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1、1考点 16 光学一、选择题1.(2015全国卷)如图,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 ,经折射后射出 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.若改变光束的入射方向使 角逐渐变大,则折射光线 a 首先消失E.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【解析】选 A、B、D。a 光的折射角更大,则玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率,在玻璃中 a 光的传播速度小于
2、b 光的传播速度,在真空中,a 光的波长小于 b 光的波长,A、B 项正确,C 项错误;玻璃对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率,a 光的临界角小,改变光束的入射方向使 角变大,则折射光线 a 首先消失,D 项正确;a 光的波长小于 b 光的波长,a 光的干涉条纹间距小于 b 光的干涉条纹间距,E 项错误。2. (2015浙江高考)以下说法正确的是()A.真空中蓝光的波长比红光的波长长B.天空中的彩虹是由光干涉形成的C.光纤通信利用了光的全反射原理D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变【解析】选 C。真空中蓝光的波长比红光的波长短,A 项错误;天空中的彩虹是由光的折射形成的,B 项错误;
3、光纤利用了光的全反射传递信息,C 项正确;机械波在不同的介质中传播时频率不变,速度变化,因而波长会变化,D 项错误。3.(2015重庆高考)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN 和 PQ 两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q 点的颜色分别为()A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红【解析】选 A。因为玻璃对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大,所以由题图可知,M、N、P、Q 点的颜色分别为紫、红、红、紫,故选项 A 正确,选项 B、C、D 错误。
4、4.(2015安徽高考)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 。已知棱镜顶角为 ,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()2A.sin2B.sin2C. sin()2 D. sin()2【解析】选 A。由几何关系可知入射角 i,折射角 = 2,所以该棱镜的折射率 n=sin2,A 正确。5.(2015福建高考)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 a、b,波长分别为 a、 b,该玻璃对单色光 a、b 的折射率分别为 na、n b,则()A. anbB.
5、 a b,na b,nanb【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：(1)相同入射角,折射率越大,偏折越厉害。(2)在同种介质中,光的频率越大折射率越大。【解析】选 B。由题图可知,b 光偏折大,折射率大,频率大,波长小,故选 B。6.(2015四川高考)直线 P1P2过均匀玻璃球球心 O,细光束 a、b 平行且关于 P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图。a、b 光相比()3A.玻璃对 a 光的折射率较大B.玻璃对 a 光的临界角较小C.b 光在玻璃中的传播速度较小D.b 光在玻璃中的传播时间较短【解析】选 C。由题图可判断出玻璃对光束 b 的折射率大于光束 a,A 错误;根据公式 s
6、inC=1n,可知玻璃对 a 光的临界角大于 b 光的临界角,B 错误;根据公式 n= cv,可知 b 光在玻璃中的传播速度比 a 光小,C 正确;根据以上分析可知,b 光在玻璃中传播的距离比 a 光大,同时传播速度比 a 光小,所以传播时间比 a 光长,D 错误。7.(2015天津高考)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹” 。从物理学的角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中 a、b 是两种不同频率的单色光,则两光()A.在同种玻璃中传播,a 光的传播速度一定大于 b 光B.以相同角度斜射到同一玻璃
7、板透过平行表面后,b 光侧移量大C.分别照射同一光电管,若 b 光能引起光电效应,a 光也一定能D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是 a 光【解析】选 C。根据题图可知,发生第一次折射时 a 光的折射角小于 b 光的折射角,则 a 光的折射率大于 b 光的折射率。由 ncv可知,a 光传播速度小于 b 光,故选项 A 错误;以相同的角度斜射到同一玻璃板透过平行的表面后,a 光侧移量大,故选项 B 错误;a 光的折射率大于 b 光的折射率,则 a 光的频率大于 b 光的频率,照射同一光电管,若 b 光能引起光电效应,a光也一定能引起光电效应,故选项 C 正确;以相同
8、的入射角从水中射入空气,a 光折射率大,若只能看到一种出射光时,则是 b 光,故选项 D 错误。二、填空题8.(2015全国卷)在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距 x 1与绿光的干涉条纹间距 x 2相比,x 1(选填“”“0.300【误区警示】容易把 5x错写成 6x。9.(2015北京高考) “测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa和 bb分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和 P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针 P3和 P4。在插 P3和P4
9、时,应使(选填选项前的字母)。A.P3只挡住 P1的像B.P4只挡住 P2的像C.P3同时挡住 P1、P 2的像【解析】选 C。根据实验原理,插 P3时,应该同时挡住 P1和 P2的像。三、计算题10.(2015江苏高考)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的 P 点。已知光线的入射角为 30,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率 n。【解析】设折射角为 ,由折射定律,sin30=nsin 由几何关系知 sin = PBOA,且 OP= 2(PBOA)代入数据解得 n=1.5答案：1.511.(2015
10、山东高考)半径为 R、介质折射率为 n 的透明圆柱体,过其轴线 OO的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线,以角 i0由 O 点入射,折射光线由上边界的 A 点射出。当光线在 O 点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的 B 点恰好发生全反射。求A、B 两点间的距离。【解析】当光线在 O 点的入射角为 i0时,设折射角为 r0,由折射定律得0sinr设 A 点与左端面的距离为 dA,由几何关系得502ARsinrd若折射光线恰好发生全反射,则在 B 点的入射角恰好为临界角 C,设 B 点与左端面的距离为dB,由折射定律得 1sinC由几何关系得 B2dsiR设 A、B 两点间的距离
11、为 d,可得d=dB-dA联立式得 202nsi1d()R答案： 202i()snn112.(2015海南高考)一半径为 R 的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角为 r(r因而在底面上发生全反射,不能直接折射出。在光线 1 右侧的光线(例如光线 3)经柱面折射后,射在玻璃砖底面上的入射角 3满足 3因而在底面上不能发生全反射,能从玻璃砖底面射出。射到半圆柱面最右侧的光线 4 与柱面相切,入射角 i 为 i= 2由折射定律知,经圆柱面折射后的折射角OAB= 4满足sini=nsin 4式中,n 是玻璃的折射率。由全反射角的定义知l=nsin联立式得 4=由几何关系知AOB=,故底面上透光部分的宽度 OB 为 l= R2cos答案： R2cos
