沈阳市光的折射测试题

沈阳市光的折射测试题
一、光的折射 选择题
1．如图所示为一横截面为直角三角形ABC 的玻璃棱镜，其中30A ︒∠=，D 点在AC 边上，A 、D 间距为L ，23AB L =。

一条光线平行于AB 边从D 点射入棱镜，光线垂直
BC 边射出，已知真空中的光速为c ，则（ ）
A ．玻璃对光线的折射率为3
B ．光线在棱镜中传播的路程为3L
C ．光线在棱镜中传播的时间为532L
c
D ．光线在棱镜中传播的时间为
52L c
2．把用相同玻璃制成的厚度为d 的正方体a 和半径亦为d 的半球体b ，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上．从正上方分别观察a 、b 中心处报纸上的字，下列的观察记录正确的是（）
A ．a 中的字比b 中的高
B ．b 中的字比a 中的高
C ．一样高
D ．a 中的字较没有玻璃时高，b 中的字和没有玻璃时一样
3．现有由同一种材料制成的一个透明工艺品，其切面形状图如图所示。

其中，顶部A 为矩形形状，高CM =L ，边长CD =d ，底部B 为等边三角形。

现让一束单色光线从B 部分MH 边的中点O 1表面处沿竖直方向射入，光线进入B 后发现折射光线恰好与B 部分的HM ′平行且经过MM ′，最后从A 部分的CD 边上某点O 处射出，光在真空中的传播速度为c 。

则（ ）
A ．光在工艺品中传播的速度
33
B
．光在工艺品中传播的速度32
c C ．光在工艺品中传播的时间43L d
+ D ．光在工艺品中传播的时间
23L d
+ 4．某同学用插针法测量平行玻璃砖折射率的实验图景如图所示。

他按正确的方法插了大头针a
、b 、c 、d 。

则下列说法中正确的是（ ）
A ．实验中，入射角应适当大些
B ．该同学在插大头针d 时，使d 挡住a 、b 的像和c
C ．若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射
D ．该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率
5．如图所示，O 1O 2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a 、b 是关于O 1O 2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是( )
A ．该玻璃砖对a 光的折射率比对b 光的折射率小
B ．有可能a 是绿光，b 是红光
C ．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变
D ．在真空中，a 光的波长比b 光的波长长
6．2019年1月31日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全食历时近5小时．最精彩之处是在发生月全食阶段月亮呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是______． A ．当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象 B ．当月亮处于太附和地球中间时才会出现月食现象
C ．月食可能是太阳光经月亮反射到地球大气层时发生全反射形成的
D ．出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中
E.“红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的 7．关于折射率，下列说法中正确的是( ) A ．根据1
2
sin n sin θθ=
可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B
．根据
1
2
sin
n
sin
θ
θ
=可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．介质的折射率由介质本身决定，与入射角、折射角均无关
D．根据
c
n
v
=可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
E.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
8．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不
会再有光线从
bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
9．如图所示，O1O2是透明介质制成的半圆柱体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束单色细光束，从半圆柱体右方射出的光路如图所示．根据该光路图，下列说法正确的是________．
A．该介质对A光的折射率比对B光的折射率小
B2
C．CA光的频率比B光的频率高
D．在真空中，A
光的波长比B光的波长长
E.光从空气进入该介质后，其频率变高
10．有一种称为手性材料的光介质，当激光从空气射入这种材料的时候，将会分离出两种
光，一种是左旋圆偏振光，其折射率为
1
e
L
e
n
n
kn
=
+；另一种是右旋圆偏振光，其折射率
为
1
e
R
e
n
n
kn
=
-，其中n o为选定材料的折射率，k为大于零的参数（L
n和
R
n大于1），则（）
A．在这种介质中左旋光的速度大于右旋光的速度
B．入射角一定的情况下（大于零），左旋光的偏折程度比右旋光大
C．入射角一定的情况下（大于零），k越大，左旋光与右旋光分离的现象越明显
D．当左、右旋光从该材料射向空气时，左旋光的临界角小于右旋光的临界角
11．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC 面进入空气。

当出射角i'和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，知棱镜顶角为α，计算棱镜对该色光的折射率表达式为（）
A．
sin
2
sin
2
a
a
θ
+
B．
sin
2
sin
2
aθ
θ
+
C．
sin
sin()
2
a
θ
θ-D．
sin
sin()
2
a
a
θ-
12．一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则（）
A．该介质的折射率约为0.71
B．该介质的折射率约为1.41
C．进入空气后这束光的速度变慢，波长变长
D．进入空气后这束光的频率增高，波长变短
13．胶囊型元件水平放置，由某透明材料制成，两端是半径为r的半球，中间是长度为4r
的圆柱体，中轴线是1234
O O O O。

一激光束从左侧平行中轴线水平射入，经折射、反射再折射后又从左侧水平射出。

已知出射光线与入射光线的间距为1.6r，则该元件的折射率为（）
A．4
2
5
B．
4
3
5
C．
8
5
D．
62
14．光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。

“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。

如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为（）
A．161 nm B．134 nm C．93nm D．65nm
15．如图所示，单色光束从某点以入射角i射入一厚度为d的平行玻璃砖中，在入射点同时发生反射和折射，折射光线经过玻璃砖后在下表面同样发生反射和折射，且反射光线与上表面的交点到上表面的入射点间的距离为l。

已知光在真空中的传播速度为c。

则平行玻璃砖的折射率为（）
A
22
4
l d
+
i B
22
4
l d
+
in i C
22
4l d
+
i D
22
4l d
+
i
16．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点．则（）
A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5
B．光从 A 传到 P 的时间为（c为空气中的光速）
C．该玻璃对此单色光的临界角为45°
D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化
17．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时
A．速度相同，波长相同B．速度不同，波长相同
C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同
18．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n< 0），称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i
与折射角r依然满足sin
sin
i
n
r
，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负
值）．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n=−1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（）
A．A B．B C．C D．D
19．如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中∠A=30°，D点在AC边上，A、D间距为L，AB=23L。

一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，经AB边反射后垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则（）
A ．玻璃对光线的折射率为3
B ．玻璃对光线的折射率为
23
3
C ．光线在棱镜中传播的路程为2L
D ．光线在棱镜中传播的时间为
52L c
20．下列说法正确的有 （ ）
A ．观察者接近恒定频率波源时，接收到波的频率变小
B ．物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大
C ．雨后美丽的彩虹是光的干涉现象
D ．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、光的折射 选择题 1．AC 【解析】 【分析】 【详解】 A ．光路如下图
因为光线垂直BC 边射出，有β=30°，光线在E 点发生反射，有α=30°，可知r =30°，光线平行于AB 边从D 点射入棱镜，入射角θ=60°，由折射定律有
sin 3sin θ
n r
=
=故A 正确；
B ．△ADE 为等腰三角形，由几何关系有
DE =AD =L ，2cos30EB AB L =-⋅︒
解得
3cos 2
L EF EB β=⋅=
光线在棱镜中传播的路程为
2.5s DE EF L =+=
故B 错误；
C D ．光线在棱镜中传播的速度
c v n
=
光线在棱镜中传播的时间为
53s L
t v =
=
故C 正确，D 错误。

故选AC 。

2．AD 【解析】
如图所示，放在b 中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置．而放在a 中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高所以看到a 中的字比b 中的字高，AD 正确BC 错误．
【点睛】判断光的折射现象，要对折射的定义理解清楚，光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时，传播方向一般会发生改变，这是光的折射，当光线垂直入射时，传播方向不改变． 3．AC 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．光路图如图所示。

根据题图知，光进入介质B 的入射角为 α=60°，折射角为 β=30° 则工艺品的折射率为
sin sin603sin sin30n αβ︒=
==︒
光在工艺品中传播的速度为
c v n =
代入数据可得
3
v c =
则A 正确，B 错误；
CD ．由几何关系得光在工艺品中传播的路程
cos302
L d
s =
+︒ 则光在工艺品中传播的时间
42s L t v c
+=
=
选项C 正确，D 错误。

故选AC 。

4．AB 【解析】 【分析】 【详解】
A ．为了减小角度测量的相对误差，入射角应适当大一些．但不能太大，否则出射光线太弱，A 正确；
B ．该同学在插大头针d 时，使d 挡住a 、b 的像和c ，由此确定出射光线的方向，B 正确；
C ．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，C 错误；
D ．该实验方法的原理是折射定律，也能用来测量其他透明介质的折射率，D 错误。

故选AB 。

5．ACD 【解析】 【详解】
A.由图可知，b 光偏离原来的传播方向较多，玻璃对b 光的折射率大，故A 正确； B .b 光折射率大，频率高，故B 错误； C.光在不同介质中传播，频率不变，故C 正确； D.根据波速c =λν，b 光频率高，波长短，故D 正确； 6．ADE 【解析】 【分析】
考查光的传播，光的折射。

【详解】
当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播
的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，月亮处于地球的“影子”中,在地球上完全看不到月球的现象就是月全食。

看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球；选项ADE 正确，BC 错误。

故选ADE. 7．CDE 【解析】 【详解】
介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关，故选项A 、B 错误，选项C 正确；由于真空中光速是一个定值，故n 与v 成反比，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，故选项D 正确；由v ＝λf ，当f 一定时，v 正比于λ，由于n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比，故选项E 正确；故选CDE ． 8．AC 【解析】 【分析】
考查光的折射、反射、干涉。

【详解】
A ．由折射率和光的传播速度之间的关系c
n v
=
可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b 光线在水中偏折更大，即b 的折射率大于a 的折射率，则a 在水中的传播速度大于b 的传播速度，A 正确；
B ．当入射角i 逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，所以一定有光线从面射出，B 错误；
C ．根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距x ∆与双缝间距离d 及光的波长λ 的关系式L x d
λ∆= 可知，只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离x ∆将减小，C 正确；
D ．因为不知道被测样表的放置方向，故不能判断此处是凸起的，D 错误。

故选AC 。

9．ABD 【解析】
光线通过玻璃体后，A 光的偏折程度比B 光的小，则该玻璃体对A 光的折射率比对B 光的折射率小，而折射率越大，光的频率越高，说明A 光的频率比B 光的频率低，由c=λγ知，在真空中，A 光的波长比B 光的长，故AD 正确，C 错误；根据
sin sin 45
r
n r =
=<，选项B 正确；光的频率由光源决定，与介质无关，则A 光从空气进入该玻璃体后，其频率不变．故E 错误．故选ABD. 点睛：解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较光的折射率，知道折射率、频率、波长以及光在介质中的速度等大小关系. 10．AC 【解析】
A 、由左旋圆偏振光折射率和右旋圆偏振光折射率表达式可知：n L
＜n R ．根据c v n =知，在这种介质中左旋光的速度大于右旋光的速度，故A 正确．B 、由左旋圆偏振光折射率和右旋圆偏振光折射率表达式可知n L ＜n R ．则右旋光的偏折比左旋光明显，故B 错误．C 、k 越大，左旋光与右旋光的折射率相差越大，分离的现象越明显，故C 正确．D 、由左旋圆偏振光折射率和右旋圆偏振光折射率表达式可知n L ＜n R ．根据1sin C n =
知，左旋偏振光的临界角大于右旋光的临界角，故D 错误．故选AC ．
【点睛】本题是信息给予题，要能读懂题意，根据已知的折射率表达式，分析它们之间的关系，掌握光速、偏折程度等等与折射率的关系，是解决本题的关键． 11．A 【解析】
【分析】
【详解】
由于出射角i '和入射角i 相等，根据对称性可知，在三棱镜中光线一定是水平的，根据几何关系可得，折射角为
2α；又由于出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，则入射角i 可表示为+22
αθ，如图所示
因此折射率
+sin sin 2sin sin
22i n αθαα=
= 故选A 。

12．B
【解析】
【分析】
【详解】 AB.由光的折射定律可知，该介质的折射率为
sin 452 1.41sin 30
=≈ 故选项A 错误，选项B 正确。

CD.从光密介质进入光疏介质，光速变快，频率不变，根据
=
c c f T
λ=⋅ 因此波长变长，故选项CD 错误。

故选B 。

13．A
【解析】
【分析】
【详解】 由光路的对称性与可逆性可知，激光束在胶囊元件中的光路如下图所示。

设光线在半球处的入射角为i ，折射角为γ，则由折射定律得
sin sin i n γ
=
由几何关系得 0.8sin 0.8r i r
=
= 在三角形24MO O 中，由正弦定理得 ()sin sin 5i r r
γγ-= 结合三角公式
()sin sin cos cos sin i i i γγγ-=-
联解可得
tan 1γ=
折射角
π4
γ=
折射率 425
n =
故BCD 错误，A 正确。

故选A 。

14．B
【解析】
【分析】
【详解】 加上液体时光刻胶的曝光波v f λ=，光在液体中的传播速度为c v n
=，不加液体时0c λf =联立得
00193nm 134nm 1.44
v c f n c n λλλ=
=⨯==≈ 故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

15．B
【解析】
【分析】
【详解】 设光从O 点射入，反射光交于A 点，由题意画出光路图如图所示
设折射角为r ，平行玻璃砖的折射率为n ，由折射定律有
sin sin i n r
= 根据几何关系有
2tan l d r =
所以解得
22
4sin l d n i += B 项正确，ACD 错误。

故选B 。

16．B
【解析】
【分析】
作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据sinC=求出临界角．根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v= 求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A 到P 的时间．
【详解】
A 、作出光路图，如图所示，
根据几何关系知，入射角α=30°，折射角θ=60°，根据折射定律得：，故A错误。

B、光在玻璃砖中传播的速度，则光从A传到P的时间t=，故B正确。

C、根据sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin，故C错误。

D、玻璃的临界角与入射角无关，故D错误。

故选：B。

【点睛】
本题考查了几何光学的基本运用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大．
17．D
【解析】
【分析】
【详解】
不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改
变；由公式
c
v
n
=可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度
减小．
A．速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A错误；B．速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B错误；C．速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C错误；D．速度不同，频率相同，与结论相符，选项D正确；
故选D．
【学科网考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】
本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式
c
v
n
=公式分析光进
入不同介质中的传播速度．18．B
【解析】
【分析】
【详解】
AD ．本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A 、D 错误．
BC ．折射率为-1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，故B 正确，C 错误． 19．A 【解析】
【分析】
【详解】
AB ．光路如图所示
因为光线垂直BC 边射出，可知
β=30°
光线在E 点发生反射，根据光的反射定律有
α=30°
根据几何关系可知
r =30°
光线平行于AB 边从D 点射入棱镜，入射角
θ=60°
由折射定律有
sin 3sin θn r
=
=故A 正确，B 错误；
C ．△ADE 为等腰三角形，由几何关系有 DE =A
D =L
又由于
2cos30EB AB L =-⋅︒
因此
cos 1.5EF EB βL =⋅=
光线在棱镜中传播的路程为
2.5s DE EF L =+=
C 错误；
D．光线在棱镜中传播的速度
c
=
v
n
光线在棱镜中传播的时间为
s
t
==
v
D错误。

故选A。

20．BD
【解析】
【详解】
A．当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故A错误；
B．做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，产生共振现象，故B正确；
C．彩虹是太阳光经过空气中的小水珠，发生色散形成的，色散现象属于光的折射，故C
错误；
D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物体的运动状态有关，故D 正确。

【点睛】
考查受迫振动的共振条件，及相对论的内容，注意波在介质中传播时，频率是不变，但是观察者所接收的频率会随两者远离或靠近而变化，另外记忆一些常见的光的干涉现象的应用，注意干涉与折射色散的区别。