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作业14 光学
选择题每小题3 分。
1.(2024 浙江湖州期中)能说明光是横波的是( )
2.下列关于光学现象的说法正确的是( )
A.图甲,光信号在光导纤维中发生全反射,则内芯的折射率小于外套的折射率
B.图乙观看3D 电影时需要佩戴特殊的眼镜,此过程利用了光的偏振现象
C.让激光束通过一个狭缝,可能观察到光屏上出现图丙所示的现象,波长越长,条纹间距越大
D.在图丁中,激光束沿液流传播,若改用折射率更小的液体,则实验现象更明显
3.(2024 浙江嘉兴高二期末)某款圆柱形玻璃茶壶如图甲所示,茶壶中央有一圆柱形茶叶滤网。当茶壶
中盛有茶水时,正对茶壶观察,可以看到滤网的水下部分比水上部分粗一些,其简化图如图乙所示。若
测得水面上方滤网的直径d1=4.60 cm,水中“滤网”左右边界之间的距离d2=6.10 cm,茶壶直径
d3=10.00 cm,忽略茶壶壁和滤网的厚度,不考虑茶壶壁对光线的影响,则茶水的折射率约为( )
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A.0.75
B.1.33
C.1.64
D.2.17
4.(2024 浙江余杭期中)《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献,书中对彩虹有如下描述:“虹乃
雨中日影也,日照雨则有之”。下图是彩虹成因的简化示意图,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 是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是(
)
A.太阳光经过水滴后发生色散而形成彩虹
B.在水滴中,a 光的临界角大于b 光的临界角
C.在水滴中,a 光的传播速度大于b 光的传播速度
D.a、b 光分别通过同一双缝干涉装置,a 光的相邻亮条纹间距较大
5.(多选)折光仪浓度计是利用光的折射原理制成的,光从空气进入某种溶液介质发生偏折,对于不同浓
度的溶液,光的偏折程度不同。可以根据预先建立的浓度与折射率之间的标准图像来推测出溶液的
浓度。用同一种光照射酒精溶液和氯化钠溶液,折射率n 与酒精溶液和氯化钠溶液的浓度c 之间的
关系图像如图所示。在同一浓度的情况下,下列说法正确的是( )
A.光通过酒精溶液的偏折程度大于通过氯化钠溶液的偏折程度
B.光在酒精溶液中传播的速度大于在氯化钠溶液中传播的速度
C.若增大光的入射角,则光会在进入酒精溶液中时先发生全反射
D.光通过相同距离,在酒精溶液中的时间大于在氯化钠溶液中的时间
6.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G 为标准石英环,C 为待测柱形样品,C 的上表面与上方标准
平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C 的
膨胀系数小于G 的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是( )
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A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动
7.(2024 浙江金华三模)双缝干涉实验原理如图所示,光源S 到双缝S1、S2的距离相等,S1、S2连线平行
于光屏,O 点为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点。光源S 发出单色光经S1、S2传播到光屏上P 点的
时间差为Δt,其中S1P 垂直于光屏,P 为某亮条纹中心,OP 之间还有m 条亮条纹。若紧贴S1放置一厚
度均匀的玻璃片,光由S1垂直穿过玻璃片传播到P 点与光由S2直接传播到P 点时间相等。已知光在
真空中的传播速度为c,玻璃对该单色光的折射率为n,不考虑光在玻璃片内的反射。则单色光在真空
中的波长及玻璃片的厚度分别为( )
A. c Δt
m-1 , c Δt
n-1
B. c Δt
m+1 , c Δt
n-1
C. c Δt
m+1 , c Δt
n+1
D. c Δt
m-1 , c Δt
n+1
8.(多选)如图所示,某光学元件是一个截面半径为R 的圆柱,O 点为截面圆心。截面内侧S 处有一单色
点光源,其发出的一条射到截面上A 点的光线恰好不从元件内射出。已知SA=R,光在真空中的传播
速度为c。下列说法正确的是( )
A.该光学元件的折射率n=√3
B.该光线从S 点发出到第一次回到S 点的时间t=4√3 R
c
C.改变光线的颜色,该光线一定不会从元件内射出
D.将光线改为与水平方向夹角45°方向入射,光线将从元件内射出
9.冰雕展上有一块边长为1 m 的立方体冰块,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,已知冰块的折射率为1.3。下列说法正确的是( )
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A.光在冰块中发生全反射的临界角为C,可知sin C<3
4
B.由灯直接发出的光照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1 m
10.(多选)(2024 广西卷)如图所示,S 为单色光源,S 发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜
反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S 在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。
设光源S 到平面镜和到光屏的距离分别为a 和l,a≪l,镜面与光屏垂直,单色光波长为λ。下列说法正
确的是( )
A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为l
2a
λ
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为l
a
λ
C.若将整套装置完全浸入折射率为n 的蔗糖溶液中,此时单色光的波长变为nλ
D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则该液体的折射
率为
l
2a Δ x
λ
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参考答案
作业14 光学
1.C
【解析】 光的全反射现象说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不
同的现象,不能因此确定光是横波还是纵波,故A 错误;干涉和衍射是所有波的特性,不能因此确
定光是横波还是纵波,故B、D 错误;光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直,即说明光
是横波,故C 正确。
2.B
【解析】 图甲,光信号在光导纤维中发生全反射,则内芯的折射率大于外套的折射率,A 错误;观
看3D 电影时需要佩戴特殊的眼镜,此过程利用了光的偏振现象,B 正确;图丙是双缝干涉图样,让
激光束通过一个狭缝,不可能观察到光屏上出现丙图所示的现象,C 错误;在图丁中,激光束沿液流
传播,若改用折射率更大的液体,光发生全反射时,临界角越小,光在液体中的路程更长,实验现象
更明显,D 错误。
3.B
【解析】 人正对茶壶观察,作出滤网最边缘的光路俯视图,如图所示,根据几何关系有sin α=
d2
2
d3
2
,sin θ=
d1
2
d3
2
,根据折射率的定义式有n=sin α
sinθ = d2
d1
≈1.33,故选B。
4.A
【解析】 彩虹是太阳光入射到水滴中发生折射时,不同色光偏折程度不同而形成的,即发生色散
而形成的,故A 正确;由光路图可知,光线射入水滴后a 光的偏折程度较大,则水滴对a 光的折射率
大于对b 光的折射率,根据全反射临界角公式sin C=1
n
可知,在水滴中a 光的临界角小于b 光的临
界角,故B 错误;根据v=c
n
可知,在水滴中,a 光的传播速度小于b 光的传播速度,故C 错误;由于水
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滴对a 光的折射率大于对b 光的折射率,则a 光的频率大于b 光的频率,a 光的波长小于b 光的波
长,根据Δx= L
d
λ,a、b 光分别通过同一双缝干涉装置,a 光的相邻亮条纹间距较小,故D 错误。
5.AD
【解析】 由题图可知,在同一浓度下,光通过酒精溶液的折射率更大,则光通过酒精溶液的偏折
程度大于通过氯化钠溶液的偏折程度,A 正确;光通过酒精溶液的折射率大于通过氯化钠溶液的
折射率,由光在介质中的传播速度公式v=c
n
可知,光在酒精溶液中传播的速度小于在氯化钠溶液
中传播的速度,B 错误;光从空气进入某种溶液介质会发生偏折,此时光从光疏介质进入光密介质,
不会发生全反射,C 错误;由于光在酒精溶液中传播的速度小于在氯化钠溶液中传播的速度,因此
光通过相同距离,在酒精溶液中的时间大于在氯化钠溶液中的时间,D 正确。
6.A
【解析】 由题知,C 的膨胀系数小于G 的膨胀系数,当温度升高时,G 增长的高度大于C 增长的
高度,则劈形空气层的厚度变大,且同一厚度的空气膜向劈尖移动,则条纹向左移动。故选A。
7.B
【解析】 光在介质中的传播速度为v=c
n
,根据题意,有Δr=cΔt,Δr=kλ,k=m+1,联立可得单色光在
真空中的波长λ= c Δt
m+1
。若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片,光由S1垂直穿过玻璃片传播到P
点与光由S2直接传播到P 点时间相等,则d
v - d
c
=Δt,解得玻璃片的厚度为d=c Δt
n-1
,故选B。
8.BD
【解析】 根据题意,结合几何关系可知,临界角C=60°,则该光学元件的折射率n=
1
sinC = 2√3
3
,
故A 错误;根据折射率与光速的关系有n=c
v
,根据几何关系可知,该光线从S 点发出到第一次回到
S 点的路程为x=6R,则该光线从S 点发出到第一次回到S 点的时间t= x
v = 4√3 R
c
,故B 正确;改变
光线的颜色,当光在该元件中的临界角大于60°时,该光线会从元件内射出,故C 错误;将光线改为
与水平方向夹角45°方向入射,根据几何关系可知,入射角等于45°,小于临界角60°,此时不能够发
生全反射,光线将从元件内射出,故D 正确。
9.C
【解析】 sin C=1
n =
1
1.3 = 10
13 > 3
4
,故A 错误;如图所示,在直角三角形ABO'中,由几何关系可知
BO'=√2
2
m,AO'=√(BO')
2+( AB)
2= √6
2
m,则sin α= BO'
AO' = √3
3 < 10
13
=sin C,所以由灯直接发出
的光照到冰块上表面时都能从上表面射出,而sin β= AB
AO' = √6
3 > 10
13
=sin C,所以由灯直接发出的
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光照到冰块四个侧面时不是都能从侧面射出,故B 错误,C 正确;实深是AB,视深为h,根据折射率
定义式结合几何关系可知AB
h
=n,可得h=10
13
m,故D 错误。
10.AD
【解析】 单色光源与其相对平面镜对称的像形成相干的两个单色光源,类似“双缝”,其间距
d=2a,光屏上相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距为l
2a
λ,选项A 正确,B 错误。将装置完全浸
入折射率为n 的蔗糖溶液中,v=λ1f,折射率n=c
v
,c=λf,则λ1= λ
n
,选项C 错误。若将整套装置完全浸
入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,有Δx= l
2a
λ2,得λ2=2a Δ x
l
,结合选
项C 分析,可知λ2= λ
n'
,所以n'=
l
2a Δ x
λ,选项D 正确。
