高三物理一轮复习必备精品光学doc高中物理

2022届高三物理一轮复习必备精品光学课标导航课程内容标准：1．通过实验，理解光的折射定律。2．测定材料的折射率。3．认识光的全反射现象。初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用。认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。4．观察光的干预、衍射和偏振现象。知道产生干预、衍射现象的条件。用双缝干预实验测定光的波长。5．了解激光的特性和应用。用激光观察全息照相。复习导航几何光学研究光的传播规律。光的直线传播、光的反射定律、光的折射定律是光传播的根本规律。平面镜成像、全反射、www.canpoint.cn棱镜的色散、偏移等现象是这些根本规律的应用，高考试题多是从分析、确定像的位置、性质、光线的传播方向、观察像或物的范围等方面，通过画光路图、计算等方式来考察学生对根本规律的理解和掌握。1．《考试说明》已明确指出,不要求www.canpoint.cn有关的全反射临界角的计算问题，光学所占分数比例由12%降为10%，对光学的要求稍有降低。因此今后的命题将主要考察反射定律与折射定律的应用。42/42\n2．近几年高考考察的重点是：折射角的计算和光路图，在各家考题中，光在棱镜中的光路的折射角的考察较多，考题的特点是：必须利用几何知识与方程求解，题型是选择题、作图题居多。第1课www.canpoint.cn时光的直线传播光的反射1、高考解读真题品析知识：平面镜成象特点例1．（09年全国卷Ⅰ）15.某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如以下图，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是www.canpoint.cnA．24mB．32mC．40mD．48m解析：此题考察平面镜成像从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,www.canpoint.cn第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.答案：B点特：像与物关于镜面对称热点关注知识点：确定平面镜成象观察范围www.canpoint.cnS例2。如以下图，画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。SS/MNPQ解析：先根据对称性作出人眼的像点S/，再根据光路可逆，设想S42/42\n处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的范围。图中画出了两条边缘光线。点评：（1）利用光路可逆原理（2www.canpoint.cn）利用平面镜成像的对称性2、知识网络考点1.光的直线传播1．光源发光是将其他形式的能转化为光能2．光的直线传播：（1）光在同一均匀介质中沿直线传播。如影、日食、月食、小孔成像等都是直线传播的例证。（2）光在真空中的传播速度为c=3.00×10m/s3．影（1）影分本影和半影。（2）点光源只能形本钱影。（3）本影的大小决定www.canpoint.cn于光源、物www.canpoint.cn体和光屏的相对位置考点2．光的反射1．反射现象：光射到两种介质的分界面处，有一局部返回原来介质的现象。2．反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角。3．反射光路是可逆的考点3．平面镜1．平面镜的作用：只改变光的传播方向，不改变光束的聚散性质www.canpoint.cn2．平面镜的成像特点：成正立的等大的虚像，物与像关于镜面对称。3．平面镜成像光路作图的技巧：先根据平面镜成像的特点，确定像的位置，再补画入射光线与反射光线。www.canpoint.cn42/42\n4．平面镜的视场问题：需借助边界光线作图。如有障碍物，还需画出障碍物的像，再借助边缘光线作图。3、复习方案根底过关重难点：影子运动性质的分析例3．一路灯距地面的高度为h，身高为l的人以速度匀速行走，如以下图（1）试证明人的头顶的影子作匀速运动；（2）求人影的长度随时间的变化率。解析：（1）设t=0时刻，人www.canpoint.cn位于路灯的正下方O处，在时刻t，人走到S处，根据题意有OS=①过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M为t时刻人头顶影子的位置，如以下图.OM为人头顶影子到O点的距离.ShOPM由几何关系，有②解①www.canpoint.cn②式得③42/42\n因OM与时间t成正比，故人头顶的影子作匀速运动.（2）由图可知，在时刻t，人影的长度为SM，由几何关系，有SM=OM－OS④由①③④式得www.canpoint.cn⑤可见影长SM与时间t成正比，所以影长随时间的变化率点评：此题由生活中的影子设景，以光的直线传播与人www.canpoint.cn匀速运动整合立意。根据光的直线传播规律，建立三角形的模型。运用数学上的平面几何知识解决物理问题，培养学生应用数学知识解决物理问题的能力典型例题：P1P2MNabABS例4．如图，AB表示一平面镜www.canpoint.cn，PP是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜），MN是屏，三者相互平行，屏MN上ab表示一条竖直的缝（即ab之间是透光的）。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置见图），可通过平面镜看到米尺的一局部刻度。试在此题的图上用三角板作图求出可看到的局部，并在PP上把这局部涂以标志。解析：　在遇到找“人眼观察范围”的题目时，采取“设人眼为光源，www.canpoint.cn求由它发射的光线经平面镜反射照亮范围www.canpoint.cn”的方法，这www.canpoint.cn其实是光路可逆思维的表达，但要注意这里屏既要遮入射光线又要遮有限范围内的反射光线，要充分认识到“ab”局部的窗口作用，此题是典型的视场问题设S为光源，它发出的光线经平面镜反射后，照射到米尺上的范围，由光路可逆知，即为人眼通过平面镜和狭缝ab看到的范围，光路图如18－2（a）。42/42\n假设正面求解如（b）P1P2MNabABSce眼的像的位置(a)P1P2MNabABS屏的像的位置尺的像的位置(b)点评：这道题运用了平面镜成像的对称性及光路的可逆性，通过作图解决了平面镜成像的视场问题，其中还得考虑障碍物对视场的约束。这样，才可正确、迅速地解决有关问题。www.canpoint.cn第2课时光的折射全反射真品分析知识点：折射定律例1．（08宁夏卷）（9分）一半径www.canpoint.cn为R的1/4球体放置在水平面上，www.canpoint.cn球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体外表上，折射入球体后再从竖直外表射出，如以下图。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角q。www.canpoint.cn解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平外表的垂线，垂足为B。依题意，∠COB=α。又由△OBC知sinα=①设光线在C点的折射角为β，由折射定律得www.canpoint.cn②由①②式得42/42\n③由几何关系知，光线在球体的竖直外表上的入射角γ(见图)为30°。由折射定律得⑤因此www.canpoint.cn解得点评：此题考察几何光学知识，通过画光路图，根据折射定律，由几何关系列式求解。热点关注知识点：折射、全反射www.canpoint.cn例2．（09年全国卷Ⅱ）21.一玻璃砖横截面如以下图，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。www.canpoint.cnP为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。假设一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，那么（）A.从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区，其宽度等于ACwww.canpoint.cn边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大42/42\n解析：.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o>临界角,www.canpoint.cn所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。答案：BD点评：此题考察光的折射和全反射。当光线由光密介质射向光疏介质入射角大于或等于临界角时，将会发生全反射2、知识网络考点1.光的折射www.canpoint.cn1．光的折射：光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均匀介质中传播时，方向发生偏折的现象叫做光的折射。2．折射率n：折射率是表示在两均匀介质中光速度比值的物理量，光从真空射入介质时，n=，叫该介质的折射率（绝对折射率）。同一介质对不同频率的光具有不同的折射率，说明折射率不仅与介质有关，还与光的频率www.canpoint.cn有关，在可见光为透明的介质内，折射率随光的频率的增大而增大。3．光密介质和光疏介质任何介质的折射率都大于，折射率越大，光在其中传播的速度就越小，两种介质相比较，折射率大的介质叫光密介质，折射率小的介质叫光疏介质4．折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居在法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。即：=nwww.canpoint.cn5．折射光路是可逆的42/42\n6．折射率与光速及波长的关系：当光从真空进入介质时，频率不变，速度、波长均减小。公式：v=λf考点2．全反射1．全反射：光从光密介质射入光疏介质，当入射角大于（或等于）某一角度时，折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。2．产生条件：①光从光密介质射入光疏介质②入射角大于（或等于）临界角3．临界角：折射角等于90（或折射光线恰好消失）时的入射角叫临界角。公式：sinC=www.canpoint.cn(C为临界角)4．全反射现象的应用：①光导纤维②全反射棱镜全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过屡次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。考点3。光的色散www.canpoint.cn1．三棱镜―横截面为三角形的三棱柱透明体称三棱镜。2．三棱镜对光线的作用：①光密三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向底面偏折。②光疏三棱镜：当光线从一侧面射入，从另一侧面射出时，光线两次均向顶角偏折。42/42\n③全反射棱镜（等腰直角棱镜www.canpoint.cn）：当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出。当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出。3．三棱镜成像：当物体发出的光线从三棱镜的一侧面射入，从另一侧面射出时，逆着出射光线可以看到物体的www.canpoint.cn虚像。4．光的色散白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光束。由七色光组成的光带叫做光谱。这种现象叫做光的色散。色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或同一介质对不同色光的折射率不同而引起的。注：（1）光的频率（颜色）由光源决定，与介质无关；（2）同一介质中，频率越大的光折射率越大；（3）www.canpoint.cnn=c/v。正确应用以上几点就能准确地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、折射光线的偏折程度等问题。3、复习方案根底过关重难点：折射定律的解题策略123456789ABCACB例3．　（2022·江苏理综·22）如图18－7所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中（）42/42\nA．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能C．7、8、9（彼此www.canpoint.cn平行）中的任一条都有可能D．只能是4、6中的某一条解析：玻璃狭缝中透明介质可能折射率n>n也可能n<n，还可能n=n。介质狭缝可看成是两面平行的介质板，根据折射定律及平行玻璃砖的光学特点（入射光线平行于出射光线），可判断4、5、6都有可能。答案：　Bwww.canpoint.cn点评：　未知透明介质与玻璃相比，可能是光密介质也可能是光疏介质，还有可能就是与玻璃折射率相同另一介质，思考时www.canpoint.cn要全面不能漏掉n相同的情况；另外利用两面平行玻璃砖的光学特性（入射光线平行与出射光线，但有侧移），也是解题的一条比较快的途径。典型例题：例4．某三棱镜的横截面为一直角三角形，如以下图，∠A=90°，∠B=30°，∠C=60°，棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB面和AC面折射后出射。（1）求出出射光线和入射光线延长线的夹角δ。（2）为使上述入射光线能从AC面出射，折射率n的最大值为多少？解析：（1）设光在AB面上入射角为，折射角为，在AC面上入射角为α，折射角为β。由光的折射定律有而，可得42/42\n又，故www.canpoint.cn由光的折射定律，得∴夹角（2）要使光从AC面出射，应有＜1即www.canpoint.cn＜1解得＜点评：光的反射和折射俗称几何光学，此题的解题过程充分表达了这一点：如：的推算，的来由，的得出，无一不是几何知识的应用。第3课www.canpoint.cn时光的干预、衍射、和偏振1、高考解读真题品析知识：干预条纹间距规律例1．（09年上www.canpoint.cn海物理）10．如图为双缝干预的实验示意图，假设要使干预条纹的间距变大可改用长更___________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增大、减小）。42/42\n解析：依据双缝干预条纹间距规律，可知要使干预条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，www.canpoint.cn应将增大双缝与屏之间的距离L。答案：长，增大。点评：对同一装置，干预条纹间距与波长成正比热点关注知识：光的干预的应用例2。（09年福建卷）13.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，以下说法正确的选项是A.用透明的标准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www.canpoint.cn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解析：用透明的标准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折射形成的色散现象，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对。答案：D点评：掌握各种物理现象形成的原理www.canpoint.cn2、知识网络考点1.光的干预.1．光的干预现象：在相干光叠加区域，有的位置光强度始终增强，有的位置光强度始减弱，出现光强度随这间重新分布的现象。42/42\n2．光的相干条件：两束光的频率相同，振动方向相同，在叠加区域相位差恒定3．杨氏双缝干预实验（必须是相干光源）.①产生双缝干预的条件：www.canpoint.cn，且振动情况完全相同.②缝产生的光相当于光源的作用.③产生亮暗条件是（亮），（暗）两条亮纹或暗纹之间的距离④=www.canpoint.cn⑤条纹间距是相等的，0级亮纹与1级亮纹，1级亮纹与2级亮纹都相差一个波长，而相邻级的暗纹之间相差半个波长.其实第n级就相当于波长的几倍.4．薄膜干预：两个相干光源是薄膜的两条反射光产生的现象.①单色平行光照楔形薄膜时呈现明暗相间条纹.[因为d的不同造成的不同，因此有此d可能就使为波长整数倍，有的d可能使为半波长奇数倍，而呈现明暗相间条纹]②用复色光照射时，那么出现www.canpoint.cn彩色条纹.[用白光作光源时，由于不同色光波长不同，在某一厚度d处只能是某一种色光相强而成为这种色光的亮条纹，旁边另一厚度处只能是另一种色光强而成为另一色光的亮条纹，这样在不同厚度d处，为不同波长的色光的亮条纹，从而形成彩色条纹]③增透膜是干预的应用之一，由于“增透”只使两反射光相消，一定的d只能使一定的波长42/42\n的光相消，我们常见的涂有增透膜的光学元件，是在自然光条件下增透，通常控制增透膜的厚度，使它对黄、绿光满足“增透”，而其他色光（红、橙、蓝、靛、紫）不能满足“增透”.因此从入射光方向看上去呈现其他色光形成的淡紫色.④薄膜干预应www.canpoint.cn用之二是检查平面是否平整.考点2.光的衍射1．现象：光绕过障碍物的现象。2．意义：光的衍射现象进一步说明光是波。3．条件：从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象，其条件是阻碍物（或孔）的尺寸与光波可比（接近光波长或小于光波长）。4．单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“有明有暗，明暗相间”的衍射条纹，与双缝干预的干预条纹www.canpoint.cn不同的是：干预条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮。5．泊松亮斑：1818年法国物理学家菲涅耳提出光的波动理论；数学家泊松推算出在圆板阴影的中心应有一个亮斑（即著名的泊松亮斑），后被实验证实，即说明泊松亮斑是由光的衍射形成。）6．应用：用衍射光栅测定光波波长注：①光的干预和光的衍射都说明光具有波动性.②光波衍射中有干预；干预中有衍射.考点3．光的偏振现象1．光是横波，是电磁波，场强E和磁感强度B的振动方向均与波传播的方向垂直．所以光有偏振现象．2．自然光：在光波传www.canpoint.cn播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都_______的光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．342/42\n．偏振光：在光波传播方向的垂直平面内，只有沿着一个特定的方向振动的光．如自然光经一偏振片作用后的光，再如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为900时)，反射光线和折射光线是光振动方向互www.canpoint.cn相垂直的偏振光．4．应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等．光的衍射—单缝衍射实验.考点4。激光的特点1．激光是一种人工产生的相干光.2．激光的平行度非常好.3．激光的亮度高.注意：激光只www.canpoint.cn是某种特定波长的光，而白炽灯光是有一切波长的光.4．广泛应用：⑴产生明显的干预图象(频率单一相干性好)．⑵利用激光通过光导纤维实现通讯(利用相于性好进展“调制”)．⑶激光雷达测距测速(平行度好，结合多普勒效应)．⑷VCD、CD唱机，电脑光驱(平行度好)．⑸医学上“激光刀”(光强度大)．⑹受控核聚变(光强大、能量集中)．3、复习方案根底过关重难点：光的干预条件例3．在双缝干预实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干预条纹．假设在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另www.canpoint.cn一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时()．A．只有红色和绿色的双缝干预条纹，其他颜色的双缝干预条纹消失B．红色和绿色的双缝干预条纹消失，其他颜色的干预条纹依然存在　C．任何颜色的双缝干预条纹都不存在，但屏上仍有光亮42/42\n　D．屏上无任何光亮www.canpoint.cn解析：两列光波发生干预的条件之一是频率相同，利用双缝将一束光分成能够发生干预的两束光，在光屏上形成干预条纹，但分别用绿滤光片和红滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不同，不能发生干预.因此屏上不会存在双缝干预条纹,所以选C.答案：选C点评：此题易选A，其原因是未注意两列光能产生干预的条件。典型例题：www.canpoint.cn例4． 1801年，托马斯·杨用双缝干预实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干预的结果（称洛埃镜实验）。    (1)洛埃镜实验的根本装置如图3(a)所示，S为单色光源，M为一平面镜。试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经www.canpoint.cn平面镜反射后的光与S直接发出的光在光屏上相交的区域。    (2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干预条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离Δx的表达式。         解析：　(1)见图(b)。(2)由双缝干预相邻亮纹（或www.canpoint.cn暗纹）间距离公式：。    根据平面镜成像的对称性得d=2a，    所以。    点评：　杨氏双缝干预是光的波动性的有力证据，要牢记干预现象中相邻两亮纹（或暗纹）间距离相等，条www.canpoint.cn纹间距的计算式，并理解各个字母所代表物理量的物理含义。42/42\n第4课时测定玻璃的折射率1、高考解读真题品析知识：测定玻璃的折射率例1．某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一www.canpoint.cn与玻璃圆柱同半径的圆，圆心为0，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰好在一条直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上得到如图3-91所示，在图中画出：①沿P1、P2连线方向的入射线通过圆形玻璃后的传播方向；②光线在玻璃内的传播方向；③在光线的入射点www.canpoint.cn作法线，标出入射角α和折射角β；④写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。解析：1．能根据该同学的记录测定玻璃的折射率，如图3-92所示，设人射角∠DON=α，折射角∠O’ON’=β，由折射定律得：2．其中③、④、⑤有错误或不要；在③中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界限；在④中入射角要取00以外的五组数据；在⑤中大头针要竖www.canpoint.cn直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上；42/42\n3．肯定插错了的同学是乙，测量缔果最准确的是丁4．偏小5．如图3-93；玻璃折射率。点评：准确画出光路图，搞清其原理，这类题就不难解决了热点关注知识：利用插针法测定玻璃的折射率例2．利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：MNAP1P2BO在白纸上做一直www.canpoint.cn线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，使它的直边与直线MN对齐，把半圆的边缘描在纸上。在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率www.canpoint.cn。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。www.canpoint.cn（1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上插P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_________________，他应该采取的措施是_____________。（2）为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插___枚大头针。42/42\n（3）请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的大概位置，并用“×”表示，做出光路图。解析：⑴光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后到达圆弧面上的入射角大于临界角www.canpoint.cn，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，向上移动半圆柱形玻璃砖，使到达圆弧面上的光线的入射角小于临界角⑵1⑶光路图如图（光在圆弧面上D点发生折射，法线为OD直线）入射角i和折射角rwww.canpoint.cn点评：由光密到光疏，有可能要发生全反射现象2、知识网络1．实验目的测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时入射角和折射角确实定方法。2．实验原理如图3-80所www.canpoint.cn示，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O’B，确定出O’点，画出折射光线00’，然后测量出角α和β，根据计算玻璃的折射率。3．实验器材白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。4．实验步骤及调整安装(1)将白纸用图钉按在绘图板上。42/42\n(2)在白纸上画出一条直线aa’作为界面(线)，过aa’上的www.canpoint.cn一点O画出界面的法线NN’，并画一条线段AO作为入射光线。(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa’对齐，画出玻璃砖的另一边NN’(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针Pl、P2的像，调整视线方向，直到P2档住P1的像。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3档住Pl、P2的像，P4档住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O’B，与bb’交于0’，直线0’B就代表了沿AO方向入射的光线www.canpoint.cn通过玻璃砖后的传播方向。(6)连接00’，入射角a=∠AON，折射角β=∠O'ON’。用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。(7)用上述方法分别求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中。(8)算出不同入射角时的比值面，最后求出在www.canpoint.cn几次实验中所测面的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值。5．本卷须知42/42\n(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P2与O点之间、P3与P4之间、P3与0’之间距离要稍www.canpoint.cn大一些。(2)入射角a应适当大一些，以减小测量角度的误差。但入射角不宜太大，也不宜太小。(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面。更不能用玻璃砖界面代替直尺画界限。(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。假设宽度太小，那么测量误差较大。6．数据处理及误差分析此实验是通www.canpoint.cn过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中求玻璃的折射率。除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：处理方式(1)：在找到人射光线和折射光线以后，以入射点0为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与00’(或00’的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NNl作垂线，交NN’于C’、D’，用直尺量www.canpoint.cn出CC’和DD’的长。如图3-81所示。由于，而CO=DO所以折射率42/42\n重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值：处理方www.canpoint.cnwww.canpoint.cn式(2)：根据折射定律可得因此有在屡次改变入射角、测量相对应的入射www.canpoint.cn角和折射角正弦值根底上，以sina值为横坐标、以sinβ值为纵坐标，建立直角坐标系。如图3-82所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率，设斜率为k，那么。故玻璃砖折射率3、复习方案根底过关：重难点：实验中的误差分析例3．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：www.canpoint.cn(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa’和bb’后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa’方向平移了少许，如图3-84所示。那么他测出的折射率值将_____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)；42/42\n(2)乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa’、bb’间距画得比玻璃砖宽度大些，如图3-85所示，那么他测得折射率_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。解析：(1)如图3-86所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变。(2)如图3-www.canpoint.cn87所示，乙同学利用插针法确定www.canpoint.cn人射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小。点评：要分析误差的大小，关键要分析误差的来源。弄清在测量过程中，入射角和折射角的测量是偏大了还是偏小了。典型例题：例4．某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个www.canpoint.cn光学面aa’与bb’不平行，如图3-83所示。那么：A．P1P2与P3P4两条直线平行B．P1P2与P3P4两条直线不平行42/42\nC．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响解析：如图3-83所示．在光线由绷’面进入玻璃砖的偏折现象中：由折射定律在光线由bb’射出玻璃砖的现象中，同理假设aa’与bb’平行，那么i=β，因此α=γ。此时入射光线AO与出射光线O’B平行。假设aa’与bb’不平行，那么i≠β，因此α≠γ。此时入射光线AO与出射光线O’B不平行。选项B正确。在具体测定折射率时，要求实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值应不受aa’与bb’是否平www.canpoint.cn行的影响，选项D正确。答案：B、D点评：(1)入射光线与出射光线是否平行，取决于玻璃砖两界面aa’与bb’是否平行。(2)利www.canpoint.cn用插针法确定光的入射点和出射点，从而确定入射光线和折射光线。此方法可适合应用平行玻璃砖、棱镜、圆柱形玻璃体等。第5课时光学单元测试1． lSAhxvt如以下图，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。现将小球从A42/42\n点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是（）A.匀速直线运动www.canpoint.cnB.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动2．如以下图，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到水平面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光电管将光讯号转换为电讯号，电讯号输入控制系统来控制液面的高度，假设发现光点在屏上向右移动了△s距离，即射到点，那么液面的高度变化是（）A.液面降低B.液面升高C.液面降低www.canpoint.cnD.液面升高3．从桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如以下图，有一半径为r的圆柱形平行光速垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1．5，那么光束在桌面上形www.canpoint.cn成的光斑半径为（　）　　A．r 　　B．1．5r 　　C．2r 　　D．2．5r4．海面下的潜艇Q为了与海面上的指挥船www.canpoint.cnP保持联系，潜艇Q发出的红外线信号1和紫外线信号242/42\n沿图示路线传播，到达指挥船P。以下传播路线的图示中可能正确的选项是()5（09年天津卷）7.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，那么两种光（）A.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B.以相同的入射角从www.canpoint.cn空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D.用同一装置进展双缝干预实验，蓝光的相邻条纹间距较大6．下述哪些现象不是由于全反射造成的（）A、露水珠在阳光照射下格外明亮；B、用光导纤维传送光信号；C、海市蜃楼；D、水中的气泡看起来格外明亮。7．（09年四川卷）21.如以下图，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝rwww.canpoint.cn。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，假设真空中的光速为c，那么（）A.n可能为B.n可能为2C.t可能为D.t可能为真空介质ab8．a、b两种单色www.canpoint.cn光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如以下图，那么以下表达正确的选项是()42/42\nA．a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角B．通过同一双缝干预装置，a光的干预条纹间距比b光的宽C．在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度D．在该介质中a光www.canpoint.cn的波长小于b光的波长9．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可看见一个透光的圆形平面，假设发现透光圆面的半径匀速增大，那么光源的运动是：（）A.加速上升B.加速www.canpoint.cn下降C.匀速上升D.匀速下降10．如以下图，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如以下图，下面说法中正确的选项是（）A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左外表发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右外表发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左外表发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右外表发生全反射11．如以下图，两束频率不同的光束A和B分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖，出射光线都是沿OP方向，下面说法正确的选项是()A．www.canpoint.cnA穿过玻璃砖所需的时间较长；B．光由玻璃射向空气发生全反射时，A的临界角小；C．B光的频率比A光的频率大；D．B在玻璃中的传播速度大。C·PABQ·12．一个等腰直角三棱镜的截面如以下图，一细束绿光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB42/42\n（图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束蓝光沿同样的路径从P点射入三棱镜，那么从BC面射出的光线是（）A．仍从Q点射出，出射光线平行于ABB．仍从Q点射出，出射光线不平行于ABC．可能从点射出，www.canpoint.cn出射光线平行于ABD．可能从点射出，出射光线平行于AB13．如以下图，在折射率大于玻璃折射率的透明液体中，水平放置着一个长方体玻璃砖.在竖直平面内有两束光线，相互平行且相距为d，斜射到长方体的www.canpoint.cn上外表上，折射后直接射到下外表，然后射出.已知图中a为红光、b为紫光，那么（）A．两出射光线仍平行，距离大于dB．两出射光线仍平行，距离等于dC．两出射光线仍平行，距离小于dD．两出射光线不再平行14．如以下图，AB为一块透明的光学材料左侧的端面。建立直角坐标系如图，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小。现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部，那么该光www.canpoint.cn线在该材料内部可能的光路是以以下图中的哪一个（）yaθxoAByxoyxoyxoyxoA.B.C.D.θ115．如以下图，用透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上外表射入的光线可能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足　　　　42/42\nA.折射率必须大于B.折射率必须小于C.折射率可取大于1的www.canpoint.cn任意值D.无论折射率是多大都不可能16．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信效劳。目前，我国正在大力建立高质量的宽带光纤通信网络。以下说法正确的选项是（）Ａ．光纤通信利用光作为载体来传播信息Ｂ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理Ｃ．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理Ｄ．目前广泛www.canpoint.cn应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝17．在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到()A．黑白相间的直条纹B．黑白相间的弧形条纹C．彩色的直条纹D．彩色的弧www.canpoint.cn形条纹18.以下关于光在传播中所出现的现象解释正确的选项是()A．面积较大的光源将使物体在光屏上的影子模糊不清，是由于光的衍射造成的B．凸透镜把阳光www.canpoint.cn会聚成边缘带彩色的光斑，“彩色边缘”是由于光的色散造成的C．照相机镜头在阳光下看上去呈淡紫色，是由于光的干预造成的D．透过尼龙纱布看日光灯，看到比沙巾中孔大的彩色网格，是由于衍射造成的19．如以下图为单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是（　）20．以下关于波的表达中正确的选项是（）42/42\nA．光的偏振现象说明光是一种横波B．超声波可以在真空中传播C．光导纤维是应用了光的全反射现象，无影灯主要是应用了光的衍射D．天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象21．在光学仪器中，www.canpoint.cn为了减少在光学元件(透镜、棱镜等)外表上的反射损失，可在光学元件外表涂上一层增透膜，利用薄膜的相消干预来减少反射光，如果照相机镜头所镀薄膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它能使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中波长λ为（）www.canpoint.cnA．d／4B．nd/4C．4dD．4nd22．一细光束中包含有红和蓝两种单色光，由真空中以不等于Oº的相同入射角照射到透明的平板玻璃上外表，透过玻璃板后，又射出到真空中，那么以下说法中正确的选项是（）A．进入玻璃板的光线从玻璃板的下外表射出时，红光和蓝光的折射角不同B．红光在真空中的波长与www.canpoint.cn在玻璃中的波长之比，小于蓝光在真空中的波长与在玻璃中的波长之比C．无论红光或蓝光，由真空射入玻璃后，其速度都变小，所以光子的能量都变小D．红光在玻璃板中所经历的路程比蓝光的短23．如以下图，一束白光通过玻璃镜发生色散现象，以下说法中正确的选项是（）A．红光的偏折最大，紫光的偏折最小B．红光的偏折最小，紫光的偏折最大42/42\nC．玻璃对红光的偏折率比紫光大D．玻璃中紫光的传播速度比红光大24．技术是在1960年发www.canpoint.cn明的。激光被誉为神奇的光，关于激光的应用以下说法正确的选项是（）A．激光应用于光纤通讯，是因为它的单色性好，是相干光，利于调制B．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响D．能利用激光测量地面到月球外表的距离，是因为激光通过地球大气www.canpoint.cn不会发生折射PONM25．英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干预现象。右图为实验装置简图，M为竖直线光www.canpoint.cn源(长直灯丝钠灯)、N和O均为有狭缝的遮光屏、P为像屏。现有四种不同带有狭缝的遮光屏，实验时的正确选择是（）4321A．N应选1，O应选2。B．N应选3，O应选4。C．N应选1，O应选4。B．N应选3，O应选2。26．以下关于光的认识，正确的选项是（）A．光的干预和衍射不仅说明了光具有波动性，还说明了光是横波B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度42/42\nC．爱因斯坦提出的光子说否认了光的波动说D．全息照片往往用激光www.canpoint.cn来拍摄，主要是利用了激光的相干性出进BA27．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干预监测矿井瓦斯的仪器，原理如图13所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干预条纹，就能够监测瓦斯浓度。以下说法正确的选项是（）A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，www.canpoint.cn不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干预条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干预条纹www.canpoint.cn28．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干预原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当与双缝干预实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔△t的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔△t、双缝到屏之距离以及相邻两条亮纹间距△x。假设所用的激光波长为，那么该实验确定物体运动速度的表达式是（）A.v=B.v=C.v=D.v=29．沙尘暴是由于土地沙www.canpoint.cn化而引起的一种恶劣的气候现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下()A．只有波长较短的一局部光容易发生衍射才能到达地面42/42\nB．只有波长较长的一局部光容易发生衍射才能到达地面C．只有频率较大的一局部光容易发生衍射才能到达地面D．只有能量较小的光子容易发生衍射才能到达地面30．劈尖干预是一种薄膜干预www.canpoint.cn，其装置如图1所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃外表之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干预条纹如图2所示。干预条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹和www.canpoint.cn暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现假设在图1装置中抽去一张纸片，那么当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上下观察到的干预条纹将（）A．变疏B．变密C．不变D．消失31．（1）在用插针法测定www.canpoint.cn玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。a′abb′a′abb′a′abb′①②③COMNABDP1P342/42\n那么甲同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“不变”）乙同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“不变”）丙同学测得的折射率与真实值相比。（2）如以下图，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线局部）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接Owww.canpoint.cnP3．图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．①设AB的长度为l1，www.canpoint.cnAO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量，那么玻璃砖的折射率可表示为．www.canpoint.cn②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．32．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如以下图，激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮线．www.canpoint.cn(1）这个现象说明激光具有性．(2）某同学在做“用双缝干预测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图甲所示，游标卡尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时如图乙所示，游标卡尺的读数如图丁所示．已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为42/42\n1m，那么图丙中游标卡尺的示数为mm．图丁www.canpoint.cn中游标卡尺的示数为mm.实验时测量多条干预条纹宽度的目的是，所测光波的波长为m.（保存两位有效数字）(3）如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两条纹的距离将。33．www.canpoint.cn玻璃棱镜ABCD可以看成是由如以下图的ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成，一束从AD面人射的光线在棱镜中的折射光线ab与AD面的夹角α＝60°，已知光在真空的速度c＝3×l08m/s，玻璃的折射率n＝1.5．求：(1)这束人射光线的人射角多大？（用反三角函数表示）(2)光在棱镜中的传播速度多大？(3)该束光线www.canpoint.cn第一次从CD面出射时的折射角以及此出射光线的偏向角（射出棱镜的光线与射入棱镜的光线之间的夹角）多大？（解题过程要画出解题所需的完整光路图）34．如以下图的圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L=2H，在圆心正上方高度h处有www.canpoint.cn一点光源S，要使人从液体外表上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，h应该满足什么条件？42/42\n35．如以下图，游泳池宽度L=15m，水面离岸边的高度为0.5m，在左岸边一标杆上装有一A灯，A灯距地面高0.5mwww.canpoint.cn，在右岸边站立着一个人，E点为人眼的位置，人眼距地面离1.5m，假设此人发现A灯经水反射所www.canpoint.cn成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，那么B灯在水面下多深处？(B灯在图中未画出）HH/2L36．如以下图www.canpoint.cn，巡查员站立于一空的贮液池边检查池角处出液口的平安情况。已知池宽为L，照明灯到池底的距离为H。假设保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为H/2时www.canpoint.cn，池底的光斑距离出液口L/4。⑴试求当液面高为2H/3时，池底的光斑到出液口的距离x；⑵控控制出液口缓慢地排出液体，使液面以vA的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率vA’。37．有一台发出细光束的激光器装在小www.canpoint.cn转台M上，转台以恒定的角速度转动，使激光束在竖直平面内扫描，小转台M位于液体池的底部，池的深度为3m，宽度足够大，如以下图。在小转台M的正www.canpoint.cn上方，有固定在竖直平面内的圆弧形显示屏，圆心位于小转台M处，圆弧的圆www.canpoint.cn心角为120°，半径为R=10m，C点是圆弧AB的中点，C与M的连线位于竖直线上。池中没有液体时，激光束从A扫描到B所需的最短时间t1=2s，当池中装满某种液体时，激光束从A扫描到B所需的最短时间t2=1s，求液体的折射率。MABCDEFαABCD•S38．如以下图，矩形ABCD为长方体水池横截面，宽度m，高m，水池里www.canpoint.cn装有高度为m、折射率为的某种液体，在42/42\n水池底部水平放置宽度m的平面镜，水池左壁高m处有一点光源S，在其正上方放有一长等于水池宽度的标尺AB，S上方有小挡板，使光源发出的光不能直接射到液面，不考虑光在水池面上的反射，求在此横截面上标www.canpoint.cn尺上被照亮的长度和液面上能射出光线局部的长度。39．如以下图，AOB是由某种透明物质制成的1/4圆柱体横截面（O为圆心），折射率为。今www.canpoint.cn有一束平行光以45o的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一局部不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光www.canpoint.cn线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求圆柱AB面上能射出光线的局部占AB外表的几分之几？40．如以下图，一等腰直角www.canpoint.cn棱镜，放在真空中，AB=AC=d．在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC射出时，出射光线偏离入射光线的www.canpoint.cn偏向角为30°，假设测得此光线传播的光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等，那么点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离是多少？www.canpoint.cn41．（09年海南物理）18．模块3-4试题（I）（5分）如图，一透明半圆柱体折射率为，半径为R、长为L。一平行光束www.canpoint.cn从半圆柱体的矩形外表垂直射入，从局部柱面有光线射出。球该局部柱面的面积S。光学单元测试答案1．A2．D3．C4．A5．C6．A7．AB8．BC9．D10．C11．C12．C13．B14．D15．B16．AD17．C18．BCD19．A20．AD21．D22．B23．B24．AB25．A26．D27．BC28．www.canpoint.cnB29．BD30．A42/42\n31．（1）偏小、不变、可能偏www.canpoint.cn大，可能偏小，可能不变。（2）答案：①和②偏大32．（1）相干(2)11.416.7www.canpoint.cn减小测量的偶然误差（或提高实验的准确度）6.6×10-7m(3）变小33．(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r，r＝30°根据n＝www.canpoint.cn　得sini＝nsinr＝1.5×sin30°=0.75，i＝arcsin0.75(2)根据n=　得www.canpoint.cn＝2×108m/s　(3)光路如以下图　　　ab光线在AB面的人射角为45°　设玻璃的临界角为C，那么sinC＝＝＝0.67　sin45°＞0.67，因此光线ab在AB面会发生全反射　　光线在CD面的入射角r′＝r＝30°　　根据n＝，光线在CD面的出射光线与法线的夹角i′＝i＝arcsin0.75图中δ为所求的偏向角，从图中几何关系可知ΔNFM和ΔNGH有两个角相等，所以第三个角一定相等，所以∠FMN＝∠FGH＝90°δ＝90°　　34．点光源S通过平面镜所成像为S'，如以下图，要使人从液体外表上任意位42/42\n置处能够观察到点www.canpoint.cn光源S发出的光，即相当于像S'发出的光，那么入射角i≤,为全反射临界角，有，tani=(L/2)/(H+h)≤tan,L=2H,得到h≥(－1)H,www.canpoint.cn正确结果是H>h≥(－1)H.35．如以下图，设水面为CF,A到水面点C的距离为L1，B灯与水面点C之间的距离为L2，人眼到水面上点F之间的距离为L3，点C、D之间的距离为L4,由A灯光的反射得www.canpoint.cn得L4=5m.对B灯光的折射过程，有，解得：L2=4.35m．即灯在水面下4.35mwww.canpoint.cn深处．36．解：（1）由几何关系知由题意知当液面高度变化，折射角r不变，www.canpoint.cn①式即42/42\n②代入③得www.canpoint.cn（2）37．37．（2分）m，（1分）（1分）v，（2分）（2分）38．解：S发www.canpoint.cn出的临界光线光路如以下图，由几何关系有ABCD•S•P①根据折射定律有②由①②解得www.canpoint.cn此横截面上标尺上被照亮的长度代入数据得m设此液体的临界角为θ，那么所示www.canpoint.cn那么液面上能射出光线局部的长度www.canpoint.cn代入数据得m=2.2m39．解：从O点射入的光线，折射角为r,根据折射定律，有：解得：r=30°从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C，有：sinC=42/42\n代入数据得：Cwww.canpoint.cn=45°ΔPQO中∠α=180°－90°－C－r=15°所以能射出的光线区域对应的圆心角β=90°－α－r=45°能射出光线的局部占AB面的比例为40．解析：光线在www.canpoint.cnAB面上折射时有sin60°=nsinα，在BC面上出射时，nsinβ=nsinγ由几何关系，α+β=90°，δ=(60°－α)+(γ－β)=30°联立解得，α=β=45°，γ=60°，所以n=sin60°/sin45°=/2光在棱镜中的路程，光在棱镜中光速设垂直距离为L，www.canpoint.cn，所以41．半圆柱体的横截面如以下图，为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律www.canpoint.cn有式中，为全反射临界角。由几何关系得②www.canpoint.cn③代入题所给条件得④42/42