2012高中物理 第4、5章 光的折射与全反射 光的干涉 衍射 偏振 3单元测试 鲁科版选修3-4

第4、5章《光的折射与全反射》《光的干涉 衍射 偏振》单元测
试
1.下列说法正确的是( )
A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象
B.用X 光机透视人体是利用光电效应
C.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象
D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
答案：A
2.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光
在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法正确的是( )
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界
面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
答案：A
3.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过
玻璃砖自下表面射出.已知该玻璃对红光的折射率为 1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的
时间分别为t 1和t 2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中( )
A.t
1始终大于t 2 B.t 1始终小于t 2
C.t 1先大于后小于t 2
D.t 1先小于后大于t 2
解析：如图所示，n ＝c v ＝sin θsin r
t ＝s v ，s ＝d cos r
联立解得：t ＝2d ·sin θc ·sin 2r
由题意可知，红光、蓝光的入射角θ相同，但折射角r 红＞r 蓝，sin 2r 红＞sin 2r 蓝，
所以t 1＜t 2，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误.
答案：B
4.如图所示，P 是一偏振片，P 的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四
种入射光束中，哪几种照射P 时能在P 的另一侧观察到透射光( )
A.太阳光
B.沿竖直方向振动的光
C.沿水平方向振动的光
D.沿与竖直方向成45°角振动的光
解析：光束照射在偏振片上，与透振方向相同或在透振方向上有振动分量的光可以全部
或部分透过，与透振方向垂直的光不能透过.故选项A 、B 、D 正确.
答案：ABD
5.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰
好与桌面接触，圆锥的轴(图甲中虚线)与桌面垂
直，过轴线的截面为等边三角形，如图甲所示.
有一半径为r 的圆柱形的平行光束垂直入射到
圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合.
已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成
的光斑半径为( )
A.r
B.1.5r
C.2r
D.2.5r
解析：
乙
光从玻璃射向空气的临界角θ＝arcsin 1n ＝arcsin 23
，而入射角i ＞θ，将发生全反射，光路图如图乙所示.由几何关系得OB ＝r ·tan 60°·cot 30°－r ＝2r .
答案：C
6.图甲所示是一个14
圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上
的所有光线.已知该棱镜的折射率n ＝53
，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )
A.不能从圆弧NF 1射出
B.只能从圆弧NG 1射出
C.能从圆弧G 1H 1射出
D.能从圆弧H 1M 射出
解析：
乙
设全反射临界角为C ，有：
sin C ＝1n
C ＝arcsin 35
，由图乙可知，沿GG 1射入的光
线，入射角恰为全反射的临界角，GG 1右侧光线的入射角均大于C ，光线只能从圆弧NG 1射出，只有选项B 正
确.
答案：B
7.如图甲所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°.已知光线在玻璃球内经一
次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为( )
A. 2
B.1.5
C. 3
D.2
解析：作出光路图如图乙所示.由圆
的对称性可以知道△O 1O 2O 3为等边三角形.可
以求出光线射入玻璃球时的折射角为30°，
由折射率的公式可以求出玻璃的折射率为
3.
答案：C
8.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射
出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离.在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是
( )
A.红光以30°的入射角入射
B.红光以45°的入射角入射
C.紫光以30°的入射角入射
D.紫光以45°的入射角入射
解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，选项
A 、
B 错误；设入射角为i ，折射角为r ，对于n ＝sin i sin r
，当n 一定时，i 越大，即sin i 越大，则sin i 与sin r 的差值必越大，由正弦函数图象知i 与r 的差值就更大，由侧移距离
Δx ＝d sin (i －r )cos r
可知，i 越大，则Δx 越大，故选项D 正确. 答案：D
9.在用插针法做“测定玻璃砖的折射率”的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的
界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙、丙所示，其中甲、丙两同学用的是
矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确，且均以aa ′、bb ′为界面
画光路图.则
甲同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)；乙同
学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)；丙同学测得的折
射率与真实值相比 .
解析：甲同学测量的光路图如图丁所示，真实值n ＝sin i sin r ，测量值n ′＝sin i sin r ′
戊 因r ′＞r ，故n ＞n ′，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小.
乙同学测量的光路图如图戊所示，测量值n ＝sin i sin r
与真实值相等. 丙同学的测量可能出现三种可能，光路图如图己所示.当出射点为c 时，测量值与真实
值相同；当出射点在c 点左侧时，测量值小于真实值；当出射点在c 点右侧时，测量值大于
真实值.故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，也可能不变.
答案：偏小 不变 可能偏大，可能偏小，也可能不变
10.一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的
(光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还
有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度的直角三
角板、量角器.
实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面
与纸面垂直.在纸上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表
面，bb ′表示另一表面，如图甲所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2(位置如图
所示).用P 1、P 2的连线表示入射光线.
(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？
试在题图中标出P 3、P 4的位置.
(2)然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线
从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.
(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n ＝ .
答案：
(1)在bb ′一侧观察P 1、P 2(经bb ′折射、aa ′反射，再经bb ′折射
后)的像，在适当的位置插上P 3，使得P 3与P 1、P 2的像在一条直线上，即让P 3挡住P 1、P 2的
像；再插上P 4，让它挡住P 2(或P 1)的像和P 3.P 3、P 4的位置如图乙所示.
(2)①过P 1、P 2作直线与bb ′交于O ；
②过P 3、P 4作直线与bb ′交于O ′；
③利用刻度尺找到OO ′的中点M ；
④过O 点作bb ′的垂线CD ，过M 点作bb ′的垂线与aa ′相交于N ，如图58－8乙所示，
连接ON ；
⑤∠P 1OD ＝θ1，∠CON ＝θ2.
(3)sin θ1sin θ2
11.现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和透红光的滤光片E 等光学元件，要
把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.
甲
(1)将白光光源C 放在光具座的最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光
学元件的字母排列顺序应为C 、 、A .
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意 和 .
(3)将测量头的分划板的中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时
手轮上的示数如图乙所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹的中心
对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为 mm ，求得相邻亮纹的间距Δx 为 mm.
(4)已知双缝间距d ＝2.0×10－4 m ，测得双缝到屏的距离l ＝0.700 m ，由计算式λ
＝ ，求得所测红光波长为 nm.
答案：(1)E 、D 、B
(2)单缝与双缝间的距离为5 cm ～10 cm 使单缝与
双缝相互平行
(3)13.870 2.310
(4)d
l ·Δx 6.6×102。