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第十四章：光学
（考试时间：90 分钟，试卷满分：100 分）
考试范围：光学
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡
皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48 分)
一、选择题(本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8 小题，只有一个选
项符合题意；第9～12 小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4 分，选对而不全的得2 分，错选或不选的得
0 分)
1.一桶液体静置于水平地面上，液体的折射率随深度的增加逐渐增大。图中是桶底的点光源产生的一条光
线射出液面的路径，其中可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.如图所示，一束复色可见光入射到三棱镜后，出射时分成了两束光a和b，则下列说法中正确的是( )
A. 两束光通过同一装置进行双缝干涉实验时，b光的相邻亮条纹中心间距比a光大
B. 两束光入射到同一金属板上，如果b光能发生光电效应，那么a光也一定能发生
C. 按照玻尔理论，两束光如果都是由高能级跃迁回n=2能级产生的，那么b光可能是n=3能级向下跃
迁产生的
D. 两束光从水中折射到空气中发生全反射时，a光的临界角比b光大
3.如图所示，a、b两束光从空气射入光纤后，光路恰好平行，射出光纤后，在空气中a、b会相交。比较内
芯中的a、b两束光，a光的( )
A. 频率小，通过光纤的时间短
B. 频率小，通过光纤的时间长
C. 频率大，通过光纤的时间短
D. 频率大，通过光纤的时间长
4.以下四幅图对于光的相关知识说法正确的是( )
A. 图甲中，水中的气泡看上去特别明亮是由于光的折射
B. 图乙中，增加单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹宽度变宽
C. 图丙中，若两板间的薄片向左移动少许，则干涉条纹的间距增大
D. 图丁中，3 D眼镜左右两镜片为透振方向不同的偏振片
5.为了研究光的干涉现象，如图甲，某同学将弓形的玻璃柱体平放在平板玻璃上，截面图如图乙所示，玻
璃柱体上表面水平，用单色光垂直照射玻璃柱体上表面，从上向下看，看到的是( )
A. 外疏内密的明暗相间的圆环
B. 外密内疏的明暗相间的圆环
C. 外疏内密的明暗相间的条纹
D. 外密内疏的明暗相间的条纹
6.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光先消失
B. 两束光在该三棱镜中的传播速度a光大
C. 在该三棱镜中a光波长小于b光波长
D. a光能发生偏振现象，b光不能发生
7.手机防窥屏的原理图如图所示，防窥屏可视为某种透明介质，在屏中有相互平行排列的吸光屏障，屏障
垂直于手机屏幕。手机上发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。
在只改变防窥屏一个参量的情况下，可实现对发光像素单元可视角度θ的控制(不考虑光发生全反射)。下
列说法正确的是（ ）
A. 防窥屏的厚度H越大，可视角度θ越小B. 透明介质的折射率越大，可视角度θ越小
C. 屏障的宽度L越大，可视角度θ越大
D. 屏障的高度d越大，可视角度θ越大
8.宝石外观光彩夺目，部分原因是由于其特殊的成品形状可发生多种光学效应。某宝石的剖面如图所示，
单色光从A点垂直AB边入射，在DF边的中点E处恰好发生全反射，已知∠AEF =30
∘，∠CDF =60
∘，
∠AFD =120
∘，AF = L，不考虑多次反射，光在真空中传播的速度大小为c。则单色光在该透明介质中
的传播时间为( )
A. 3 L
c
B. 3
√3 L
2c
C. 9 L
4 c
D. 3
√3 L
c
9.如图所示，真空中有一半径为R、质地均匀的玻璃球，一束复色光沿BC射入玻璃球，经折射后分成a、b
两束光分别从D、E两处折射出玻璃球，已知BC与OC的夹角α =60°，∠COD =120°，∠COE =90°。
下列说法正确的是( )
A. 从玻璃球中射出时，a光的折射角大于b光的折射角
B. 玻璃球对b光的折射率为
√6
2
C. 用同一双缝干涉实验装置进行实验，b光在光屏上形成的条纹间距比a光的大
D. a光在玻璃球中的传播速度大于b光在玻璃球中的传播速度
10.如图，一横截面为直角三角形ABC的玻璃砖，∠A =30°，一束平行于AC边的单色光从AB边上的D点
射入玻璃砖，经AB边折射后到达AC边上的E点，已知AD = L，AE =
√3 L，则下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖相对于该单色光的折射率为3
√3
2
B. 玻璃砖相对于该单色光的折射率为 √3
C. 该单色光经AB边折射后会从AC边上的E点射出玻璃砖
D. 该单色光经AB边折射后不会从AC边上的E点射出玻璃砖
11.哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦
幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为OO'，在
O'处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为1.3。下列说法正确的是( )
A. 若光在冰块中发生全反射的临界角为C，则sinC = 10
13
B. 由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出
C. 由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出
D. 从冰块正上方沿OO'方向观察，点光源的视深仍是1m
12.如图，在清澈平静的水底，一条鱼向上观察，看到了一个十分有趣的景象：水面外的景物蓝天、白云、
树木、房屋等，都呈现在倒立圆锥底面的“洞”内，还看到“洞”的边缘是彩色的，“洞”的边缘红光
在水中传播到锥顶的时间为t1，水对红光的折射率为n1;“洞”的边缘紫光在水中传播到锥顶的时间为t2，
水对紫光的折射率为n2。则下列判断正确的是( )
A. “洞”的彩色边缘是内紫外红
B. “洞”的彩色边缘是内红外紫
C. t1
t2
= n1
2 √n1
2-1
n2
2 √n2
2-1
D. t1
t2
= n1
2 √n2
2-1
n2
2 √n1
2-1
第Ⅱ卷(非选择题，共52 分)
二、填空题(本题共2 小题，共14 分)
13.（6 分）图甲为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
(1)光具座上放置的光学元件依次为：①凸透镜、②单缝、③
、④遮光筒、⑤
光屏、⑥目镜。对于某种单色光，为增大相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可
(选
填“增大”或“减小”)双缝到光屏的距离。
(2)在实验中，某同学观察到如图乙所示的图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，若
直接测量，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线平行，
下面操作可行的有
A.其他不动，测量头旋转一定角度
B.其他不动，双缝旋转一定角度
C.其他不动，单缝旋转一定角度
(3)若实验中在光屏上得到的干涉图样如图丙所示，分划板中心刻线在图中A、B位置时，游标卡尺的
读数分别为x1、x2( x2> x1)。已知双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为l，则该单色光波长的表达
式为λ =
14.（8 分）某学习小组在进行课本中的“测量玻璃的折射率”实验：
(1)该组同学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，如图甲所示。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，依次插
上大头针P3和P4，在插P3时，应使P3挡住
(选填“P1”、“P2”或“P1和P2”
)的像，在插P4时，应使P4挡住
(选填“P3”或“P1、P2和P3”)的像。
(2)在该实验中，下列操作能减小实验误差的是
。
A.P3和P4的距离应适当取大些
B.选择宽度较大、厚度适中的玻璃进行实验
C.只进行一次实验测量得到折射率
(3)在完成了光路图以后，一位同学用圆规和刻度尺，以入射点O为圆心，OA为半径画圆，与折射光
线交于B点，过A点和B点作法线MN '的垂线，与法线的交点分别为C点和D点，如图乙所示。用刻度
尺测得AC长度为6.0cm，BD长度为4.0cm，则玻璃砖的折射率n=
。
(4)某同学画出的玻璃砖界面aa'、bb'如图丙所示(玻璃砖两边界均与aa'和bb'平行)。其它操作均正
确，该同学测得的折射率与真实值相比
(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
三、计算题(本题共4 小题，共38 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.（9 分）某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信
号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图所示，其中纤芯材料的折射率n1=2，包
层折射率n2=
√3，光纤长度为6
√3km。(已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射
角θ1、折射角θ2间满足：n1sinθ1=n2sinθ2)。求：光纤中的光速及在纤芯和包层分界面上全反射临界角
C。
16.（9 分）如图所示，水面下深度为h处有一点光源S，光源发出的光能从水面直接射出的区域为一圆形区
域。已知水对该光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)圆形区域的半径；
(2)从水面直接射出的所有光线中，在水中传播的最长时间t。
17.（10 分）夜晚在高速公路上行车，当车灯照射到公路旁边的指示牌上时，指示牌能将照射到其上的光
线返回，使司机看清指示牌上的标志。其反光原理是在指示牌上涂有一层由玻璃制成的微小球体，示意
图如图所示。假定车灯射出的光为单色光，平行入射到玻璃微球表面，玻璃微球右侧面有反光膜，入射
角为θ =60
∘的灯光能够逆向返回，玻璃微球半径为r =1.0×10
-5m，光速c =3.0×10
8m/ s，求：
(1)玻璃微球的折射率n；
(2)单色光在玻璃微球内的传播时间t。
18.（10 分）如图所示，横截面为直角梯形的棱镜ABCD，∠A、∠D均为直角，AB边长为d，平行单色
光以入射角α入射到AD边发生折射，折射光线到达BC边时恰好发生全反射，且反射光线垂直于CD边
射出。已知sin α = 3
√5
10 ，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该棱镜的折射率；
(2)从A点入射的光线到达BC边所需的时间。
