) 光产生半波损失 .图 23.12. 波长为 的单色光垂直入射到厚度为 e 的平行膜上 ,如图 23.2,若反射光消失,则当 n 1＜ n 2＜ n 3 时 ,应满足条件 (1)； 当 n 1＜ n 2＞ n 3 时应满足条件 (2) . 条件 (1),条件 (2)分别是(A) (1)2ne = k , (2) 2ne = k .(B) (1)2 ne = k+ /2, (2) 2ne = k +n 1/2.(C)(1)2 ne = k － /2, (2) 2ne = k .n 2 dn 3图 23.2(D) (1)2ne = k ,(2) 2 ne = k －/2.4．波长 = 5500 ? 的单色光垂直照射到光栅常数－4,可能观d= 2 ×10 cm 的平面衍射光栅上 察到的光谱线的最大级次为(A) 2. (B) 3. (C) 4. (D)5.二 .填空题3. 用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上时,波长为 1 = 440nm的第 3 级光谱线,将与波长为 2 =nm 的第 2 级光谱线重叠. 660.练习二十五光的偏振一 .选择题1.一束由自然光和线偏光组成的复合光通过一偏振片,当偏振片转动时,最强的透射光是最弱的透射光光强的16 倍 ,则在入射光中 ,自然光的强度I1和偏振光的强度I2之比 I1: I2为(A)2: 15.(B)15: 2.(C)1: 15.(D)15: 1.3. 自然光以入射角i= 58 从真空入射到某介质表面时,反射光为线偏光,则这种物质的折射率为(A)cot58 .(B)tan58 .(C)sin58 .(D)cos58 .二.填空题3. 两平行放置的偏振化方向正交的偏振片P1与 P3之间平行地加入一块偏振片P2. P2以入射光线为轴以角速度匀速转动 ,如图 25.2.光强为 I0的自然光垂直入射到P1上 ,t = 0 时, P2与 P1的偏振化方向平行 ,.则 t 时刻透过 P1的光强 I1=, 透过 P2的光P1P2P3强 I2=, 透过 P3的光强 I3=.图 25.2I 0/2,I 0cos2t/2,I 0cos2tsin2t /2 (或 I 0sin2(2 t)/8).。
人教版八年级物理第四章第四节《光的折射》作图专题练习题(Word版附答案)
《光的折射》作图专题练习1.（1）如图所示，光源S发出的一条光线射向水面，在水面处发生反射和折射，反射光线经过点A，折射光线经过点P，请你作出入射光线、反射光线和折射光线。
2.按照题目要求作图或作答。
（1）如图甲所示，一束光从空气斜射向水面，入射光线及法线已画出。
请画出这条入射光线的反射光线和折射光线（注意角度特点并标出箭头方向）。
3.按题目要求完成。
如图一束光从空气斜射入水中，请画出反射光线和折射光线。
4. （2017黄冈，12,2分）如图所示，一束激光a斜射向半圆形玻璃砖圆心O，结果在屏幕MN上出现两个光斑，请画出形成两个光斑的光路图。
5.如图，暗室内有一盛水的水槽，现有一束激光入射到平面镜（图中未画出）上的O点，经平面镜反射后照亮水槽底部的A点。
请画出平面镜并完成光路图。
6.如图，人眼在E处通过碗的边缘D点刚好能看到空碗底部硬币的左边缘A点。
现在向碗里缓慢加水，当水面到达C处时，人眼仍在E处，但能通过D点看到硬币的右边缘B点。
用一条光线示意以上光学现象（并画出水面、法线）。
7.如图所示，一束水平光线从空气进入玻璃，在交界处同时发生反射和折射现象，在图上作出反射光线和折射光线．8.运钞车车厢内，人眼挨着玻璃砖观察车外，请通过光路作图（保留痕迹），标出人眼看到车外的范围。
9.如图所示，光线AO从空气中斜射向水面，请画出它的折射光线的大致位置和反射光线．10.一束光线斜射入水面O点处，在O点处发生折射后照亮水底A处，作出折射光线．11.如图所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线、法线和大致的折射光线（在图上标明三条光线的名称）12.按照要求作图．如图甲所示，S是点光源，作出入射光线SO的反射光线和大致的折射光线．甲13.如图所示，一束光从空气斜射到玻璃表面，请画出进入玻璃的折射光线。
14.如图所示，一束光从空气斜射到玻璃表面，请画出进入玻璃的折射光线。
15.一束光从空气射入玻璃时的反射光线如图所示，请画出入射光线和大致的折射光线。
物理光学第四章 习题及答案
1λ第四章 习题及答案 １。
双缝间距为１mm ，离观察屏１m ，用钠灯做光源，它发出两种波长的单色光 =589.0nm 和2λ=589.6nm ，问两种单色光的第10级这条纹之间的间距是多少？ 解：由杨氏双缝干涉公式，亮条纹时：dDm λα=（m=0, ±1, ±2···） m=10时，nm x 89.511000105891061=⨯⨯⨯=-，nm x 896.511000106.5891062=⨯⨯⨯=- m x x x μ612=-=∆２。
在杨氏实验中，两小孔距离为1mm ，观察屏离小孔的距离为50cm ，当用一片折射率1.58的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm ，试决定试件厚度。
21r r l n =+∆⋅22212⎪⎭⎫⎝⎛∆-+=x d D r 22222⎪⎭⎫⎝⎛∆++=x d D r x d x d x d r r r r ∆⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∆--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+=+-222))((221212mm r r d x r r 2211210500512-=⨯≈+⋅∆=-∴ ,mm l mm l 2210724.110)158.1(--⨯=∆∴=∆-3.一个长30mm 的充以空气的气室置于杨氏装置中的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。
继后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹系移动了２５个条纹，已知照明光波波长λ=656.28nm,空气折射率为000276.10=n 。
试求注入气室内气体的折射率。
0008229.10005469.0000276.1301028.6562525)(600=+=⨯⨯=-=-∆-n n n n n l λ４。
垂直入射的平面波通过折射率为n 的玻璃板，透射光经透镜会聚到焦点上。
玻璃板的厚度沿着C 点且垂直于图面的直线发生光波波长量级的突变d,问d 为多少时焦点光强是玻璃板无突变时光强的一半。
物理光学第4章习题答案..
• 1、振幅为A，波长为2/3*104nm的单色平 面波的方向余弦cosα=2/3， cosβ=1/3,cosγ=2/3,试求它在xy平面上的复 振幅及空间频率。
• 分析：
• （1）单色平面波的复振幅形式： • E（x,y,z)=Aexp[ik(xcosα+y cosβ+zcosγ)] • =Aexp[i2π（ux+vy+wz)] • （2）在xy平面上，z=0，故只要求u，v • 其中，u= cosα/λ，v= cosβ /λ
14、在上题中，若被成像的物是一个周期d的黑白光栅， 问当d分别为0.4mm，0.2mm和0.1mm时，像的强度分 布的大致情形是怎样？ 分析：周期为d的黑白光栅的基频为1/d，n级频率分量的 频率为n/d，只有当 频率小于物的截止频率时，该频率 分量才能传递到像面，即必须：
1 8 . 3 mm o max 解：（1）当d=0.4mm时，利用上题的结果：
• 解：在xy平面上： • E（x,y)=Aexp[ik(xcos α+y cosβ)]
• • • • • • =Aexp[i2π（ux+vy)] 代入数据得： E（x,y)=Aexp[i*100π(2x+y)]，（单位为mm） 故： u= cosα/λ，代入数据得：u=100mm-1 v= cosβ /λ，代入数据得：v=50mm-1
• •
分析： (1)衍射受限的相干成像系统的相干传递函数和光瞳函 数有相同的形式，对直径为D的圆孔， P(ε,η)=circ(2√ε2+η2/D)；
• •
传递函数为：H(u,v)=circ(2λL’√u2+ v2/D)；
(2)截止频率为：ρmax = (√u2+ v2 ) max =D/ 2λL’
物理光学与应用光学习题和答案
A、放大的字C、手影D、倒影
3．下列四个物理现象中，有一个形成的原因与另外三个不同，这个现象是（）
对镜梳妆时能看到镜中的“自己”
7，模型中的凸透镜相当于晶
则
2cm，则在光
）
)．
）。
5km，月球在池中的像到水面的距离是
图3 图7
图1
图6
图8
b ），则透过透镜可以看到一
），这种外墙既能透射光线⑴、外面看玻璃幕墙相当于平面镜，光线照射到光滑的玻璃幕墙上时会发生 反射，物体图13
图14 图10 图16
第四章答案参考答案
一、选择题：
1、D
2、A
3、A
4、D
5、D
6、A
7、D
8、B
9、B 10、C 11、C 12、C
二、13、日食；14、光速远大于声速；15、零；16、反射；折射；
17、3.8×105km；虚；18、800；19、红外线；紫外线；
20、焦点；21、2；1.6；22、光的直线传播；光的反射；光的折射；
三、23—26、（略）；27、光屏；倒；右；28、（1）略；（2）浅一些；
29、3；正立放大的虚；
一、30、①会刺伤眼睛；②不易看清周围的物体；③在眼前的物体也有可能看不到；
31、⑴镜面；虚；⑵各块玻璃可能不在同一平面上；⑶会反射强光造成光污染；。
光学试题及答案
光学试题及答案1. 光的波动理论是由哪位科学家首次提出的？2. 请解释什么是光的干涉现象，并给出一个实际的例子。
3. 什么是衍射现象？并简述其与干涉现象的区别。
4. 什么是全内反射，它在哪些领域有应用？5. 描述一下光的偏振现象，并解释其在日常生活中的应用。
6. 什么是光的色散现象？请解释为什么天空是蓝色的。
7. 请解释什么是光的折射，以及折射率是如何定义的。
8. 什么是光的多普勒效应？请给出一个实际的例子。
9. 什么是激光，它有哪些特性？10. 请描述一下光纤通信的基本原理。
答案1. 光的波动理论最初是由荷兰物理学家惠更斯提出的。
2. 光的干涉现象是指两个或多个相干光波在空间相遇时，它们的振幅相加产生加强或减弱的现象。
例如，肥皂泡上彩色条纹就是光的干涉现象。
3. 衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，波前发生弯曲，形成新的波前分布的现象。
与干涉不同，衍射不要求光波相干，而是波的自然传播特性。
4. 全内反射是指当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，光完全反射回光密介质中的现象。
这一现象在光纤通信、潜水镜等应用中非常重要。
5. 光的偏振现象是指光波振动方向的有序排列。
偏振光在日常生活中的应用包括偏振太阳镜，可以减少眩光，提高视觉舒适度。
6. 光的色散现象是指光通过介质时，不同波长的光以不同速度传播，导致光的分离。
天空呈现蓝色是因为大气中的分子和微小颗粒对短波长的蓝光散射效果更强。
7. 光的折射是指光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
折射率定义为光在真空中的速度与在介质中速度的比值。
8. 光的多普勒效应是指当光源和观察者相对运动时，观察者接收到的光频率与光源发射的频率不同的现象。
例如，救护车的警笛声在接近和远离时音调会发生变化。
9. 激光是一种特殊的光，具有单色性、相干性和方向性。
激光在医疗、通信、工业加工等领域有广泛应用。
10. 光纤通信是利用激光在光纤中传播的特性进行信息传输的技术。
光学复习题及答案
光学复习题及答案1. 光的干涉现象是如何产生的？答：光的干涉现象是由于两个或多个相干光波相遇时，由于光波的相位差导致光强的增强或减弱。
当两波的相位差为0或2π的整数倍时，光波相互加强，形成亮条纹；当相位差为π或奇数倍π时，光波相互抵消，形成暗条纹。
2. 描述光的衍射现象及其应用。
答：光的衍射现象是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会偏离直线传播路径，向障碍物的阴影区域或狭缝的两侧弯曲。
衍射现象的应用包括光栅光谱分析、光学成像系统的设计等。
3. 什么是偏振光？偏振光有哪些应用？答：偏振光是指光波的电场矢量在特定方向上振动的光。
偏振光的应用包括偏振太阳镜减少眩光、液晶显示技术以及光学显微镜中的偏振滤光片等。
4. 简述全反射现象及其条件。
答：全反射现象是指光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时，光波完全反射回光密介质中，不会发生折射。
全反射的条件是光必须从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角。
5. 什么是色散现象？色散现象如何影响光学系统？答：色散现象是指不同波长的光在介质中传播速度不同，导致光的分散。
在光学系统中，色散现象会导致成像模糊、色差等问题，需要通过设计合适的光学系统来校正色差。
6. 光的波动性和粒子性是如何体现的？答：光的波动性体现在光的干涉、衍射和偏振等现象中，而粒子性则体现在光电效应和康普顿散射等现象中。
光的波动性和粒子性是光的波粒二象性的表现。
7. 描述光的多普勒效应及其应用。
答：光的多普勒效应是指当光源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的光波频率会发生变化。
多普勒效应的应用包括雷达测速、天文学中测量恒星的相对速度等。
8. 什么是光的相干性？如何提高光的相干性？答：光的相干性是指光波之间的相位关系。
提高光的相干性可以通过使用激光光源、使用干涉滤光片等方法来实现。
9. 简述光的波粒二象性。
答：光的波粒二象性是指光既表现出波动性也表现出粒子性。
在某些实验中，光表现为波动，如干涉和衍射现象；而在其他实验中，光表现为粒子，如光电效应。
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0448 在折射率 n＝1.50 的玻璃上，镀上 n ＝1.35 的透明介质薄膜．入射光波垂直于介质膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对 1＝600 nm的光波干涉相消，对 2＝700 nm的光波干涉相长．且在 600 nm 到 700 nm 之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形．求所镀介质膜的厚度． (1 nm = 10-9 m)解：设介质薄膜的厚度为 e，上、下表面反射均为由光疏介质到光密介质，故不计附加程差。
当光垂直入射 i = 0 时，依公式有：对 1 ：2n e 12k 1 2按题意还应有：对 2 ：2n e k 2由① ②解得：k21① 1 分n = 1.35n0 = 1.00② 1 分 e1 3 1 分n = 1.502 1将 k、2、 n 代入②式得k 2 - 4mm 2 分e ＝7.78× 102n3181白色平行光垂直入射到间距为a＝ 0.25 mm 的双缝上，距 D =50 cm处放置屏幕，分别求第一级和第五级明纹彩色带的宽度．( 设白光的波长范围是从400nm 到760nm．这里说的“彩色带宽度”指两个极端波长的同级明纹中心之间的距离． ) (1nm=10-9 m)解：由公式 x＝kD / a 可知波长范围为时,明纹彩色宽度为x k＝kD/ a 2 分由k＝ 1 可得，第一级明纹彩色带宽度为1 - 6 / 0.25＝0.72 mm 2 分x ＝ 500×(760－ 400)×10k＝ 5 可得，第五级明纹彩色带的宽度为x ＝5· x ＝3.6 mm 1 分5 13348 折射率为 1.60 的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈形膜 (劈尖角很小 )．用波长＝ 600 nm (1 nm =10-9 m)的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹．假如在劈形膜内充满 n =1.40 的液体时的相邻明纹间距比劈形膜内是空气时的间距缩小l ＝0.5 mm，那么劈尖角应是多少？解：空气劈形膜时，间距l122nsin液体劈形膜时，间距l22n 4 分2sinl l1 l 21 1/ n / 2∴= ( 1 –1 / n ) / ( 2 l )＝1.7×10-4 rad 4 分3350 用波长 ＝500 nm (1 nm ＝10- 9 m)的单色光垂直照射在由两块玻璃板 (一端刚好接触成为劈棱 )构成的空气劈形膜上．劈尖角＝2×10- 4．如果劈形膜内充满折射率rad为 n ＝1.40 的液体．求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离．解：设第五个明纹处膜厚为 e ，则有 2ne ＋ / 2＝5 设该处至劈棱的距离为 l ，则有近似关系 e ＝ l ，由上两式得2nl ＝9 / 2， l ＝9 / 4n3 分 充入液体前第五个明纹位置l 1＝9 41 分充入液体后第五个明纹位置 l 2＝94n充入液体前后第五个明纹移动的距离l ＝ l 1–l ＝ 9n 43 分2＝1.61 mm1 分 3502 在双缝干涉实验中，双缝与屏间的距离D ＝1.2 m ，双缝间距 d ＝ 0.45 mm ，若测得屏上干涉条纹相邻明条纹间距为 1.5 mm ，求光源发出的单色光的波长 ．解：根据公式 x ＝ k D / d 相邻条纹间距x ＝D/ d则＝d x / D3 分＝ 562.5 nm ．2 分3513 用波长为 1 的单色光照射空气劈形膜，从反射光干涉条纹中观察到劈形膜装置的 A 点处是暗条纹．若连续改变入射光波长，直到波长变为 2 ( 2＞ 1)时， A 点再次变为暗条纹．求 A 点的空气薄膜厚度．解：设Ａ点处空气薄膜的厚度为 ｅ，则有2e1 1 1( 2k 1) 1 ,即2e k 12 分22改变波长后有2e (k 1) 22 分∴k 1 k 22 , k2/(2 1)∴e 111 2/(21)1 分k 122(折射率 n3613 在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片1d＝ 1.4)覆盖缝 S 1，用同样厚度的玻璃片( 但折射率2＝ 1.7)n 1r 1 覆盖缝 S 2n S 1 ，将使原来未放玻璃时屏上的中央明条纹处OO变为第五级明纹．设单色光波长 ＝ 480 nm(1nm=10- 9m)，S 2 r 2n 2 求玻璃片的厚度 d(可认为光线垂直穿过玻璃片 )．解：原来，= r2－ 12r = 0分覆盖玻璃后，＝( r 2 2 –－(r 1 1 －＝5 3分+ n d d) + n d d)∴(n2 － 1 ＝ 5n )d52 分dn1n2= 8.0×10-6 m 1 分3651 薄钢片上有两条紧靠的平行细缝，用波长＝ 546.1 nm (1 nm=10-9 m)的平面光波正入射到钢片上．屏幕距双缝的距离为D＝ 2.00 m，测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为 x＝12.0 mm．(1)求两缝间的距离．(2)从任一明条纹 (记作 0)向一边数到第 20 条明条纹，共经过多大距离？(3)如果使光波斜入射到钢片上，条纹间距将如何改变？解： (1) x＝ 2kD / dd = 2kD / x 2分此处 k＝５∴d＝10 D / x＝0.910 mm 2 分(2) 共经过 20 个条纹间距，即经过的距离l ＝20 D / d＝24 mm 2 分(3) 不变 2分3656 双缝干涉实验装置中，幕到双缝的距离D 远大于双缝之间的距离d．整个双缝装置放在空气中．对于钠黄光，＝589.3 nm(1nm=10-9m)，产生的干涉条纹相邻两明条纹的角距离 ( 即相邻两明条纹对双缝中心处的张角 ) 为 0.20°．(1)对于什么波长的光，这个双缝装置所得相邻两明条纹的角距离将比用钠黄光测得的角距离大 10％？(2)假想将此整个装置浸入水中 ( 水的折射率 n＝ 1.33) ，相邻两明条纹的角距离有多大？解： (1) 干涉条纹间距x = D / d 2分相邻两明条纹的角距离= x / D = / d由上式可知角距离正比于，增大 10％，也应增大 10％．故＇＝（1＋0.1）＝648.2 nm 3 分(2)整个干涉装置浸入水中时，相邻两明条纹角距离变为＇＝ x / (nd) =n由题给条件可得＇＝ 0.15°3 在双缝干涉实验中，单色光源 S 0 到两缝和分1 2 1 2 1 －l 2S S 的距离分别为 l 和 l ，并且 l ＝ 3 ， 为入射光的波长，双缝之间的距离为 d ，双缝到屏幕的距离为 D(D>>d)，如图．求：(1) 零级明纹到屏幕中央 O 点的距离．S 1屏(2) 相邻明条纹间的距离．S 0 l 1dOl 2S 2解： (1) 如图，设 P 0 为零级明纹中心 D则r 2 r 1 d P 0O / D3 分(l 2 +r 2 ) (l 1 +r 1 ) = 0x∴r 2 – 1 = l –2 = 31rlsr 1P 0∴P 0 O D r 2 r 1 / d 3D / d3 分1l 1r 2(2) 在屏上距 O 点为 x 处, 光程差ds 0O( dx / D ) 32 分l 2s 2明纹条件k(k ＝ 1， 2， ....)Dx kk 3 D / d在此处令 k ＝ 0，即为 (1)的结果．相邻明条纹间距x x k 1x kD / d2 分3707 波长为 的单色光垂直照射到折射率为 n 2 的劈形膜上，如图所示，图中 n 1＜ n 2＜n 3，观察反射光形成的干涉条纹．(1) 从形膜顶部 O 开始向右数起，第五条暗纹中心所对应的薄膜厚度 e 5 是多 少？(2) 相邻的二明纹所对应的薄膜厚度之差是多少？解：∵n 1＜ 2＜ 3，n n二反射光之间没有附加相位差，光程差为= 2n 2 e第五条暗纹中心对应的薄膜厚度为 e 5，2n 2 e 5 = (2k - 1) / 2k = 5e 52 5 1 / 4n 29 / 4n 23分明纹的条件是2n 2ke = k相邻二明纹所对应的膜厚度之差e = e k+1 － e k = / (2n 2) 2 分3710 波长 = 650 nm 的红光垂直照射到劈形液膜上，膜的折射率 n = 1.33，液面两侧是同一种媒质．观察反射光的干涉条纹．(1)离开劈形膜棱边的第一条明条纹中心所对应的膜厚度是多少？(2)若相邻的明条纹间距 l = 6 mm，上述第一条明纹中心到劈形膜棱边的距离x 是多少？解： (1)现k = 1，膜厚度2n e k＋e1 =/ 2 = k (明纹中心 )e = ek1- 4mm 3 / 4n = 1.22×10分(2) x = / 2 = 3 mm3182在双缝干涉实验中，波长＝550 nm的单色平行光垂直入射到缝间距a＝2×- 410 m 的双缝上，屏到双缝的距离D＝2 m．求：(1)中央明纹两侧的两条第 10 级明纹中心的间距；(2)用一厚度为 e＝6.6×10-5 m、折射率为 n＝1.58 的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1 nm = 10-9 m)解： (1) x＝ 20 D / a 2 分＝0.11 m 2 分(2)覆盖云玻璃后，零级明纹应满足(n－ 1)e＋ r1＝r2 2 分设不盖玻璃片时，此点为第k 级明纹，则应有r2－r1＝k 2 分所以(n－1)e = kk＝(n－ 1) e / ＝ 6.96≈7零级明纹移到原第7 级明纹处3503 在双缝干涉实验中，用波长＝546.1nm (1 nm=10-9m)的单色光照射，双缝与屏的距离 D＝ 300 mm．测得中央明条纹两侧的两个第五级明条纹的间距为12.2 mm，求双缝间的距离．解：由题给数据可得相邻明条纹之间的距离为x＝12.2 / (2×5)mm＝1.22 mm 2 分由公式x＝D / d，得 d＝D / x＝ 0.134 mm3514 两块平板玻璃，一端接触，另一端用纸片隔开，形成空气劈形膜．用波长为的单色光垂直照射，观察透射光的干涉条纹．(1)设 A 点处空气薄膜厚度为 e，求发生干涉的两束透射光的光程差；(2)在劈形膜顶点处，透射光的干涉条纹是明纹还是暗纹？解： (1) = 2e –0 = 2e 3 分(2) 顶点处 e＝ 0 ，∴ ＝0 ，干涉加强是明条纹． 23625 用波长＝ 500 nm 的平行光垂直照射折射率 n＝ 1.33 的劈形膜，观察反射光的等厚干涉条纹．从劈形膜的棱算起，第 5 条明纹中心对应的膜厚度是多少？解： 明 ，2ne ＋1＝k(k ＝ 1， 2，⋯ )3 分2第五条， k ＝5，15e2＝8.46×10- 4 mm 2 分2n- 93660 用波 500 nm (1 nm=10 m)的 色光垂直照射到由两 光学平玻璃构成的空气劈形膜上． 在 察反射光的干涉 象中， 距劈形膜棱 l = 1.56 cm 的 A 是从棱 算起的第四条暗条 中心．(1) 求此空气劈形膜的劈尖角 ；(2) 改用 600 nm 的 色光垂直照射到此劈尖上仍 察反射光的干涉条 ， A 是明条 是暗条 ？(3) 在第 (2) 的情形从棱 到 A 的范 内共有几条明 ？几条暗 ？ 解：(1) 棱 是第一条暗 中心， 在膜厚度 e 2＝ 1是第二条暗 中心， 依此可e 4 =32知第四条暗 中心 ，即A 膜厚度2＝4.8×10- 5 rad∴e 4 / l3 / 2l5 分(2) 由上 可知 A 膜厚 e 4＝3×500 / 2 nm ＝750 nm于 ＇＝ 600 nm 的光， 同附加光程差，在 A 两反射光的光程差2e 41 ，它与波之比 2e 41 3.0 ．所以 A 是明3 分2 /2(3) 棱 仍是暗 ， A 是第三条明 ，所以共有三条明 ，三条暗 ．2 分3687 双 干涉 装置如 所示， 双 与屏之 的距离 D ＝120 cm ，两 之 的距离d ＝0.50 mm ，用波 ＝500 nm (1 nm=10-9m)的 色光垂直照射双 ．(1) 求原点 O (零 明条 所在 )上方的第五 明条 的坐 x ．(2) 如果用厚度 l ＝ 1.0× 10- 2 mm ， 折射率 n ＝1.58 的透明薄膜复盖在 中的 S 1 后面，求上述第五 明条 的坐 x ． 解： (1) ∵ dx / D ≈ kx ≈Dk/ d = (1200×5×500×10- 6 / 0.50)mm= 6.0 mm(2) 从几何关系，近似有r 2－r 1≈ d x / Dl nr 1s有透明薄膜 ，两相干光 的光程差1r 2= r 2 –( r 1 –l +nl)dd= r 2 –r 1 –(n- 1)l2d x / Dn 1 lsD零 明条 上方的第 k 明 有k零 上方的第五 明条 坐 xD n 1 lk / d4 分PxO3 分=1200[(1.58－1)×0.01± 5×5×10-4] / 0.50mm=19.9 mm3 分3210 在某个 衍射 中，光源 出的光含有两秏波 1 和 2 ，垂直入射于上．假如1 的第一 衍射极小与2 的第二 衍射极小相重合，(1) 两种波 之 有何关系？(2) 在 两种波 的光所形成的衍射 中，是否 有其他极小相重合？解： (1) 由 衍射暗 公式得a sin1 1 1a sin 2 2 2由 意可知12, sin 1sin 2代入上式可得12 23 分(2)a sin 1 k 1 12k 1 2(k 1 = 1, 2, ⋯⋯ )sin1 2k 1 2/ aasin 2 k 2 2(k 2 = 1, 2, ⋯⋯ )若 k 2sin2k 22 / a1极小都有2 的11 ， 1= 2，即 1 的任一k 极小与之重合． 2 分= 2k2k 3359 波 600 nm (1 nm=10- 9 m)的 色光垂直入射到 度 a=0.10 mm 的 上，察夫琅禾 衍射 ，透 焦距f=1.0 m ，屏在透 的焦平面 ．求：(1) 中央衍射明条 的 度x ；(2) 第二 暗 离透 焦点的距离 x 2 ．解： (1)于第一 暗 ，有 a sin 1≈因 1 很小，故 tg ≈ sin 1 = / a 1故中央明 度 x 0 = 2f tg 1=2f / a = 1.2 cm3 分(2) 于第二 暗 ，有a sin 2≈2x 2 = f tg2≈f sin2=2f / a = 1.2 cm2 分3222 一束具有两种波 1和2的平行光垂直照射到一衍射光 上， 得波1的第三主极大衍射角和2的第四 主极大衍射角均 30°．已知 1=560 nm (1 nm= 10- 9m)， 求 :(1) 光 常数 a ＋ b(2) 波 2解： (1) 由光 衍射主极大公式得a b sin 30 31a b3 13.36 10 4 cm3 分sin 30(2)ab sin 30 422 a b sin 30 / 4 420 nm 2 分3223 用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上，1=600 nm， 2 =400 nm (1nm=10﹣9m)，发现距中央明纹 5 cm 处 1 光的第k级主极大和 2 光的第(k+1)级主极大相重合，放置在光栅与屏之间的透镜的焦距f=50 cm，试问：(1) 上述 k=？(2) 光栅常数 d=？解： (1) 由题意 , 1的k 级与 2的(k+1)级谱线相重合所以 d sin1=k1，d sin1=(k+ 1) 2 ,或k 1 = (k+1) 2 3 分k 2 2 1 分1 2(2) 因 x / f 很小，tg 1≈sin 1≈x / f 2 分∴d= k 1 f / x= 1.2 × 10-3 cm 2 分0470 用每毫米 300 条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长 R 在0.63─0.76 m范围内，蓝谱线波长 B 在0.43─0.49 m范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为 24.46°处，红蓝两谱线同时出现．(1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？(2)在什么角度下只有红谱线出现？解：∵a+b= (1 / 300) mm = 3.33 m 1 分(1) (a + b) sin =k∴k = (a + b) sin24.46°= 1.38 m∵R=0.63─0.76 m； B＝0.43─0.49 m对于红光，取 k=2 , 则R=0.69 m 2 分对于蓝光，取 k=3, 则B=0.46 m 1 分红光最大级次k max= (a + b) / R=4.8, 1 分取 k max=4 则红光的第 4 级与蓝光的第 6 级还会重合．设重合处的衍射角为, 则sin 4 R / a b 0.828∴=55.9° 2 分(2) 红光的第二、四级与蓝光重合，且最多只能看到四级，所以纯红光谱的第一、三级将出现．sin sin 1 R/ a b 0.207 1 = 11.9° 2 分33 R / a b 0.621 3 = 38.4° 1 分3210 在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两秏波长1和2，垂直入射于单缝上．假如 1 的第一级衍射极小与 2 的第二级衍射极小相重合，试问(1)这两种波长之间有何关系？(2)在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其他极小相重合？解： (1) 由单缝衍射暗纹公式得a sin1 1 1 a sin2 2 2由意可知 1 2 , sin 1 sin 2代入上式可得 1 2 2 3 分(2) a sin 1 k1 1 2k1 2 (k1 = 1, 2, ⋯⋯ )sin 1 2k1 2 / aasin 2 k2 2 (k2 = 1, 2, ⋯⋯ )若 k2sin 2 k 2 2 / a1 极小都有2 的分1， 1=2，即 1 的任一k1= 2k 2k 极小与之重合． 23211(1) 在夫琅禾衍射中，垂直入射的光有两种波，1=400 nm，=760 - 9 - 2cm，透焦距 f=50 cm．求两种光第nm (1 nm=10 m)．已知度 a=1.0× 10一衍射明中心之的距离．(2)若用光常数 d=1.0× 10-3 cm 的光替，其他条件和上一相同，求两种光第一主极大之的距离．解： (1) 由衍射明公式可知a sin a sin 1212k 1212k1212323212(取 k＝ 1 ) 1 分1 分tg 1 x1 / f , tg 2 x2 / f 由于sin 1 tg 1 , sin 2 tg 2所以x1 31 / a 1 分f2x2 3 f 2 / a 1 分2两个第一明之距x x2 x1 32 分f / a =0.27 cm2(2)由光衍射主极大的公式d sin 1 k 1 1 1d sin 2 k 2 1 2 2 分且有sin tg x / f所以x x2 x1 f / d =1.8 cm 2 分3220 波 600nm(1nm=10﹣9m)的色光垂直入射到一光上，得第二主极大的衍射角30°，且第三是缺．(1)光常数 (a + b)等于多少？(2)透光可能的最小度 a 等于多少？(3)在定了上述 (a + b)和 a 之后，求在衍射角 - 1π＜＜1π范内可能察到22的全部主极大的次．解： (1) 由光衍射主极大公式得k - 4cm3 分a +b ==2.4× 10sin(2) 若第三级不缺级，则由光栅公式得a b sin 3由于第三级缺级，则对应于最小可能的a ， 方向应是单缝衍射第一级暗纹：两式比较，得a sina = (a + b)/3=0.8×10-4cm3 分(3)a b sink ， (主极大 )a sink ，(单缝衍射极小 )(k ＇ =1，2，3，......)因此 k=3， 6， 9， ........缺级． ，± ，±级明纹．±2 分又因为 k max＋4, 所以实际呈现2 (k= 4=(a b) /k=0 1在 / 2 处看不到． )3359 波长为 600 nm (1 nm=10- 9 m)的单色光垂直入射到宽度为 a=0.10 mm 的单缝上，观察夫琅禾费衍射图样，透镜焦距 f=1.0 m ，屏在透镜的焦平面处．求：(1) 中央衍射明条纹的宽度x 0；(2) 第二级暗纹离透镜焦点的距离x 2 ．解： (1) 对于第一级暗纹，有 a sin 1≈因 1 很小，故 tg ≈ sin1 = / a1故中央明纹宽度 x 0 = 2f tg 1=2f / a = 1.2 cm3 分(2) 对于第二级暗纹，有a sin 2≈2x = f tg2 ≈f sin2=2f / a = 1.2 cm2 分23365 用含有两种波长 =600 nm 和 500 nm (1 nm=10- 9 m)的复色光垂直入射到每毫米有 200 条刻痕的光栅上， 光栅后面置一焦距为 f= 50 cm 的凸透镜，在透镜焦平面处 置一屏幕，求以上两种波长光的第一级谱线的间距 x ．解：对于第一级谱线，有：x 1 = f tg 1，sin1= ∵sin ≈tg∴ x 1 = f tg 和 ＇两种波长光的第一级谱线之间的距离x = x 1 –x 1＇ = f (tg 1 –tg= f ( － ＇) / d=1 cm/ d1≈f 1＇ )/ d1 分2 分2 分3530 一衍射光栅， 每厘米 200 条透光缝，每条透光缝宽为 a= 2× 10- 3 cm ，在光栅后放-求：(1) 透光缝 a 的单缝衍射中央明条纹宽度为多少？(2) 在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？解： (1)a sin = k tg = x / f2 分当 x<< f 时， tgsin, a x / f = k , 取 k= 1 有x= f l / a= 0.03 m1 分 ∴中央明纹宽度为x= 2x= 0.06 m 1 分(2)( a + b) sink取 k，共有 ，± ，±k ( a ＋b) x / (f )= 2.52 分= 2 等5 个主极大2 分k = 0 123725 某种单色平行光垂直入射在单缝上， 单缝宽 a = 0.15 mm ．缝后放一个焦距 f = 400mm 的凸透镜，在透镜的焦平面上，测得中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为 8.0 mm ，求入射光的波长．解：设第三级暗纹在3 方向上，则有a sin 3 = 3此暗纹到中心的距离为x 3 = f tg 32 分因为 3 很小，可认为 tg 3≈sin3，所以/ a ．x ≈ 3f3两侧第三级暗纹的距离是2 x3 = 6f / a = 8.0mm∴32 分= (2x ) a / 6f= 500 nm1 分5536 设光栅平面和透镜都与屏幕平行，在平面透射光栅上每厘米有 5000 条刻线，用它来观察钠黄光（ =589 nm ）的光谱线．(1)当光线垂直入射到光栅上时，能看到的光谱线的最高级次k m 是多少？(2)当光线以 30°的入射角（入射线与光栅平面的法线的夹角）斜入 射到光栅上时，能看到的光谱线的最高级次 k m 是多少？(1nm=10 9m)解：光栅常数 d=2×10-6m1 分(1) 垂直入射时，设能看到的光谱线的最高级次为k ，则据光栅方程有mdsin = k m∵ sin ≤１∴ k m / d ≤ 1 ， ∴ m ≤ d / = 3.39∵ k m 为整数 有k 分m4 , k = 3(2) 斜入射时，设能看到的光谱线的最高级次为 k m ，则据斜入射时的光栅方程有d sin 30 sink m1k m / dsin∵ sin ＇≤ 12 ∴k m / d 1.5 ∴k m1.5d / = 5.09∵ k m 为整数，有k m =5 5 分5662 钠黄光中包含两个相近的波长=589.0 nm 和2 =589.6 nm．用平行的钠黄光垂直1入射在每毫米有600 条缝的光栅上，会聚透镜的焦距 f=1.00 m．求在屏幕上形成的第2 级光谱中上述两波长1和2的光谱之间的间隔 l ．(1 nm =10 9 m)解：光栅常数 d = (1/600) mm = (106/600) nmG=1667 nm 1 分，L l据光栅公式， 1 的第2级谱线1 2dsin 1 =2 1 2 1O sin 1 =2 1 ×589/1667 = 0.70666/d = 21= 44.96 1 分 f2 的第2级谱线dsin 2 = 2sin 2 =2 2 /d = 2×589.6 /1667 = 0.707382= 45.02 1 分两谱线间隔l = f (tg 2－ tg 1 )=1.00 ×103 ( tg 45.02 －tg 44.96 ) = 2.04 mm 2 分5226 一双缝，缝距 d=0.40 mm，两缝宽度都是 a=0.080 mm，用波长为 =480 nm (1 nm = 10-9 m) 的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距 f =2.0 m 的透镜求：(1)在透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距l；(2) 在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目N 和相应的级数解：双缝干涉条纹：(1) 第 k 级亮纹条件： d sin =k第 k 级亮条纹位置： x k = f tg ≈f sin ≈kf / d相邻两亮纹的间距： x = x k+1－k ＋1)f －kf / d=f / dx =(k / d=2.4×10-3 m=2.4 mm 5 分(2) 单缝衍射第一暗纹： a sin 1 =单缝衍射中央亮纹半宽度：x0= f tg 1≈f sin 1≈f / a＝12 mmx / x =5∴双缝干涉第± 5 极主级大缺级． 3 分∴在单缝衍射中央亮纹范围内，双缝干涉亮纹数目N = 9 1 分分别为 k = 0，± 1，± 2，± 3，± 4 级亮纹 1 分或根据 d / a = 5 指出双缝干涉缺第± 5 级主大，同样得该结论的 3 分．1935 如图所示，一束自然光入射在平板玻璃上，已知其上表面的反射光线 1 为完全偏振光．设玻璃板两侧都是空气，试证明其下表面的反射光线 2 也是完全偏振光．证：因反射光线 1 i0 1为完全偏振光，故自然光线的入射角n0满足布儒斯特定律 2ntg i ＝ n / n0 0n02 分在这种情况下，反射光线和折射光线垂直，有i 0＋r ＝90 1 分因而上式可写成tg(90 － r)＝ctg r＝ n / n0即02tg r＝ n / n分折射光线在玻璃板下表面的入射角r 也满足布儒斯特定律，因而反射光线 2 也是完全偏振光 .3241 有一平面玻璃板放在水中，板面与水面夹i1角为 (见图 )．设水和玻璃的折射率分别为 1.333和 1.517．已知图中水面的反射光是完全偏振 C Ai2r光，欲使玻璃板面的反射光也是完全偏振光，i角应是多大？ B解：由题可知 i 1和 i 2应为相应的布儒斯特角，由布儒斯特定律知tg i1= n1＝1.33； 1 分tg i2＝n2 / n1＝ 1.57 / 1.333， 2 分由此得i 1＝53.12°， 1分i2＝48.69°． 1 分由△ ABC 可得＋ ( / 2＋r)＋( / 2－i 2)＝ 2分整理得＝i 2－r由布儒斯特定律可知，r ＝ / 2－i 1 2分将 r 代入上式得＝i ＋ i － / 2＝53.12 °＋48.69 °－90°＝11.8 ° 1 分1 23645 两个偏振片叠在一起，在它们的偏振化方向成 1＝30°时，观测一束单色自然光．又在 2＝45°时，观测另一束单色自然光．若两次所测得的透射光强度相等，求两次入射自然光的强度之比．解：令 I 1 和 I 2 分别为两入射光束的光强．透过起偏器后，光的强度分别为 I 1 / 2 和 I 2 / 2 马吕斯定律，透过检偏器的光强分别为1 分 I 11 I 1 cos2 1 ,I 21 I2 cos 222 分22按题意， I 1 I 2 ，于是1I 1 cos 211 I2 cos 2212 2分 得I 1 / I 2 cos 2 1 / cos 222 / 31分3764 有三个偏振片叠在一起．已知第一个偏振片与第三个偏振片的偏振化方向相互垂直．一束光强为 I 0 的自然光垂直入射在偏振片上， 已知通过三个偏振片后的光强为 I 0 / 16．求第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间的夹角．解：设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向间的夹角为 ．透过第一个偏振片后的光强I 1＝ I 0 / 2．1分透过第二个偏振片后的光强为 I 2，由马吕斯定律，2 022I ＝ (I/2)cos分透过第三个偏振片的光强为 I 3，I 3 ＝ I 2 cos 2(90 °－ ) = (I 0 / 2) cos 2 sin 2(I 0 / 8)sin 223分由题意知 I 3＝I 2 / 16 所以sin 2，2 = 1 / 21sin 1 2 / 2 ＝22.5°2 分23766 将两个偏振片叠放在一起， 此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为 60 o ，一束光强为 I 0 的线偏振光垂直入射到偏振片上， 该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成 30°角．(1) 求透过每个偏振片后的光束强度；(2) 若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度．解： (1) 透过第一个偏振片的光强I1I 1＝I 0cos230° 2分＝3 I 0 / 4 1分透过第二个偏振片后的光强 I 2，I 2＝ 1 2 °I cos 60＝ 3I 0/ 16 2 分(2)原入射光束换为自然光，则I1＝I0 / 2 1 分2 1 2 0/ 8 2I ＝I cos 60°＝ I分3768 强度为 I0的一束光，垂直入射到两个叠在一起的偏振片上,这两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为60°.若这束入射光是强度相等的线偏振光和自然光混合而成的，且线偏振光的光矢量振动方向与此二偏振片的偏振化方向皆成30°角，求透过每个偏振片后的光束强度解：透过第一个偏振片后的光强为I 1 1 1I 01I 0 cos230° 22 2 2分＝ 5I 0 / 8 1 分透过第二个偏振片后的光强I2＝( 5I 0 2 °1/ 8 )cos 60分＝5I0 / 32 1 分3773 两个偏振片 P1、P2叠在一起，其偏振化方向之间的夹角为30°．一束强度为 I0的光垂直入射到偏振片上，已知该入射光由强度相同的自然光和线偏振光混合而成，现测得连续透过两个偏振片后的出射光强与I0之比为 9 /16，试求入射光中线偏振光的光矢量方向．解：设入射光中线偏振光的光矢量振动方向与P1的偏振化方向之间的夹角为，透过 P1后的光强 I1为I 1 1 1I 01I 0 cos2 22 2 2分透过 P2后的光强 I2为I2＝I1 cos2 1 cos2 230°I 0 / 2 3 / 2 3 2分I 2 / I 1＝9 / 16cos 2 ＝12 分所以＝0°即入射光中线偏振光的光矢量振动方向与P 1 的偏振化方向平行． 1分3775 由强度为 I a 的自然光和强度为 I b 的线偏振光混合而成的一束入射光， 垂直入射在一偏振片上，当以入射光方向为转轴旋转偏振片时，出射光将出现最大值和最小值．其比值为 n ．试求出 I a / I b 与 n 的关系 .解：设 I max ，I min 分别表示出射光的最大值和最小值，则I max ＝I a / 2＋I b 2分I ＝ I/ 22 分mina令 Imax/ IminI a / 2 I b / I a / 2 n所以I a / I b2 / n 11分3780 两个偏振片 P 1、 P 2 堆叠在一起，由自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射在偏振片上．进行了两次观测， P 1、P 2 的偏振化方向夹角两次分别为 30°和 45°；入射光中线偏振光的光矢量振动方向与 P 1 的偏振化方向夹角两次分别为 45°和 60°．若测得这两种安排下连续穿透 P 1、P 2 后的透射光强之比为 9/5 (忽略偏振片对透射光的反射和可透分量的吸收 ),求：(1) 入射光中线偏振光强度与自然光强度之比； (2) 每次穿过 P 1 后的透射光强与入射光强之比；(3) 每次连续穿过 P 1、P 2 后的透射光强与入射光强之比． 解：设 I 0 为自然光强， x I 0 为入射光中线偏振光强， x 为待定系数．(1)0.5I 0 xI 0 cos 2 45 cos 2 309 / 5 0.5I 0xI 0 cos 2 60 cos 2 45解出x = 1 / 25分 可得入射光强为 3I 0 / 2.I 入 =3I 0/21 分(2) 第一次测量1入= 0.5I 0 0.5I 0 cos 2 45 / 1.5I1 1 12 I /I1223分第二次测量I1/I 入 = 0.5I 0 0.5I 0 cos2 60 / 1.5I 0＝5 / 12 2 分第一次测量 2 2 °＝分(3) I /I =0.5cos 3 / 8 1入2 2 °＝第二次测量/I =5cos / 12 5 / 24 1 分入3782 两个偏振片P1、P2叠在一起，其偏振化方向之间的夹角为30°．由强度相同的自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射在偏振片上．已知穿过透射光强为入射光强的 2 / 3,求(1) 入射光中线偏振光的光矢量振动方向与P1的偏振化方向的夹角P1后的为多大？(2)连续穿过 P1、P2后的透射光强与入射光强之比．解：设 I0 为自然光强．由题意知入射光强为 2 I0． 1分(1) I 1=2·2 I0 / 3＝ 0.5 I0＋I0cos24 / 3＝ 0.5＋ cos2所以＝ 24.1° 2分(2) I 1= (0.5 I0＋I0 cos224.1° )＝2(2 I0) / 3，I 2＝I 1cos230°＝ 3 I 1 / 4所以I2 / 2I0 = 1 / 2 2分3785 一束自然光自水中入射到空气界面上，若水的折射率为 1.33，空气的折射率为 1.00，求布儒斯特角．解：光从水 (折射率为 n1入射到空气折射率为 2 界面时的布儒斯特定律) ( n ) 3tg i0＝n / n ＝1 / 1.332 1分i0＝36.9°(＝36° 52 ) 2分3787 一束自然光自空气入射到水(折射率为 1.33)表面上，若反射光是线偏振光，(1)此入射光的入射角为多大？(2)折射角为多大？解： (1) 由布儒斯特定律tgi 0＝1.33得i 0＝°53.1此 i b即为所求的入射角 3分(2)若以 r 表示折射角，由布儒斯特定律可得r ＝0.5 －i0＝36.9°3793 如图安排的三种透光媒质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其折射率分别为 n1＝， 2＝， 3＝．两个交界面Ⅰ1.33 n 1.50 n 1相互平行．一束自然光自媒质Ⅰ中入射到Ⅰ与Ⅱ的交Ⅱ界面上，若反射光为线偏振光，(1) 求入射角 i．(2) 媒质Ⅱ、Ⅲ界面上的反射光是不是线偏振Ⅲ光？为什么？解：(1) 据布儒斯特定律tgi ＝(n2 1 ＝1.50 / 1.33/ n )i＝ 48.44° (＝48° 26 )(2)令介质Ⅱ中的折射角为 r ，则 r ＝0.5 － i＝41.56°此r 在数值上等于在Ⅱ、Ⅲ界面上的入射角。
第四章 光现象 单元测试卷(一) 2021-2022学年人教版初中物理八年级上册(word版含答案)
2021-2022学年度初中八年级物理上册第四章光现象测试卷（一）一、单选题1．下列对光现象的描述不正确的是（）A．阳光下人在地上的影子是由于光沿直线传播形成的B．在公园的湖水中可以看到拱桥的倒影，是由于光的反射形成的C．人在岸边看到水中鱼，是光的折射形成的鱼的虚像D．湖边的红花因为能吸收红色光所以是红色2．如图，若要让反射光线射中目标，在激光笔不动的情况下，可将平面镜（）A．水平向左移动B．水平向右移动C．竖直向下移动D．竖直向上移动3．南充嘉陵江边的夜景让人流连忘返，下列现象与江面倒影形成原因相同的是（）A．阳光下的“影子”B．梳妆镜中的“我”C．日食D．雨后彩虹4．阳光下琉璃瓦会产生刺目的光，则（）A．琉璃瓦发生了漫反射B．不管人在什么地方都会有刺目的感觉C．琉璃瓦发生了镜面反射D．是人眼发出的光被琉璃瓦镜面反射回来的缘故5．下列现象中，不是由光的直线传播形成的是（）A．手影游戏B．日食现象C．小孔成像D．水面倒影6．儿时，夏夜躺在妈妈的怀里，数着天上的星星，看到神秘的星星不停地眨着眼睛。
如今，我明白了其中的道理。
星星眨眼睛主要是因为（）A．星星在运动B．地球在绕太阳公转C．地球在自转D．大气分布不稳定，星光经大气层发生折射7．如图是我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”，在距地表高度为36000km，利用红外遥感技术拍摄合成如图所示的微信启动页。
寓意从“人类起源”到“华夏文明”的历史发展。
下列说法中正确的是（）A．光在真空中的传播速度为3 108m/sB．图中人的影子是由于光的反射形成的C．卫星能够拍摄到地球，是因为地球是光源D．以地面为参照物，“风云四号”卫星是运动的8．如图所示，在学校的田径运动会上，小明看到发令枪旁边有一块黑色圆形的档板，下列相关说法正确的是（）A．挡板的主要原因作用是便于终点计时裁判听到发令枪的响声B．起点裁判员打枪时一般会带耳塞，属于在声源处减弱噪声C．若终点计时员听枪声记录百米赛跑的成绩刚好为12s，真实的成绩约为12.29sD．终点的计时裁判员听枪声或看白烟开始计时都可以，因为枪声和白烟是同时产生的9．阳春三月，渠水国家级湿地公园绿水青山，鸟语花香，鱼翔浅底，到处勃勃生机。
第4章光学仪器基本原理习题及解答
第四章 光学仪器的基本原理4.1．眼睛的构造简单地可用一折射球面来表示，其曲率半径为5.55mm ，内部为折射率等于43的液体，外部是空气，其折射率近似地等于1，试计算眼球的两个焦距。
用肉眼观察月球时月球对眼的张角为01，问视网膜上月球的像多大？解：眼睛的构造简单地可用一折射球面时，其物方焦点为'1 5.551.67413nr f cm n n⨯=-=-=---其像方焦点为'''43 5.55 2.22413n r f cm n n ==⨯=-- 根据折射定律有关系式''''''sin sin sin sin n n n nθθθθθθθθθ=≈≈≈因为很小，所以，''''''11tan 2.220.02941803n y d f f cm n θθθ=≈≈=⨯⨯=4.2．把人眼的晶状体看成距视网膜2cm 的一个简单透镜。
有人能看清楚距离在100cm 到300cm 间的物体，试问：（1）此人看清远点和近点时，眼睛透镜的焦距是多少？（2）为看清25cm 远的物体，需配戴怎样的眼镜？解：根据透镜的物像公式''111s s f -= （1）远点对应的焦距 将'2s cm = 300s cm =-代入上式''1112300300 1.987151f f cm-=-==近点对应的焦距将'2s cm = 100s cm =-代入上式''1112100100 1.96151f f cm-=-==（2）此人的近点为100cm ，要看清楚25cm 的物体，需要配戴眼镜使的25cm 的物体成虚象在100cm 处，所以应该配戴凸透镜（远视镜），根据透镜的物像公式''111s s f-= 其中'100s cm =- 25s cm =-'1110.10.25f =--- '1143300D f Φ==-+==（度）4.3．一照相机对准远物时，底片距物镜18cm ，当透镜拉至最大长度时，底片与物镜相距20cm ，求目的物在镜前的最近距离？解：根据透镜的物像公式''111s s f-= 当照相机对准远物时， 1s =-∞''11111s s f -= 所以 ''118s f cm ==当照相机对准最近物时，要成像必须把底片与物镜的距离拉到最大''22111s s f-= '220s cm =''21111112018s f s -=== 2180s cm =-目的物在镜前的最近距离为180厘米4.4．两星所成的视角为'4，用望远镜物镜照相，所得两像点相距1mm ，问望远镜物镜的焦距是多少？解：根据视角与透镜焦距的关系''1y U f -=， ''1185.987460180y f cm U π-===⨯ 4.5．一显微镜具有三个物镜和两个目镜。
(必考题)高中物理选修一第四章《光》测试(答案解析)(8)
一、选择题1．如图所示，一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB 以入射角1θ入射，经过三棱镜后，在光屏P 上可得到彩色光带。
则（ ）A ．三棱镜中的光束是白色的B ．三棱镜中的光束是彩色的C ．三棱镜中的光束是平行光D ．随着1θ的减小，P 上的彩色光带中最先消失的是红光2．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。
如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L ，它的玻璃芯的折射率为1n ，外层材料的衍射率为2n ，光在空气中的传播速度为c ，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t ，则下列说法中正确的是（ ）A ．1122n L n n t n C>=， B ．21122n L n n t n C >=， C ．1122n L n n t n C =<， D ．21122n L n n t n C<=， 3．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然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光的折射率小于对b光的折射率B．a光在水滴中的传播速度大于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小于b光的相邻亮条纹间距D．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4．如图所示，为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为R。
一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点，DC与AB的距离32RH=，若该光束射入球体经一次反射后由E点再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c，则()A．介质球的折射率为n＝3B．若增大入射光的频率，则该出射光线仍与入射光线平行C．光束从C点射入到从E点射出所经历的总时间为6R cD．若介质球的折射率增大，光线可能在介质球的内表面CBE区域的某位置发生全反射5．下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，不正确的是（）A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性B．3D电影是利用了光的干涉特性C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象6．如图为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，AB表示端面，某单色平行光束照射到端面，要使光线不从玻璃丝的侧面透射出来，已知玻璃丝对该光的折射率为n，则入射角的正弦值sin i应满足的条件是（）A．2sin1i n>-B．2sin1i n≤-C ．221sin n i n -≥D ． 221sin n i n -< 7．半径为R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O ，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB =60°，若玻璃对此单色光的折射率3n =，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（ ）A ．4RB ．3RC ．2RD ．R8．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB 的夹角为θ=30︒，E 、F 分别为AB 、BC 的中点，则（ ）A ．该棱镜的折射率为3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变大D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行9．如图所示，两束单色光a 、b 从水下射向A 点后，光线经折射合成一束光c 进入空气，则下列说法中错误的是（ ）A ．在水中a 光的临界角比b 光的临界角大B ．在水中a 光的速度比b 光的速度大C ．a 光的频率比b 光的频率大D ．b 光的折射率比a 光的折射率大10．如图所示，足够长的平行玻璃砖厚度为d ，底面镀有反光膜CD ，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点射出（B点图中未画出）。
应用光学总复习与习题解答
总复习第一章 几何光学的基本定律 返回内容提要有关光传播路径的定律是本章的主要问题。
折射定律(光学不变量)及其矢量形式反射定律(是折射定律当时的特殊情况)费马原理(极端光程定律)，由费马原理导出折射定律和反射定律(实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例第二章 球面与球面系统 返回内容提要球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式：阿贝不变量放大率及其关系：拉氏不变量反射球面的有关公式由可得。
第三章 平面与平面系统返回内容提要平面镜成镜像夹角为 α 的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。
第四章 理想光学系统返回内容提要主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式：当时化为，并有三种放大率，，拉氏不变量，，厚透镜：看成两光组组合。
＋＋组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。
－－组合：总是负光焦度 ＋－组合：可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜，间隔更大时为正光焦度。
第五章 光学系统中的光束限制 返回内容提要本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。
孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 拦光，渐晕，渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴第六章 光能及其计算 返回内容提要本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。
辐射能通量，光通量，光谱光视效率，发光效率 发光强度，光照度，光出射度，光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化，经光学系统的光能损失， 通过光学系统的光通量，像面照度总之,第七章 典型光学系统 返回内容提要本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明 系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系，光学系统的外形尺寸计算。
八年级物理 第四章 光学习题汇编
第四章光学习题汇编一、选择题1．（多选）一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示，对于两束单色光来说 ( )A．玻璃对a的折射率较大 B．a光在玻璃中传播的速度较大C．b光每个光子的能量较大 D．b光比a光更易发生全反射。
2．早上太阳从东方升起时，人们看到太阳是红色的，这是因为( ) A．光的散射 B．红光的波长长，衍射现象明显C．红光的折射率小，传播速度大 D．红光更容易引起人眼的视觉3. 下列关于光学现象的说法正确的是（）A.用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应用B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果C.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄水下和玻璃后的景物，可使影像更清晰D.通过平行于日光灯的狭缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹，这是光的色散现象4. 下列说法正确的是（）A .光的偏振现象能说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象。
B.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场。
C.在光的双缝干涉实验中，若将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄。
D.可用光的衍射法检查精密光学平面的平整程度。
5.下列说法正确的是（）A.观察牛顿环时，若用频率更高的单色光照射，同级牛顿环半径将会变大B.自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光C.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则干涉条纹间距变窄D.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来他又用实验证实电磁波的存在6.(多选)下列有关光现象的说法正确的是（）A.在光的双缝干涉实验中仅将入射光由紫光改为红光，则相邻亮条纹间距一定变大B.以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C.医学上利用γ射线治疗肿瘤主要是利用射线穿透能力强的特点D.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增加透射光的强度7.（多选）下列说法正确的是（）A .立体电影主要利用光的干涉B.光在光导纤维中传播时，在纤维与空气的界面上发生全反射C.光在水中到空气中折射时，频率不变而波长变长D.紫外线具有显著的荧光效应，波长比可见光更长8. （多选）下列说法正确的是（）A.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B.车站、机场等处安检用的非接触式红外温度计利用了红外线的热作用.C .红光、蓝光分别由玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较小D.在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象9. （多选）下列说法正确的是（）A.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光在折射时的色散现象B. 光波和声波样能发生多普勒现象，说明光波是纵波C.拍摄玻璃橱窗内的物体时，为了提高成像质量，往往在镜头前贴上增透膜D .在光的单缝衍射实验中，缝越宽，衍射现象越不明显10.（多选）下列关于光现象说法正确的是（）A.水中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置低B.海市蜃楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率大C.玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显变宽，是由于光的全反射D.光纤通信是现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传播信息11.（多选）如图，从点光源S 发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab 间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是（ ）A. a 是红光，b 是紫光B. 在真空中a 光的波长小于b 侧光的波长C .三棱镜对a 光的折射率大于对b 侧光的折射率 D. 在三棱镜中a 光的传播速率大于b 光的传播速率 12．下面是四种与光有关的事实①用光导纤维传播信号； ②用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度； ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带； ④水面上的油膜呈现彩色。
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光学复习知识点1.光源：能自行发光的物体（正在发光的物体）叫光源。
分为天然光源和人造光源。
例：天然光源：太阳、发光的萤火虫、发光的水母等人造光源：点燃的火把、使用中的电灯、使用的手电筒等。
2.光在同种均匀介质中沿直线传播，光在两种介质的交接面，发声反射和折射光线：为了形象的描述光所引用的假想的带有箭头的直线；直线表示光的传播路径，箭头表示光的传播方向。
（理想模型法）3.光沿直线传播在生活中的应用：○1小孔成像：成倒立的和物体形状相同的实像，像的大小和光屏到孔的距离有关。
○2影子的形成○3三点一线○4激光准直○5日月食。
4.光可以传递信息（如验钞机、路口的红绿灯、光纤）和能量（如太阳灶）5光在真空中的速度：c=3x108m/s或者3x105km/s光在空气中的速度和真空中的类似，在水中的为真空的3/4，在玻璃中的为2/36.光的反射定律：认清一点二角三线○1平面同（入射光线、反射光线、法线在同一平面内）○2居两侧（入射光线和反射光线分居法线两侧）○3角定等（反射角等于入射角，不能反过来说）法线：过入射点作垂直于分界面的垂线，就是法线入射角：入射光线和法线的夹角；反射角：反射光线和法线的夹角7反射分为镜面反射和漫反射。
○1镜面反射：分为球面镜反射和平面镜反射a球面镜有凹面镜和凸面镜：凹面镜能使光线会聚，如太阳灶；凸面镜能使光线发散、扩大视野，如汽车观后镜。
b平面镜反射：平行的入射光射到光滑镜面上，反射光仍然是平行光○2漫反射：平行的入射光射到凹凸不平的物体表面上，反射光可射向各个不同方向不论镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射定律8.平面镜成像实验:选材：两个大小相同的蜡烛（点燃的蜡烛A=未点燃的蜡烛B=A的蜡烛的像，等效替代法）玻璃板代替平面镜更方便的比较像和物的大小关系和位置关系用较薄的玻璃板玻璃板越厚光线偏折较大，误差较大操作：在黑暗的条件下进行外界光线越充足，平面镜成的像越不清晰，对实验有影响平面镜要垂直于白纸镜面不垂直，不容易找到重合的像成的像是虚像在光屏上显示不出来结论：○1大小相等：像和物体的大小是相等的○2左右相反：像和物的左右是相反的○3线面垂直：物体和像的连线和平面镜垂直※※※○4距离相等：像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离○5像为虚像：平面镜所成的像为虚像9.实像和虚像的区别：○1作图法：实际光线相交得到的像为实像；虚线相交得到的像为虚像。
○2实验法：可以用光屏接收到的像为实像；不能用光屏接收得到的像为虚像。
.10光的折射规律：一点二角三线○1平面同（入射光线、折射光线和法线在同一平面内）○2居两侧（入射光线和折射光线分居法线两侧）○3角不等（折射角不等于入射角；当入射光线垂直入射时，传播方向不变）注意：○1不论是光的反射还是光的折射，光路都是可逆的，这是光的可逆性○2不论光是从空气射入水还是玻璃，还是反过来入射，都是空气中的角度大于其他介质的※※※○3不论光是从空气射入水中还是从水中射入空气中，像的位置都比实际位置要高一点1112三条特殊光线：13.凸透镜成像规律：物距u和焦距f的像距v和焦距f的关系像的性质生活应用正立或倒立放大或缩小实像或虚像u>2f f<v<2f 倒立缩小实像照相机u=2f（大小分界）v=2f 倒立等大实像测焦距f<u<2f v>2f 倒立放大实像投影仪、幻灯机u=f（虚实分界）平行光线不成像探照灯u<f v>u 正立放大放大镜透镜规律简记○1物近像远像变大（实像成立），二倍焦距见大小，一倍焦距见虚实○2实像总是倒立的，虚像总是正立的※※※○3物理距焦点越近像越大（虚、实像都成立），且物体和像的移动方向相同○4物体不论距凹透镜多远，都成正立缩小的虚像14眼睛：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，还有睫状肌症状产生原因成像位置矫正方法近视眼只能看清近处的物体睫状肌拉紧，晶状体变厚，折光能力减弱视网膜前方佩戴凹透镜远视眼（老花眼）只能看清远处的物体睫状肌放松，晶状体变薄，折光能力加强视网膜后方佩戴凸透镜16.望远镜和显微镜都由目镜和物镜组成，靠近眼睛一端的叫目镜，靠近物体一端的叫物镜○1望远镜的物镜相当于一个照相机，能成一个倒立、缩小的实像；目镜相当于一个放大镜，能成一个正立放大的虚像。
因此，相对于物体而言，我们看到的是一个倒立、缩小的虚像（左右也相反）。
由于视角变大了，我们感觉像变大了。
○2显微镜的物镜相当于一个投影仪，能成一个倒立、放大的实像；目镜相当于放大镜，能成一个正立、放大的虚像。
因此，相对于物体而言，我们看到的是一个倒立、放大的虚像（左右也相反）。
放大的倍数是目镜倍数和目镜倍数的乘积。
○3物体两端向眼的光心O所引的两条直线的夹角叫视角物体的清晰程度和视角有关，视角越大，物体越清晰，视角的大小于物体本身大小和物到眼睛的距离有关，物体自身越大，离人眼睛越近，人观察该物体的视角也就越大，看到的物体就越清楚17○1白光（太阳光）被分解成多种色光的现象叫光的色散○2只由一种色光组成的光叫单色光，由两种或两种以上颜色的单色光组成的光叫复色光○3光的色散现象表明：第一，白光是复色光；第二，不同的色光其折射能力不同，红光的偏折能力最弱，紫光的偏折能力最强；第三，光谱排列顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
18色光的三原色：红、绿、蓝。
等比例混合在一起变成白色。
不同比例可混合成各种色彩；颜色的三原色：红、绿、蓝，等比例混合在一起变成黑色，不同比例可混合成各种颜色。
19物体的颜色：物体的颜色是由它反射或透过的色光决定的；物体吸收和它本身颜色不相同的色光，反射或透过相同的色光；无色透过所有色光，白色反射所有色光，黑色吸收所有色光。
光学选择填空练习1(2014哈市中考）3、如图所示的四个情景中能用光的反射定律解释的是( )2(2013哈市中考）如图所示，对下列光学现象的描述或解释，正确的是（）A B C DA“手影”是由光的折射形成的 B“海市蜃楼”是由光的反射形成的C小女孩在平面镜中看到的是自己的虚像 D在漫反射中，不是每条光线都遵循光的反射定律3(2012哈市中考）如图是同学们在家庭实验室中的一些小制作，它们成的像是由于光的直线传播形成的是( )A．针孔照相机——在半透明纸上承接到景物的像 B．潜望镜——在水面下观察到水面上物体的像C．昆虫观察箱——可同时观察到昆虫的背面和下面的像 D．自制照相机——在半透明纸上承接到远处树木的像4(2011哈市中考）.小明用凸透镜先后两次观察书本上的字，看到如图所示两种情景.以下说法中正确的是( )A.甲图中成的是实像；乙图中成的是虚像B.甲图中书本在凸透镜2倍焦距以外；乙图中书本在凸透镜l倍焦距以内C.甲图中凸透镜靠近书本，所成的像变小；乙图中凸透镜远离书本，所成的像也变小D.甲图中成像规律可应用于投影仪；乙图中成像规律可应用于照相机5(2014哈市市模）下面四幅图中有关光的知识说法正确的是( )A.地面上出现竖直杆的影子是由于光在同种均匀介质中沿直线传播的原因B.漫反射中的有些光线不遵从光的反射定律C.右边同学能看到水中硬币的像.是由于光从空气申斜射入水中发生折射形成的D.医生能通过光纤看到病人体内的病灶是由于光只能传递能量6(2014哈市市模）根据如图所示的光路图.判断下列说法错误的是( )A.利用物体放在A点时的成像特点，可制成照相机B.利用物体放在B点时的成像特点，可制成投影仪C.“削冰取火”时，“冰”要正对太阳光，棉絮放在AB两点间取火D.眼睛要在凸透镜右侧合适的位置才能看到C点处物体所成的像7(2013哈市市模）如图所示的四种现象中，属于光的反射现象的是（）A B C D三棱镜分解白光笔在水面处“折断”水面上山的“倒影”手影游戏8(2012哈市市模）．下列光学现象及其解释正确的是（）A．投影仪是利用凸透镜成像的原理工作的．在屏幕上成的是正立、放大的虚像B．早在2000多年前《墨经》中记载的小孔成像实验可以用光的折射来解释C．利用激光可以在钢板上打孔，说明光可以传递能量D．夜晚用手电筒照射放置在白纸上的镜子，看起来镜子很暗，是因为镜于发生了漫反射9(2011哈市市模）.下列四个现象中，能用光的反射规律解释的是( )10．关于光现象，下列说法正确的是（）A．实像不仅能用光屏承接，也能直接用眼观察到B．光总是沿直线传播的C．光的反射现象中，光路可逆，光的折射现象中，光路不可逆D．矫正近视眼应该佩戴凸透镜11下图是小涵从生活中收集到的一些与光现象有关的实例，以下说法正确的是 ( )A. B.C. D.图丁渔民叉鱼时要对着看到的鱼的下方叉去12如图所示，小聪同学在“探究凸透镜成像规律”实验时，烛焰在光屏上成了一个清晰的像，下列说法正确的是……………………………………………………………（）A．利用这一成像规律可制成幻灯机B．要使光屏上烛焰的像变小，只须将蜡烛靠近凸透镜C．实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像向上移动D．为了便于从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较光滑的玻璃板13.关于右图水中的“倒影”，下列说法中不正确的是( )A．它和平面镜成像原理相同B.景物在水中的“倒影”是虚像，且大小与实际物体大小相等C．它和实际物体亮度一样 D．水中的像与物体对应点到水面的距离相等14如图所示，是小涵同学拍摄的哈尔滨太阳岛风景区中的照片，下列说法正确的是（）A.要想使桥的像大一些，小涵应离桥再远一些拍摄B.桥在水中的“倒影”是由于光的直线传播形成的C.小涵看到湖水中的“小鱼”是由于光的折射形成的D.拍摄时底片上的像是倒立放大的实像15检查视力时，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像，如图所示。
则视力表在镜中的像与被测者的距离为( )A.2.1mB.2.5 mC.4.6mD.5m16在研究凸透镜成像实验中，小明这组得到一组数据：物体距透镜35cm，在距物体42cm的光屏上得到一个清晰的像。
你认为下列结论中，正确的是（）A．此像可能是虚像B．此像可能是正立的C.此次成像规律可应用于投影仪D．此凸透镜的焦距可能是6cm17.如图所示的现象中，属于光的折射现象的是………………………………………（）A B C D18．下面说法正确的是（）A．小孔成像和凸透镜成像均是光沿直线传播而形成的B．B．凸透镜作为放大镜使用时，物距大于1倍焦距，小于2倍焦距C．在岸边看水中的鱼，看到的是鱼的虚像，鱼的实际位置在像的上方D．用手拿凸透镜去看远处的山，看到的是山倒立缩小的实像19、如图所示的光现象中，与小孔成像的原理相同的是（）20．在探究“平面镜成像”时，小东在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，在玻璃板后放上另一支相同的蜡烛B，如图，在实验中下列观点中不正确的是（）A．选择两个完全相同蜡烛是为了准确比较出像与物的大小关系B．把镜前的A再远离玻璃板一些．对探究像的大小没有影响C．镜后的B点燃后，才能与镜中的像重合D．镜后的B替代镜前点燃的A的像，可准确测量出像到镜面的距离21如图所示的四种光现象中，成实像的是（）A．亭子在水中形成“倒影”B．点燃的蜡烛通过小孔成像C．通过汽车后视镜看D．钢勺好像在水面处“折断”了22把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作是视网膜．给凸透镜“戴”上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像．若“取下”近视眼镜，为使光屏上的像清晰，在保持烛焰和透镜位置不变的条件下，应将光屏（）A．保持在原来位置 B．靠近透镜C．远离透镜 D．无论怎样移动光屏都不能使像清晰’23下列光学现象及其解释正确的是( )A．投影仪是利用凸透镜成像的原理工作的．在屏幕上成的是正立、放大的虚像B．早在2000多年前《墨经》中记载的小孔成像实验可以用光的折射来解释A.屏幕上的“手影”B.茶杯在镜中的“倒影”C.水中筷子“变弯”D.钢笔“错位”A B C DC．利用激光可以在钢板上打孔，说明光可以传递能量D．夜晚用手电筒照射放置在白纸上的镜子，斜着看镜子很暗，因为镜子发生了漫反射24．如图所示，下列现象与对应的解释不正确的是（）A．B．C．D．A手影游戏是由于光的反射形成的 B水中的倒影是利用了平面镜成像的原理C鸽子的影子是由于光沿直线传播形成的 D放映电影是由于光折射形成的25．（2分）下列叙述中的“影”由于光的折射形成的是（）A．立竿见“影”B．毕业合“影”C．湖光倒“影”D．形“影”不离26下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是：（）（第20题图）A、图甲中，小孔成的是倒立的虚像B、图乙中，人配戴的凹透镜可以矫正远视眼C、图丙中，白光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光D、图丁中，漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律27．如图所示，是某同学检查视力时的情景，下列说法正确的是（）A．镜中视力表的像是实像B．镜中视力表的像比视力表小C．镜中视力表的像到该同学的距离为5m D．镜中视力表的像是光的直线传播形成的28．如图所示的四种现象中，属于光的反射现象的是 ( )29.下列有关凸透镜的说法中正确的是 ( ）A.如果没有光屏，眼睛无论在什么位置都不能看到物体经凸透镜折射后形成的像B.凸透镜可以用来矫正近视眼C.凸透镜对光有会聚作用，因而物体经凸透镜所成的像总是缩小的D.凸透镜既可以成正立的像，也可成倒立的像。