选修1高中物理(完整版)光的干涉 衍射单元测试题
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选修1高中物理(完整版)光的干涉衍射单元测试题
一、光的干涉衍射选择题
1.下列说法正确的是( )
A.全息照相利用了光的衍射现象
B.声源远离观察者时,听到的声音变得低沉,是因为声源发出的声音的频率变低了C.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
D.人们所见到的“海市蜃楼”现象,只有光的折射
2.如图所示,一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点,以45°的入射角射入,结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和 b,则下列说法正确的是()
A.单色光a从B点出射时的折射角小于单色光b从C点出射的折射角
B.逐渐增大复合光在A点的入射角,则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射
C.单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播时间少
D.经同一双缝干涉实验装置,a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小
3.如图所示,一束可见光a从玻璃砖射向空气,分成b、c两束单色光。
单色光b和c相比较。
下列说法正确的是()
A.在相同条件下进行双缝干涉实验,b光的干涉条纹间距较大
B.真空中b光的波长较小
C.玻璃砖中b光的速度较小
D.从玻璃射向空气发生全反射时,b光的临界角较小
4.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是
A.若增大入射角i,则b光最先消失
B.在该三棱镜中a光波速小于b光
C.若a、b光通过同一双缝干涉装置,则屏上a光的条纹间距比b光宽
D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压高
5.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以
A.增大S1与S2的间距
B.减小双缝屏到光屏的距离
C.将绿光换为红光
D.将绿光换为紫光
6.如图所示,一光朿包含两种不间频率的单色光,从空气射向平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。
下列说法正确的是( )
A.a光的频率大于b光的频率
B.出射光束a、b一定相互平行
C.a、b两色光从同种玻璃射向空气时,a光发生全反射的临界角大
D.用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距
7.把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平画上,让单色光从上方射入如图(甲),这时可以看到亮暗相间的同心圆如图(乙).这个现象是牛顿首先发现的,这些同
心圆叫做牛顿环,为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环),则应 ( )
A.将凸透镜的曲率半径变大
B.将凸透镜的曲率半径变小
C.改用波长更长的单色光照射
D.改用波长更短的单色光照射
8.图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置,其中A为标准平板,B为被检查
其平面的物体,C为入射光,图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹,下列说法正确的是。
A.入射光C应采用单色光
B.图示条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
C.当AB之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,对应条纹是暗条纹
D.若所观察的条纹是图乙,被检查表面上有洞状凹陷
E.若所观察的条纹是图丙,被检查表面上有沟状凹陷
9.下列说法正确的是 ( )
A.电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的
B.在杨氏双缝干涉实验中,用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距相等的条纹C.电磁波与声波由空气进入水中时,电磁波波长变短,声波波长变长
D.某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黃、绿三盏灯时,看到红灯距水面最远
E. 照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理
10.下列关于光波和声波的说法正确的是()
A.光波和声波都能发生反射、干涉和偏振现象
B.光波和声波前者是横波,后者是纵波
C.声波和光波在真空中传播速度相等
D.光波和声波从空气射入水中时,光波波速变小,声波波速变大
11.如图所示,一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光,下列说法正确的是.
A.玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象
B.a光在玻璃中的传播速度比b在玻璃中的传播速度大
C.a光的频率比b光的频率大
D.若保持复合光的方向不变仅将入射点上移,则a光最先消失
E.若让a、b二色光通过一双缝干涉装置,则a光形成的干涉条纹的间距最大
12.如图所示,一光束包含两种不同频率的单色光,从空气射向平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。
下列说法正确的是()
A.a光的频率小于b光的频率
B.出射光束a、b一定相互平行
C.a、b两色光从同种玻璃射向空气时,a光发生全反射的临界角大
D.用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距
13.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,则下列说法中正确的是()
A.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b 光做实验,a 光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
B.用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的
C.在水中a光的速度比 b 光的速度小
D.a 光在水中的临界角大于b 光在水中的临界角
14.∠OMN为玻璃等腰三楼镜的横截面,a、b两束可见单色光从空气垂直棱镜底面MN 射入,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示,则下列说法正确的是()
A.a光的频率大于b光的频率
B.在玻璃砖中,a光的传播速度大于b光的传播速度
C.若光束从玻璃砖中射向空气,则b光的临界角比a光的临界角大
D.用a.b两束光分别照射同一狭缝,a光衍射现象更明显
15.用某单色光做光的双缝干涉实验,能在光屏上观察到干涉条纹.若把其中一条缝遮住,则在光屏上()
A.没有任何条纹
B.只有一条亮条纹
C.有等间距的明暗相间的条纹
D.有不等间距的明暗相间的条纹
16.雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开
水滴时再折射一次就形成了彩虹。
如图,太阳光从左侧射入球形水滴,a、b是其中的两条出射光线,在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光。
下面说法正确的是
A.a光线是红光,b光线是紫光
B.当光线在水滴背面发生全反射时,我们看到的彩虹最为鲜艳明亮
C.a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长
D.遇到同样的障碍物,a光比b光更容易发生明显衍射
17.甲、乙两束单色光通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样。
则这两束单色光()
A.甲光的光子能量比乙光的大
B.甲光的光子动量比乙光的小
C.在相同的玻璃中传播,甲光的速度小于乙光的速度
D.在水面发生全反射时,甲光的临界角大于乙光的临界角
18.如图所示,下列四幅图对应的说法正确的是()
A.图甲是研究光的衍射B.图乙是研究光的干涉
C.图丙是利用光的偏振D.图丁是衍射图样
19.下列说法正确的是()
A.肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象,通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B.光纤通信,医用纤维式内窥镜及全息照相都是利用了光的全反射原理
C.泊松亮斑支持了光的波动说
D.相对论认为:竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散,光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
20.下列说法正确的是________.
A.光的偏振现象说明光是一种电磁波
B .无线电波的发射能力与频率有关,频率越高发射能力越强
C .一个单摆在海平面上的振动周期为T ,那么将其放在某高山之巅,其振动周期一定变大
D .根据单摆的周期公式2l T g
π=,在地面附近,如果l→∞,则其周期T→∞ E.利用红外摄影可以不受天气(阴雨、大雾等)的影响,因为红外线比可见光波长长,更容易绕过障碍物
21.下列说法错误的是
A .光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B .在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽
C .两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P 点相遇,质点P 的位移始终最大
D .在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
E.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
22.下列说法中正确的是( )
A .简谐运动的周期与振幅无关
B .在弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F =-kx 中,k 为弹簧的劲度系数,x 为振子离开平衡位置的位移
C .机械波在传播过程中,某个质点的振动速度就是波的传播速度
D .在光的双缝干涉实验中,同种条件下用蓝光做实验比红光做实验得到的条纹更宽 E.在光的单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象,狭缝宽度要比波长小或者相差不多
23.如图,一细束白光通过玻璃三棱镜折射后,上下边缘分别为a 、b 可见单色光,则 ( )
A .a 为紫光,b 为红光
B .玻璃对a 光的折射率比b 光的大
C .a 光在玻璃中的传播速度大于b 光在玻璃中的传播速度
D .a 、b 两束光通过同一单缝衍射装置形成的中央宽条纹,a 光的宽
E.a 、b 两束光通过同一双缝衍射装置形成的干涉宽条纹,相邻条纹间距a 光的较大
24.图甲、图乙为两次用单色光做双缝干涉实验时,屏幕上显示的图样。
图甲条纹间距明显大于图乙,比较两次实验
A .若光屏到双缝的距离相等,则图甲对应的波长较大
B .若光源、双缝间隙相同,则图甲光屏到双缝的距离较大
C .若光源、光屏到双缝的距离相同,则图甲双缝间隙较小
D .图甲的光更容易产生明显的衍射现象
25.如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后出a、b两束光线.则()
A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B.在真空中,a光的波长小于b光的波长
C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
E.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失
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一、光的干涉衍射选择题
1.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。
普通摄影是记录物体面上的光强分布,它不能记录物体反射光的位相信息,因而失去了立体感。
全息
解析:C
【解析】
【分析】
【详解】
A.全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。
普通摄影是记录物体面上的光强分布,它不能记录物体反射光的位相信息,因而失去了立体感。
全息摄影采用激光作为照明光源,并将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光片,另一束经被摄物的反射后再射向感光片。
两束光在感光片上叠加产生干涉,感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。
故A错误;
B.声源远离观察者时,听到的声音变得低沉,是因为观察者接收到的声音的频率变低了,故B错误;
C.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是薄膜干涉,故C正确;
D.“海市蜃楼”简称蜃景,是一种因光的折射和全反射而形成的自然现象,是地球上物体反
射的光经大气折射而形成的虚像。
故D错误。
故选C。
2.C
【解析】
【详解】
由图知在A点,玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角,说明玻璃砖对b 光的折射率大于对a光的折射率,而由对称性和光路可逆性可知:单色光a从B点出射时的折射角与单色光b形C点出射
解析:C
【解析】
【详解】
由图知在A点,玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角,说明玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率,而由对称性和光路可逆性可知:单色光a从B点出射时的折射角与单色光b形C点出射时的折射角相等,都等于45°.故A错误.逐渐增大复合光在A点的入射角,折射角也随之增大,但根据光路可逆性可知两束光都不可能在玻璃砖中发生全反射,都能从玻璃砖射出.故B错误.由v=c/n知单色光a在玻璃中传播速度较大,而a光在玻璃中通过的路程较小,所以单色光a在玻璃中传播所用时间较短,故C正确.玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率,则知b光的频率高,波长短,a光的频率低,波长长,而双键干涉条纹的间距与波长成正比,所以a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距大,故D错误.故选C.
【点睛】
本题实质考查对不同色光特性的理解能力和掌握程度.对于七种色光各个量的比较是高考中常见的基本题型,可根据光的色散、干涉的结果,结合折射定律和临界角公式理解记忆.
3.A
【解析】
【分析】
考查光的折射定律,全反射,光的干涉。
【详解】
AB.由光路图可知,玻璃对b光的折射程度较小,则b的折射率较小,b光的频率较小,波长较大,根据可知在相同条件下进行双缝干涉实验
解析:A
【解析】
【分析】
考查光的折射定律,全反射,光的干涉。
【详解】
AB.由光路图可知,玻璃对b光的折射程度较小,则b的折射率较小,b光的频率较小,
波长较大,根据
l
x
d
λ
∆=可知在相同条件下进行双缝干涉实验,b光的干涉条纹间距较
大,A正确,B错误;
C.根据
c
v
n
=可知玻璃砖中b光的速度较大,C错误;
D.根据
1
sin C
n
=可知,从玻璃射向空气发生全反射时,b光的临界角较大,D错误。
故选A。
4.C
【解析】
A、根据折射率定义公式,从空气斜射向玻璃时,入射角相同,光线a对应的折射角较大,故光线a的折射率较小,即na<nb,若增大入射角i,在第二折射面上则两光的入射角减小,依据光从光密介质进
解析:C
【解析】
A、根据折射率定义公式
sin
sin
i
n
r
=,从空气斜射向玻璃时,入射角相同,光线a对应的折射
角较大,故光线a的折射率较小,即n a<n b,若增大入射角i,在第二折射面上则两光的入射角减小,依据光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于或等于临界角时,才能发生光的全反射,因此它们不会发生光的全反射,故A错误.B、光从空气斜射向玻璃折射时,
入射角相同,光线a对应的折射角较大,故光线a的折射率较小,即n a<n b,根据
c v
n =
分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度,故B错误. C、a光的折射率较小,在真空中a光波长大于b光波长,而双缝干涉条纹间距与波长成正比,因此a光条纹间距大于b光条纹间距,故C正确.D、光线a的折射率较小,频率较低;根据E hν
=,则a光光子能量较小,则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能E km较小,根据qU c=E km,则a光的遏止电压低,故D错误.故选C.
【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小,然后根据折射率定义公式比较折射率大小,学会判定频率高低的方法,同时掌握光电效应方程,及遏止电压与最大初动能的关系.
5.C
【解析】
【分析】
【详解】
据光的干涉产生的条纹间距满足该关系Δx=Lλ/d,由此可知,增加S1与S2的间距,条纹间距减小,A选项错误;减小双缝到屏的距离,条纹间距减小,B 选项错误;将绿光换成
解析:C
【解析】
【分析】
【详解】
据光的干涉产生的条纹间距满足该关系Δx=Lλ/d,由此可知,增加S1与S2的间距,条纹间距减小,A选项错误;减小双缝到屏的距离,条纹间距减小,B选项错误;将绿光换成红光,波长增加,条纹间距增大,C选出正确;绿光换成紫光,波长变小,条纹间距减小,D 选项错误.
6.AB
【解析】
【详解】
A.作出光路图如图所示,可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a 光的折射率较大,频率较大,故A正确。
B.因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别
解析:AB
【解析】
【详解】
A.作出光路图如图所示,可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大,频率较大,故A正确。
B.因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等,根据几何知识可知出射光束一定相互平行,故B正确。
C.因为a光的折射率较大,根据
1
sinC
n
=,则知a光的临界角小,故C错误。
D.a光的频率较大,则波长较小,根据干涉条纹间距公式
L
x
d
λ
=知,a光的干涉条纹间
距小于b光的干涉条纹间距,故D错误。
故选AB。
7.AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB.光程差相同的各点过程同一条亮或暗条纹,光在上下两个面发生两次反
射,两次反射光线形成干涉条纹,所以当将凸透镜的曲率半径变大时,厚度变化变得平缓,条纹变稀,选项
解析:AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB.光程差相同的各点过程同一条亮或暗条纹,光在上下两个面发生两次反射,两次反射光线形成干涉条纹,所以当将凸透镜的曲率半径变大时,厚度变化变得平缓,条纹变稀,选项A正确,B错误;
CD.由
L
x
d
λ
∆=可知波长变长间距变大,选项C正确,D错误;
故选AC.
8.ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A.入射光C应采用单色光,波长一定,不会出现干涉条纹重合,故A正确;B.薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生,故B正确;
C.当AB之间某处上下反
解析:ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A.入射光C应采用单色光,波长一定,不会出现干涉条纹重合,故A正确;
B.薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生,故B正确;
C.当AB之间某处上下反射光的光程差为入射光的半波长奇数倍时,对应条纹是暗条纹,故C错误;
D.薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相等,明条纹右偏说明被检查表面上有凸起,故D错误;
E.薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相等,明条纹左偏说明被检查表面上有凹陷,故E正确。
故选ABE。
9.ACD
【解析】
【详解】
A.红外线可用来遥控电器,如电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的,故A正确;
B.在杨氏双缝干涉实验中,用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现
间距不等的衍
解析:ACD
【解析】
【详解】
A.红外线可用来遥控电器,如电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的,故A 正确;
B.在杨氏双缝干涉实验中,用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的衍射条纹,故B错误;
C.电磁波与声波由空气进入水中时,频率都不变,电磁波的波速变小,声波的波速变大,由v =λf知,电磁波波长变短,声波波长变长,故C正确;
D.某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时,由于绿光的折射率最大,绿光从水中射到水面时折射角最大,人逆着折射光线的方向看时,感觉绿灯距水面最近,红灯最远,故D正确;
E.照相机镜头前的增透膜利用了光的干涉原理,信号在光导纤维内的传播利用了光的全反射原理,故E错误。
10.BD
【解析】
【分析】
【详解】
A、B、光波和声波都能反射和干涉、衍射;但声波是纵波,不能发生偏振现象;光波是横波能产生偏振,故A错误,B正确.C、光波可以在真空中传播,速度为光速c=3×108
解析:BD
【解析】
【分析】
【详解】
A、B、光波和声波都能反射和干涉、衍射;但声波是纵波,不能发生偏振现象;光波是横波能产生偏振,故A错误,B正确.C、光波可以在真空中传播,速度为光速
c=3×108m/s;而声波的传播需要介质,在真空中不能传播,C错误.D、光波在介质中的
波速
c
v
n
,介质的折射率变大,所以速度小;而声波从气体到液体,则速度是变大,D
正确.故选BD.
【点睛】
本题考查光波和声波,在学习中要注意对相近物理量多作比较,找出它们的共同点和不同点,如两种波从一种介质进入另一介质后,速度、波长是如何变化;可以帮助我们记忆.11.ACD
【解析】
玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象,故A正确;由题图知,两光
射向空气时,玻璃对b光的偏折程度较大,因此a光的折射率较大,再依据,可知,a光在玻璃中的传播速度比b钮玻璃中的传
解析:ACD
【解析】
玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象,故A正确;由题图知,两光射向空气
时,玻璃对b光的偏折程度较大,因此a光的折射率较大,再依据
c
v
n
=,可知,a光在
玻璃中的传播速度比b钮玻璃中的传播速度小,故B错误;玻璃对a光的偏折程度较大,a光的折射率较大,则a光的频率比b光的频率大,故C正确;因a光的折射率较
大,由
1
sin C
n
=知,a光的临界角较小,若保持复合光的方向不变仅将入射点上移,则a
光最先达到全反射的条件,从而a光最先消失,故D正确;让a、b二色光通过一双缝干
涉装置,因a光的折射率较大,那么其波长较短,根据干涉条纹间距公式
L
x
d
λ
∆=,则b
光形成的干涉条纹的间距最大,故E错误.所以ACD正确,BE错误.
12.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.作出光路图如图所示:
可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大,频率较大,A错误;
B.因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入
解析:B
【解析】
【分析】
【详解】
A.作出光路图如图所示:
可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大,频率较大,A错误;
B.因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等,根据几何知识可知出射光束一定相互平行,B正确。
C.因为a光的折射率较大,根据
1
sin C
n
=,则知a光的临界角小,C错误;
D.a光的频率较大,则波长较小,根据干涉条纹间距公式
L
x
d
λ
∆=知,a光的干涉条纹间
距小于b光的干涉条纹间距,D错误。
故选B。
13.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,单色光a偏折程度小于b的偏折程度,所以根据折射定律知,a 光的折射率小于b光的折射率,则知a光的波长大。
干涉条纹的间距,由公式可得,条纹间距与波长成正比
解析:D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,单色光a偏折程度小于b的偏折程度,所以根据折射定律
sin
sin
r
n
i
=知,a光
的折射率小于b光的折射率,则知a光的波长大。
干涉条纹的间距
L
x
d
λ
=,由公式可
得,条纹间距与波长成正比,所以a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,故A错误。
B.单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是不均匀的,故B错误。
C.由
c
v
n
=知,在水中a光的速度大。
故C错误。
D.全反射临界角公式
1
sin C
n
=,n越大,C越小,则知在水中a光的临界角大于b光的
临界角,故D正确。
故选D。
14.BD
【解析】
【分析】
由光路图看出,光线b在NO面上发生了全反射,而光线a在MO面上没有发生全反射,而入射角相同,则知b光的临界角小于b光的临界角,由sinC=1/n 分析折射率的大小,由v=c/
解析:BD
【解析】。