光學(xué)測(cè)試題及答案詳解

光學(xué)綜合測(cè)試題說明：本試卷分為第I、II卷兩部分，請(qǐng)將第I卷選擇題的答案填入題后括號(hào)內(nèi)，第II卷可在各題后直接作答.共100分，考試時(shí)間90分鐘.第I卷（選擇題共40分）一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)把它填在括號(hào)內(nèi).夏日的白天,在大樹下乘涼時(shí),經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在樹陰中間有許多圓形亮斑.關(guān)于其原因下列說法正確的是大樹的縫隙是圓的，所以地面上有許多圓斑是很多樹葉將太陽光反射到地面形成的圓斑這是經(jīng)很多不規(guī)則的樹葉縫隙所形成的太陽的像這是太陽光經(jīng)樹葉縫隙衍射形成的解析:本題考查光的直線傳播的應(yīng)用，地面上的圓斑，是太陽經(jīng)樹葉縫隙形成的像，即小孔成像.C正確.答案:C對(duì)于某單色光，玻璃的折射率比水大，則此單色光在玻璃中傳播時(shí)其速度比在水中大，其波長(zhǎng)比在水中長(zhǎng)其速度比在水中大，其波長(zhǎng)比在水中短其速度比在水中小，其波長(zhǎng)比在水中短其速度比在水中小，其波長(zhǎng)比在水中長(zhǎng)c解析:本題考查光在介質(zhì)中傳播時(shí)，速度、波長(zhǎng)如何變化?據(jù)v二一知，單色光在玻璃中的n折射率比在水中大，因而速度比在水中小;由V二入V知,光的頻率不變，速度v變小,波長(zhǎng)變短.C正確.答案:C下列關(guān)于偏振光的說法中正確的是A?自然光就是偏振光沿著一個(gè)特定方向傳播的光叫偏振光

沿著一個(gè)特定方向振動(dòng)的光叫偏振光單色光就是偏振光解析:本題考查偏振光的概念.沿著一個(gè)特定方向振動(dòng)的光叫做偏振光.故正確選項(xiàng)為C.答案:C為了減少光學(xué)元件的反射損失,可在光學(xué)元件表面鍍上一層增透膜,利用薄膜的干涉相消來減少反射光?如果照相機(jī)鏡頭所鍍膜對(duì)綠光的折射率為n,厚度為d,它使綠光在垂直nd入射時(shí)反射光完全抵消，那么綠光在真空中的波長(zhǎng)入0為nd—解析:本題考查薄膜干涉?設(shè)綠光在膜中的波長(zhǎng)為入,則1由d二入，4得入=4d則綠光在真空中的波長(zhǎng)為入二n入=4nd.0故正確選項(xiàng)為D.答案:D一束光線從折射率為的玻璃內(nèi)射向空氣,在界面上的入射角為45°.下面四個(gè)光路圖中正確的是空氣■BA玻璃;空氣■BA玻璃;解析:本題考查全反射?設(shè)臨乞角為C,則1sinC二二n。近sin45二二2入射角45°大于臨界角C,發(fā)生全反射.故正確選項(xiàng)為A.答案:A關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn),若用白光作光源照射雙縫,以下說法不正確的是屏上會(huì)出現(xiàn)彩色干涉條紋，因?yàn)榘坠馐怯刹ㄩL(zhǎng)不同的各種顏色的光組成的當(dāng)把雙縫中的一條縫用不透光的板遮住時(shí)，屏上將出現(xiàn)寬度不同、中間是白色條紋的彩色衍射條紋將兩個(gè)縫分別用黃色濾光片和藍(lán)色濾光片遮住時(shí)■，屏上有亮光，但一定不是干涉條紋將兩個(gè)縫分別用黃色濾光片和藍(lán)色濾光片遮住時(shí)■，屏上無亮光解析:本題考查光的干涉和衍射.A正確；當(dāng)把雙縫中的一條縫用不透光的板遮住時(shí)，屏上出現(xiàn)的是單縫衍射條紋,B正確;兩個(gè)縫分別用黃色濾光片和藍(lán)色濾光片遮住時(shí)，透過濾光片的分別是黃色光和藍(lán)色光,它們的頻率不同,不能疊加形成干涉條紋,但屏上有亮光,故C正確，D錯(cuò).答案:DBC細(xì)紅光束和細(xì)藍(lán)光束垂直于AB面進(jìn)入楔形棱鏡,并能從AC面射出，如圖所示?這兩束光從棱鏡的AC面射出后的情況是BC藍(lán)光紅光兩束光一定相交兩束光仍然平行兩束光的反向延長(zhǎng)線相交條件不足，無法確定解析:本題考查光的折射?由于光的折射,紅藍(lán)兩束光從AC面射出時(shí)均向BC面偏折，但由于藍(lán)光頻率高于紅光頻率,其折射率大于紅光的折射率,所以藍(lán)光的偏轉(zhuǎn)角大于紅光的偏轉(zhuǎn)角，所以從AC面射出的兩束光一定相交.故正確選項(xiàng)為A.答案:A紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角到達(dá)某介質(zhì)和空氣的界面時(shí),若黃光恰好發(fā)生全反射，則綠光一定能發(fā)生全反射紅光一定能發(fā)生全反射三種單色光相比，紅光在介質(zhì)中的傳播速率最小紅光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)比它在空氣中的波長(zhǎng)長(zhǎng)解析:同一介質(zhì)對(duì)紅光折射率小，對(duì)綠光折射率大，所以發(fā)生全反射時(shí)，紅光的臨界角最大，綠光的臨界角最小?若黃光發(fā)生全反射，則綠光一定發(fā)生全反射?由v二c/n得,紅光速率大,紅光在空氣中的波長(zhǎng)比在介質(zhì)中要長(zhǎng)?故正確選項(xiàng)為A.答案:A如圖所示，將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi),它左方有較大的光屏P,線光源S可沿玻璃磚圓弧移動(dòng),它發(fā)出的光束總是射向圓心0?若S從圖中A向B處移動(dòng)，在P上先看到七色光帶，以后各色光陸續(xù)消失.則此七色光帶從下到上的排列順序以及最早消失的光是AA紅光T紫光，紅光紫光T紅光，紅光C?紅光T紫光，紫光紫光T紅光，紫光解析:本題考查光的折射與色散.從紅光到紫光頻率逐漸增大，在玻璃中的折射率也逐漸增大,從玻璃中出射偏離原來的方向便逐漸增大，因此從下到上的排列順序?yàn)樽瞎釺紅光.因?yàn)樽瞎獾呐R界角最小，所以最早消失的是紫光?故正確選項(xiàng)為D.答案:D同方向上看到折射出的光線，如圖所示同方向上看到折射出的光線，如圖所示?則角e為.在用插針法測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方法和步驟完全正確,但測(cè)后發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面不平行,則入射光線與出射光線一定不平行，測(cè)量值偏大入射光線與出射光線一定不平行，測(cè)量值偏小入射光線與出射光線一定不平行，測(cè)量值仍然正確入射光線與出射光線可能平行，測(cè)量值仍然正確解析:本題考查測(cè)玻璃折射率的實(shí)驗(yàn).由折射定律及光路可逆知,出射光線與入射光線一定不平行,但所測(cè)折射率n=定不平行,但所測(cè)折射率n=sin01sin02仍然正確.故正確選項(xiàng)為C.答案:C第II卷（非選擇題共60分）二、本題共5小題，每小題4分，共20分.把答案填在題中的橫線上.年英國(guó)物理學(xué)家托馬斯?楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象?他用單色光照射屏上的一個(gè)小孔，是為了獲得;由小孔射出來的光再射到兩個(gè)小孔上，是為了獲得-答案:一個(gè)點(diǎn)光源兩個(gè)振動(dòng)情況總相同的光源，即相干光源夏天，太陽光把地面曬得發(fā)熱是因?yàn)樘柟庵械娘@著;經(jīng)常在礦井下勞動(dòng)的工人、軟骨病人要經(jīng)常曬曬太陽是因?yàn)樘柟庵械哪艽龠M(jìn)生理作用、保障身體健康.答案:紅外線熱效應(yīng)紫外線3已知一束單色光在水中的傳播速度是在真空中的,則這束光在水中傳播時(shí)的波長(zhǎng)4為真空中的.3v4C3解析：入水二==入真宀.水vv4真空3答案：丁4一單色光射入一折射率為、2的玻璃圓球，當(dāng)入射角為e時(shí),發(fā)現(xiàn)恰可在球外三個(gè)不解析:本題考查光的折射?由幾何關(guān)系知折射角=30°，由折射定律知sinQsinQ二nsin0則0=45°.答案:45°在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上一點(diǎn)P到雙縫的路程差是X10-6m?若P點(diǎn)恰是暗紋,且和中央之間還有一條亮紋，則光的波長(zhǎng)是m.解析:本題考查雙縫干涉.由題意知3入=X10-6m2解得入=X10-6m.答案：X10-6三、本題共4小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.（8分）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用氦氖激光器作光源,其發(fā)出的紅光頻率為X10i4Hz，從雙縫射出的光的振動(dòng)情況完全相同，它們到達(dá)光屏上某點(diǎn)的路程差為nm.那么該點(diǎn)將出現(xiàn)怎樣的干涉圖樣解析:本題考查雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)明暗條紋的條件.根據(jù)光波的速度公式c二入f（2分）有入上二如竺f4.74x1014光的路程差跟紅光波長(zhǎng)之比為（2分）（2分）光的路程差跟紅光波長(zhǎng)之比為（2分）（2分）As

n二——九As

n二——九=4632.9即路程差為紅光波長(zhǎng)的整數(shù)倍.因此，兩束紅光在該點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，出現(xiàn)紅色的明條紋.（2

分）分）答案:紅色的明條紋17.（10分）如圖所示,S為一在xOy平面內(nèi)的點(diǎn)光源?一平面鏡垂直于xOy平面放置，它與xOy平面的交線為MN,MN與x軸的夾角0=30°.現(xiàn)保持S不動(dòng)，令平面鏡MN以速度v沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，則S經(jīng)平面鏡所成的像以多大速度沿什么方向運(yùn)動(dòng)yJ解析:本題考查平面鏡成像.解析:本題考查平面鏡成像.v1v（3分）v1v（3分）⑴據(jù)平面鏡成像原理,平面鏡MN以速率v沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí),S的像S'沿S，S的連（3分）線向S（3分）⑵把平面鏡MN的速率v沿鏡面方向和垂直鏡面方向分解，如圖所示,1v=vsin30°=ttv12v2=vCOS30°=亍.（3）平面鏡MN以速度人沿S'S的連線向S運(yùn)動(dòng)，則像S'以2vi=v的速度沿S'S的連線向S運(yùn)動(dòng).（4分）18.（10分）如圖所示,橫截面是直角三角形ABC的三棱鏡對(duì)紅光的折射率為ni，對(duì)紫光的折射率為氣.一束很細(xì)的白光由棱鏡的一個(gè)側(cè)面AB垂直射入,從另一個(gè)側(cè)面AC折射出來.已知棱鏡的頂角ZA=30°,AC邊平行于光屏MN,且與光屏的距離為L(zhǎng).求在光屏上得到的可見光譜的寬度.

Xf解析:本題考查光的色散?光路如圖所示.A紫紅設(shè)射到屏上的紅光和紫光偏離0點(diǎn)的距離分另I佚d味口d2,折射角分別為叭和e,入射角1223e=30°，則由折射定律11sin0—1nsin01211sin0—1nsin0121sin0—1nsin023得sine=nsine211二n1211Sine3=n2Sinei=2n2則d1=Ltane2=Ln—.1-4-n2、1nd二Ltane=L23「4-n2'2則可見光譜的寬度為（2分）（2分）（1分）（1分）（1分）（1分）nn——1（2d-d二L（2-「i）.（2J4-n2J4-n221分）nn答案丄（—-—）4-n24-n22119.（12分）兩束平行的細(xì)激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖所示?已知其中一條光線沿直線穿過玻璃,它的入射點(diǎn)是0；另一條光線的入射點(diǎn)為A,穿過玻璃

R后兩條光線交于P點(diǎn)?已知玻璃截面的圓半徑為R,OA=-,0P