高三物理光的折射 全反射 光的波动性单元测试

峙对市爱惜阳光实验学校物理高三单元测试13
<光的折射全反射光的波动性>
一．选择题〔共15题〕
1．〔2021·卷Ⅰ·20〕某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。

测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m。

在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了
6.0 m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为A．5.5m B．5.0m C．4.5m D．4.0m
2．．〔2021··14〕对于红、黄、绿、蓝四种单色光，以下表述正确的选项是A.在相同介质中，绿光的折射率最大 B.红光的频率最高
C.在相同介质中，蓝光的波长最短
D.黄光光子的能量最小
3．(2021·)如下图，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干预或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是
( )
A．a、b是光的干预图样
B．c、d是光的干预图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短
D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
4.(2021·模拟)双缝干预装置如下图,双缝间的距离为d,双缝到像屏的距离为l,调整装置使得像屏上可以看到
清晰的干预条纹.关于干预条纹的情况,以下表达正确的选项是( )
A.假设将像屏向左平移一小段距离,屏上的干预条纹将变得不清晰
B.假设将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干预条纹
C.假设将双缝间距离d减小,像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D.假设将双缝间距离d减小,像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大5．(2021·)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面〞时，它也随你靠近而后退．对此现象正确的解释是
( )
A．出现的是“蜃楼〞，是由于光的折射造成的
B．“水面〞不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射
6．光在技术、生产和生活中有着广泛的用,以下说法正确的选项是( )
A.用透明的平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D.光学镜头上的增透膜是利用光的干预现象
7．(2021·)以下说法正确的选项是
( )
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干预的结果
B．用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的用
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰8.(2021·模拟)如下图,P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜,叠合在一起组成一个长方体,一束单色光从P的上外表射入,折射光线正好垂直通过两棱镜的界面,材料的折射率n P ＜n Q,射到P上外表的光线与P上外表的夹角为θ,以下判断正确的选项是( )
A.光线一从Q的下外表射出
B.光线假设从Q的下外表射出,出射光线与下外表的夹角一于θ
C.光线假设从Q的下外表射出,出射光线与下外表的夹角一大于θ
D.光线假设从Q的下外表射出,出射光线与下外表的夹角一小于θ
9．(2021·)如下图，细光束a射到折射率为2的透明球外表，入射角为45°，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，那么入射光线a与出射光线b之间的夹角α为 ( ) A．30° B．45°
C．60° D．75°
10．〔2021··20〕如题20图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，假设考虑首次入射到圆弧AB上的光，那么AB上有光透出的的弧长为
A. 1/6 πR
B. 1/4πR
C. .1/3 πR
D. 5/12 πR
11．〔2021·理综·T18〕在一次讨论中，老师问道：“假设水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同条件下观测发现，b 在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。

关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？〞有同学答复如下：
①c光的频率最大②a光的传播速度最小
③b光的折射率最大④a光的波长比b光的短
根据老师的假，以上答复正确的选项是
A. ①②
B. ①③
C. ②④
D. ③④
12．〔2021··T16〕雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。

设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，那么它们可能依次是〔〕
A.紫光、黄光、蓝光和红光
B. 紫光、蓝光、黄光和红光
C.红光、蓝光、黄光和紫光
D. 红光、黄光、蓝光和紫光
13．如下图是用光学的方法来检查一物体外表光滑程度的装置，其中 A为平板，B为被检查其外表光滑程度的物体，C 为单色入射光，如果要说明能检查平面光滑程度的道理，那么需要用到的以下光学概念是
A．反射和干预 B．全反射和干预
C．反射和衍射 D．全反射和衍射
14．如下图，水下光源S向水面A点发束光线，折射光线分别为a、b两束，那么
A．a、b两束光相比拟，a光的波动性较强
B．用同一双缝干预装置分别以a光、b光做，a光的干预条纹间距小于b光的干预条纹间距
C．在水中a光的速度比b光的小
D．假设保持入射点A位置不变，将入射光线逆时针旋转，
从水面上方观察，a光先消失
15．8．〔2021·物理〕〔1〕激光具有相干性好，平行度好、亮度高特点，在技术和日常生活中用广泛。

下面关于激光的表达正确的选项是
〔A〕激光是纵波
〔B〕频率相同的激光在不同介质中的波长相同
〔C〕两束频率不同的激光能产生干预现象
〔D〕利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
二计算题：〔共7题〕
16．奶粉的碳水化合物 (糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法〞来测量糖溶液的浓度，从而鉴含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度〞，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与值相比拟，就能确被测样品的含糖量了.如下图，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.
(1)偏振片A的作用是什么？
(2)偏振现象证明了光是一种______ .
(3)以下说法中正确的选项是( )
A.到达O处光的强度会明显减弱
B.到达O处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度于α
D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度于α17．(2021·模拟)用某一单色光做双缝干预时,双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m处的光屏上,测得5条亮纹间的距离为7.5 mm.
(1)求这种单色光的波长.
(2)假设用这种单色光照射到增透膜上,增透膜对这种光的折射率为,那么增透膜的厚度取多少?
18．如图表示某双缝干预的装置，当用波长为0.4μm的紫光做时，由于像屏大小有限，屏上除亮条纹外，两侧只看
到各有3条亮条纹，假设换用波长为0.6μm的橙光做，那么该像屏上除条纹外，两侧各有几条亮条纹？
19. (2021·模拟)一束光波以45°的入射角，从AB面射入如下图的透明三棱镜中，棱镜折射率n ＝ 2.试求光进入AB面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路．20．〔2021·物理·18(1)〕一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离〔θ很小时．sin,cos1
θθθ
==〕
21．如下图，一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A ＝30°,斜边AB ＝a ，棱镜材料的折射率为n=
.
在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC
边的中点M
射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)．
22.登山运发动在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否那么将会严重地损伤视力.有人想利用薄膜干预的原理设
计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=,所要消除的紫外线的频率 为ν=×1014
Hz,
(1)他设计的这种“增反膜〞所依据的原理是_________. (2)这种“增反膜〞的厚度是多少？
(3)请判断以下有关薄膜干预的说法正确的选项是( ) A.薄膜干预说具有波动性
B.如果薄膜的厚度不同，产生的干预条纹一不平行
C.干预条纹一是彩色的
D.利用薄膜干预也可以“增透〞 答案： 1．【答案】B
【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得
0.4m 0.4m 6cm 眼睛距镜的距离眼睛距镜的距离树到镜的距离镜高树高+=，即0.4m
0.4m
.06m 0+=
L H 。

人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有
0.4m
6m
0.4m .05m 0++=
L H ，以上两式解得L =29.6m ，H =4.5m 。

2．【答案】C
【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质频率不变，B 错。

由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率，A 错。

频率大的光在真空介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C 正确。

频率大，光子能量大，D 错。

3．【答案】A 【详解】干预条纹是距离的条纹，因此，a 、b 图是干预图样，c 、d 图是衍射图样，故A 项正确，B 项错误；由公式Δx ＝L
d λ可知，条纹宽的入射光的波长长，
所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长，故C 项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故D 项错误． 4．【答案】选B 、D. 【详解】根据
,l 变化,像屏上仍有清晰的干预条纹,只是条纹间距发生变
化,A 错误,B 正确.d 减小时,Δx 变大,C 错误,D 正确. 5．【答案】D
【详解】酷热的夏天地面温度高，地表附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射． 6．【答案】选D.
【详解】用透明的平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干预现象,A 错;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象,B 错;在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,C 错;光学镜头上的增透膜是利用光
的干预现象,D 正确. 7．【答案】D
【详解】太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象，A 错；用光导纤维传送图像信息是利用了光的全反射，B 错；眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象，C 错；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，滤去了水面的反射光，使景像清晰，D 对．
8．【解析】选D.由于没有确几何尺寸,所以光线可能射向Q 的右侧面,也可能射向Q 的下外表,A 错误;当光线射向Q 的下外表时,它的入射角与在P 中的折射角相,由于n P ＜n Q ,进入空气中的折射角大于进入P 上外表的入射角,那么出射光线与下外表的夹角一小于θ,B 、C 错误，D 正确. 9．【答案】A
【详解】由折射律有2＝sin 45°sin θ，得折射角θ＝30°.画出光路图，由几何
关系知，夹角α＝30°，A 正确． 10．【答案】B
【解析】根据折射律，
r
sin 45sin 2︒
=
可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。

过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公式2
1sin =
C 得临界角为45°，如果AB 界面上的临界点为
D ，此光
线在AO 界面上点E 入射，在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为180°-〔120°+45°〕=15°，所以A 到D 之间没有光线射出。

由此可得没有光
线射出的圆弧对圆心角为90°-〔30°+15°〕=45°，为1/4πR 。

11．【答案】选C.
【详解】折射率越大，在水中的像看起来就越浅，b 在水下的像最深，说明b 光的折射率最小；c 照亮水面的面积比a 的大，说明c 光的临界角大于a 光的临界角，那么c 光的折射率小于a 光的折射率，这样就能判断出三种光的折射率大小关系是c b a n n n >>，所以a 、b 、c 相当于紫、绿、红三种色光，这样，就能十分简单断选项C 正确. 12．【答案】选B
【详解】第一次折射时，把水珠看做三棱镜，向下偏折程度最大的光线一是紫光，偏折程度最小的是红光，故第二次折射后，从图上可看出紫光是a.，红光是d ，
所以正确答案是B.
13．答案：A 14、答案：A 15．答案：D
16．【答案】(1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A 的作用是把自然光变成偏振光. (2)偏振现象证明了光是一种横波.
(3)因为A 、B 的透振方向一致，故A 、B 间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A
后变成偏振光，通过B 后到O.当在A 、B 间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A 的偏振光的振动方向转动了一角度，使通过B 到达O 的光的强度不是最大，但当B 转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的
振动方向一致时，O 处光强又为最强，故B 的旋转角度即为糖溶液的旋光度.假设偏振片B 不动而将A 旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B 的透振方向一致，那么A 转过的角度也为α，应选项A 、C 、D 正确. 17．【详解】 18．【答案】2
【详解】设用波长为0.4 μm 的光入射，条纹宽度为Δx 1，那么Δx 1＝l
d
λ1，屏
上两侧各有3条亮纹，那么屏上第三条亮纹到中心距离为3Δx 1.
用0.6μm 光入射，设条纹宽度为Δx 2，那么Δx 2＝l
d
λ2，设此时屏上有x 条亮
纹，那么有x Δx 2＝3Δx 1 ∴x ＝l
d λ2＝3l d
λ1
代入数据解之得x ＝2，∴两侧各有2条亮纹．
19．【答案】C ＝45° 光路图如下
【详解】sin r ＝sin i n ＝222＝1
2，r ＝30°
由sin C ＝1n ＝2
2
，得C ＝45°.
光在AC 面发生全反射，并垂直BC 面射出．
20．【答案】(1)n d
i n -
【解析】如图，设光线以很小的入射角i 入射到平板玻璃外表上的
A 点，折射角
为γ，从平板玻璃另一外表上的B 点射出。

设AC 为入射光线的线。

由折射律和几何关系可知，它与出射光线平行。

过B 点作BD AC ⊥，交AC 于D 点，那么BD
的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射律得
sin sin i
n γ=
①
由几何关系得 BAD i γ∠=- ②
cos d
AB γ
=
③
出射光线与入射光线之间的距离为
sin()BD AB i γ=-
④
当入射角i 很小时，有 由此及①②③④式得
(1)n d
BD i n -=
⑤
21．【详解】设入射角为i ，折射角为r ，由折射律得①
由条件及①式得r=30° ②
如果入射光线在法线的右侧，光路图如下图，设出射点为F ，由几何关系可得
∠AFM ＝90° AF=
③
即出射点在AB 边上离A 点
的位置.
如果入射光线在法线的左侧，光路图如下图．设折射光线与AB 的交点为D ． 由几何关系可知，在D 点的入射角θ＝60° ④
设全反射的临界角为θC ，那么 ⑤
由⑤和条件得θC =45° ⑥ 因此，光在D 点发生全反射．
设此光线的出射点为E ，由几何关系得∠DEB=90°BD=a-2AF ⑦
BE=DBsin30°⑧
联立③⑦⑧式得BE= a
即出射点在BC边上离B点 a的位置．
22．【答案】(1)两反射光叠加后 (2)3×10-7 m
(3)A、D
【详解】(1)为了减少进入眼睛的紫外线，使入射光分别从该膜的前后两个外表反射后形成的反射光叠加后，从而使透射的紫外线减弱.
(2)光程差(大小于薄膜厚度d的2倍)于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即
2d=Nλ′(N=1,2,…),因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的 .紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=×10-7m.在膜中的波长是λ′=λ/n=7×10-7m,故膜的厚度至少是3×10-7 m.
(3)干预和衍射都证具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，那么干预条纹一平行，白光的干预条纹为彩色条纹，单色光的干预条纹那么为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱那么会“增透〞.。