第十四章-光学.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第十四章-光学.精品文档.第十九章 光的传播和性质几何光学练习题 “几何光学”练习题1.一人从街上路灯正下方经过，看到自己头部的影子正好在自己的脚下，如果此人以不变的速度朝前行走，则他头部的影子相对于地面的运动情况应该是：（A）A匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动Av0 S SSS2.如图所示，一小球紧靠着点光源S前方，水平向左以v0速度平抛，恰好落在墙角A处，点光源S距竖直墙L，球在墙上形成影子，试分析影子的运动情况并求出影子的速度.3.画出下图中从点光源S发出的光线经平面镜MN反射后，过P点的反射线.

2、MSNPMBNCA4.如图所示，A为观察者的眼睛，BC为障碍物，MN为平面镜.三者的位置保持不变.请画图标明A通过平面镜能看到障碍物后面的区域.NM A5.MN为一平面镜,A为一物体,用作图法确定A在平面镜中的像A以及眼睛能观察到A的区域,并写出作图步骤. 300SOV6.一个点光源S放在平面前,如图所示,镜面与水平面成300角,若点光源不动,平面镜以速度v沿水平OS方向向点光源S平移，则点光源S的像S的移动速度为 .7.一个半径为5m的圆形蓄水池装满水，水面与地面相平，在池的中心上空离水面3m处吊着一盏灯.求一个身高1.8m的人可以离开水池边缘多远的距离还能看到灯在水中的像？（3m）8.一个

3、三棱镜的顶角为300，当一条光线从它的一个侧面AB垂直入射时，从另一个侧面AC射出，测得出射光线的方向相对于入射光线向棱镜底面偏折300，如图所示，据此可知，该三棱镜的折射率为，光在该棱镜中的传播速度为.9.如图所示，一根直杆AB部分插入装满某种液体的圆柱形容器中，眼睛从从容器边缘D往下看去，发现A端经水面反射形成的虚像恰好与B重合，测得杆浸入水中的部分长度BC=6.5cm，露出水面部分AC=3cm.已知容器截面直接CD=5cm，试求液体的折射率.ABA/(B/)CDi2ir解：人眼看到A端的像A/是A发出的光线经水面反射后而形成的虚像，看到B端的像B/是B发出的光线经水面和空气界面折射形成的

4、虚像.由折射定律得：所以代入已知数据得n=1.41SALdB10.在折射率为n，厚度为d的平行玻璃板上方的空气中有一个点光源S，从S发出的光线SA以角度入射到玻璃板上表面，经过玻璃后从下表面射出，如图所示。若沿此线传播的光从光源到玻璃上表面的传播时间与在玻璃中的传播时间相等，点光源S到玻璃上表面的垂直距离L应是多少？ 解：设光线在玻璃中的折射角为，则光线从S到玻璃板上表明的传播距离：SAL/cos 传播时间：光线在玻璃板中的传播距离：AB=d/cos传播时间： 据题意有：t=t/ ,即 由折射定律得：sin=nsin 所以cos= 解得：11.一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面，则下列

5、说法正确的是（BCD）A.当入射角大于450时会发生全反射B.无论入射角多大，折射角都不会超过450C.入射角为450时，折射角为300D.当入射角为arctan时，反射光线跟折射光线恰好垂直12.水的折射率为4/3，当在水面下2m深处放一强光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是下沉？（4.54m，下沉）rCdRn13.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面，紧贴着一个半径为r的圆形发光面，为了在玻璃板的上方看不到发光面，可在玻璃板的上表面贴一张纸片，所贴纸片的最小面积为多大？CBA30014.如图所示，一条光线从空气垂直射到棱镜的界面AB上，棱镜的

6、折射率为 CBA300这条光线离开棱镜时与界面的夹角为：（BD）A. 300 B. 450C. 600 D. 90015.为了从军事工事内部观察外界目标，在工事壁上开一长方形孔，设工事壁厚d=34.64cm，孔的宽度l=20cm，孔内嵌入折射率n=的玻璃砖.试问：（1）嵌入玻璃砖后，内部人员观察到外界的视野有多大张角？（1200）（2）要使外界1800范围内的物体全部被观察到，应嵌折射率为多大的玻璃砖？（2）16.如图所示，光从玻璃棒的左端面射入，若要使光线全部从右端面射出，那么，玻璃棒的折射率至少为多少？（n）Od17.如图所示，半径为r的透明半圆锥体，置于空气中.今有一光束从此半圆柱体的平

7、面部分垂直射入.射入点距圆柱体对称轴的距离为.若半圆柱体的折射率为，则从半圆柱体射出的光线对原入射方向的偏折角为 1800 .玻璃空气OabNMc18.一束复色光从玻璃界面射向空气时分成a、b、c三束，如图所示.三束光相比较，可以确定（ACD） A.在玻璃中a束光的速度较大 B.在玻璃中c束光的速度较大 C.c束光的频率最大 D.由玻璃射向空气，三束光的临界角中a束光最大19.如图所示，abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形.一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），则（A）A.使入射光线按图中所示的顺

8、时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出cab45O逆顺B. 使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出C.使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面D.使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面iO20.单色细光束射到折射率n的透明球的表面，光束在过球心的平面内，入射角i450，经折射进入球内又经球内表面反射一次，再经球面折射出的光线如图所示（图上已画出入射光线和出射光线）（1）在图中大致画出光线在球内的路径和方向.（2）求入射光与出射光之间的夹角.（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃

9、相仿.问哪种颜色光的角最大？哪种颜色光的角最小？解：（2）由折射定律得：，则300 iOr由几何关系及对称性有：则 ： （3）红光最大，紫光最小.1.借助于漫反射，我们才能从不同方向看电影看电视欣赏油画 欣赏中秋明月其中正确的是A.只有 B.只有C. D.【答案】 D2.对水下的潜水员，下列说法正确的是A.由于全反射，看不到水面上的全部景像B.能看到水面的面积多大取决于人离水面的深度C.能看到水面上的全部景物D.潜水员看到岸边的树的位置比实际位置偏低【解析】 光从空气射入水中时不会发生全反射现象，故A错.由于水的折射现象，潜水员看到的水面上景物的像高于实际景物.如图所示.同样，由于折射现象，水

10、面上180范围内的光线都能折射入水中.若设水的折射率为n，则,所以sinr=,即潜水员看到的水面上所有景物的像都集中在一个顶角为2arcsin的漏斗状范围内，如图所示.【答案】 C3.大气中有一种叫“蒙气差”的光现象，以下关于这种光现象的说法中正确的是A.夜晚，我们看到南半天星星的位置，要比它实际的位置高一些B.夜晚，我们看到南半天星星的位置，要比它实际的位置低一些C.这种光现象中的“蒙气差”效应，越是接近地平线就越明显D.这种光现象中的“蒙气差”效应，越是接近中天就越明显【解析】 “蒙气差”现象，是由于空气密度不均匀而产生的光的折射现象，利用光的折射现象分析可知AC正确.【答案】 AC4.如

11、图4-1-6所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面，且ABCD，光线经AB表面射向玻璃砖时，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是图4-1-6不可能发生全反射有可能发生全反射只要入射角i足够大就能发生全反射不知玻璃折射率，无法判断A.只有正确B.只有正确C.只有正确D.只有正确【解析】 由折射定律和全反射条件知，光线由AB射入玻璃板不发生全反射现象，玻璃板中的折射光线射到CD面上时，将有和原入射光线平行的光线射出，即不会发生全反射现象. 【答案】 A5.（2002年全国，19）为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直，如图

12、4-1-7所示.从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角.已知该玻璃的折射率为n，圆柱长为l，底面半径为r，则视场角是图4-1-7A.arcsinB.arcsinC.arcsinD.arcsin【解析】 光路如图所示.由折射定律知：，所以sin1=nsin2=nr/,即1=arcsin.【答案】 B6.（2002年江苏，27）已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的，则A.这束光在水中传播时的波长为真空中的B.这束光在水中传播时的频率为真空中的C.对于这束光，水的折射率为D.从水中射向水面的光线，一定可以进入空气中【解析】 光在传播过程中，频率是恒定不变的，由v

13、=知，光在水中的波长应为真空中波长的.由n=知，水相对空气为光密介质，当光从水中射向水面入射角大于临界角时要发生全反射现象，无光线进入空气中. 【答案】 A7.（2003年江苏，10）如图4-1-8所示，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为，一束光以入射角从P点射入，已知此光束由红光和蓝光组成.则当光束穿过b板后图4-1-8A.传播方向相对于入射光方向向左偏转角B.传播方向相对于入射光方向向右偏转角C.红光在蓝光的左边D.红光在蓝光的右边【解析】 由光路分析可知，光束穿过厚度均匀的玻璃板后，透射光与原入射光平行（不发生偏转），由于红蓝，所以n红n蓝，红光侧移量小，D正确. 【答案】

14、D8.（2003年北京春季，19）如图4-1-9所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰abc，其中ac面是镀银的.现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出.则图4-1-9A.a=30,b=75B.a=32,b=74C.a=34,b=73D.a=36,b=72【解析】 由光的反射定律结合几何知识知D对. 【答案】 D9.用一个薄壁无色透明烧杯，盛半杯清水，另用一块平面镜，形成如图4-1-10所示的装置，适当调节，可以看到太阳光谱.则在图(A)中，a呈_色，b呈_色，图(B)中，a呈_色，b呈_色.图4-1-10【解析】 太阳光由空气射入水中，在入射处发生色散，如图，由折射定律s

15、ini=nsinr,因n红n紫，故易知r红r紫，图中离法线最近的光是紫光，离法线最远的光是红光，因此（A）图中a是紫光，b是红光.类似地不难分析（B）图中a为红光，b为紫光. 【答案】 紫；红；红；紫10.如图4-1-11所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d.当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B.当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距.由此可得油的折射率n=_;光在油中传播的速度v=_m/s.（结果可用根式表示）图4-1-11【解析】 光路如图所示，由折射定律得：n=.所以光在油中的传播速度v=107 m/s. 【答案】 ；610711.

16、（2000年春季，20）（1）用简明的语言表述临界角的定义.（2）玻璃和空气接触，试画出入射角等于临界角时的光路图，并标明临界角.（3）当透明介质处在真空中时，根据临界角的定义导出透明介质的折射率n与临界角c的关系式.【解析】 （1）光从光密介质向光疏介质传播时，入射角小于折射角，光入射角增大时，折射角也增大.当折射角增大到90时，再增大入射角，则不再有折射现象，光被反射回原介质，这就是全反射现象.当折射角等于90时的入射角叫做临界角.（2）光路图略.（3）由折射定律和临界角定义得：，所以sinc=.【答案】 略12.如图4-1-12所示，长为l、折射率为n的玻璃砖，若光线从A端射入恰好在其中

17、发生全反射，经多次全反射后恰从B端射出.光在真空中的速度为c，试证明：光从A到B的时间为：t=.图4-1-12【解析】 光路图如图所示.由题意知sinc=,所以光在玻璃砖传播速度在平行于玻璃砖长度方向的分量为v=sinc=,所以所求时间t=.【答案】 略13.如图4-1-13所示，两平面镜M和N镜面相对、垂直放置，一发光点S位于其间，作图回答下列问题：图4-1-13（1）从这两镜中可以看到S点的几个像？（2）若想在两镜中少看一个像，至少遮挡这两个镜面的哪一部分？【解析】 （1）成像光路图如图所示，由平面镜成像的物、像对称规律知共可看到3个像. （2）由光路图可知，要减少一个像，只能减少S1和S

18、2重合的像，这就要求由物点S射向每个平面镜的光路其反射后不能再射到另一平面镜上而进行二次反射成像，所以至少应遮住两平面镜上阴影所示部分.【答案】 （1）3个 （2）略1.下列物体属于光源的是 ( )A.眼睛B.亮的电视机屏幕C.发光的霓虹灯D.月亮2.在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是 （ ）A.光的折射现象、偏振现象 B.光的反射现象、干涉现象C.光的衍射现象、色散现象 D.光电效应现象、康普顿效应3关于光线,下面说法正确的是 ( )A.光源能够发出无限多条光线 B.光线实际上是不存在的C.很细的光束是光线,粗的光束不是光线 D.光线是用来表示光的传播方向的直线4.下列说法

19、正确的是 ( )A.光总是沿直线传播 B.光在同一种介质中总是沿直线传播C.光在同一种均匀介质中总是沿直线传播 D.光在任何介质中传播的速度都是3m/s5两个平面镜成60度角中间放一个蜡烛能产生多少个像 （ ）A.5 B.6 C.1 D.无数个6.下列现象能说明光是沿直线传播的是 ( )A.小孔成像B.日食、月食 C.海市蜃楼D.射击中的三点一线7.某工棚的油毡屋顶上有一个小孔,太阳光通过它射到地面上时形成了一个圆形光斑.这一现象表明 ( )A.光是沿直线传播的 B.太阳的形状是圆的C.地面上的光斑是太阳的像 D.小孔的形状一定是圆的8.关于光的反射现象,下列说法正确的是 ( )A.严格遵循反

20、射定律的反射叫做镜面反射B.漫反射的反射光射向四面八方,因此漫反射不遵循反射定律C.镜面反射与漫反射均遵循反射定律D.我们能看到本身不发光的物体,是因为它们能反射光9.人站在平面镜前,关于他的像,下列说法正确的是 ( )A.人离平面镜越远,成的像越小B.人在平面镜前任意的地方,都能在平面镜中成像C.人在平面镜前任意的地方,都能看到自己的像D.若人以速度v远离平面镜运动,则他看到他的像也可以速度v向相反的方向运动10.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45.图1419中四个光路图中，正确的是 （ ）4.在核反应方程式U+nSr+Xe+kX中 （ ）A.X是中子，k=9

21、B.X是中子，k=10C.X是质子，k=9 D.X是质子，k=105.（2004年全国理综三，15）以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，则 （ ）A.mD=mp+mn B.mD=mp+2mnC.mnmp+mn D.mDmp+mn二填空题1如图所示,光从一种介质射入另一种介质,在界面发生了反射和折射现象.其中 是界面, 是法线, 是入射光线, 是反射光线, 是入射角, 是反射角.2、光在真空中的传播速度是 米/移，若天狼星离地球8.7光年，那么，它离地球是 千米。3、平面镜前放一支铅笔，如果要使铅笔与它的像垂直，铅笔应该和镜面成 度角，当铅笔和平面镜成角，笔和像之间的夹角应为 。4

22、、如图14，入射光线AO能从地面竖直地射到离地面30米高的水平放置的平面镜上，如将镜面绕水平轴转过角，则反射光线将反射到离光源 米的B点处。综合测试题1-2一、（32分）以下和题给出的四个选项中至少有一个是正确的。1一束光从空气射向折射率为的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则：A当i45时，会发生全反射现象；B无论入射角i是多大，折射角r都不能超过45；C欲使折射角r=30,应以i=45角入射；D若入射角i=arctg时，反射光线与折射光线垂直；2如图所示，白光垂直入射到等腰直线三棱镜的AC面，在AB面发生全反射，若保持入射点O不变，使入射光A沿顺时针方向偏转，则紫光首先射出AB面；B

23、沿顺时针方向偏转，则红光首先射出AB面；C沿逆时针方向偏转，则紫光首先射出AB面；D沿逆时针方向偏转，则红光首先射出AB面。3如图所示，一个点光源A沿过焦点F的直线作远离光轴的运动，则经透镜成的像点将：A作匀速运动；B远离光心运动；C平行于主光轴，向透镜移动；D沿直线向另一个焦点运动。4某同学在测定凸透镜焦距的实验中，将光屏放在离物体60cm处，发现无论将透镜放于物体与光屏之间的什么位置，都不能在屏上形成物体的象，由此可以判定此透镜的焦距A一定大于30cmB一定大于15cmC一定小于30cmD一定小于15cm5在双缝干涉实验中，可观察到的实验现象是A双缝间距离越小，单色光的频率越小，干涉条纹的

24、间距越大；B双缝间距离越大，单色光的频率越大，干涉条纹的间距越大；C双缝间距离越小，单色光的频率越大，干涉条纹的间距越大；D双缝间距离越大，单色光的频率越小，干涉条纹的间距越大。6以下哪些说法正确叙述了光电效应现象。A任何和种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须小于这个极限频率才能产生光电效应，大于这个频率的光不能产生光电的效应。B光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而正比的增大C入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109S；D当发生光电效应时，光电流强度（即单位时间发出的光电子数）与入射光的强度成正比7太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元

25、素的特征谱线，产生这些暗线是由于A太阳表面大气层中缺少相应元素B太阳内部缺少相应元素C太阳表面大气层中存在着相应元素D太阳内部存在着相应元素8对于光的本性，以下说法中正确的是A紫外线比红外线粒子性强；B可见光比X射线波动性强；C射线波动性最强；D少数光子穿过单缝不会在屏上产生规则分布。二、填空题（40分）9光线AC射在平面镜M上（如图1所示），当M沿顺时针方向转动5时，如果AC方向保持不变，则反射光线将沿 方向转动 度。10一束光线由某种介质射入空气中，当入射光线与界面夹角为60（如图2所示），折射光线与反射光线垂直，则这种介质折射率是 光在该介质中传播速度是 。11水下面1.0m处有一点光源

26、，水的折射率是4/3，则水面上可看见的圆光斑的面积为 。12白光通过三棱镜发生色散，偏转角度由大到小的顺序是 。13在距地面3000m水平飞行的飞机上拍照地面图，要想得到比例尺为15000的图片，照相机镜头焦点距f应为 。14一物体凸透镜所成像的长度是物长的1/3，把物体向凸透镜方向移动20cm，则像长与物长相等，由此可知该透镜焦距为 。15某激光器能发射波长为l的激光，发射功率为P，C表示光速，h表示普朗克恒量，则激光器每秒发射的光子数为 。16电磁波谱按波长由小到大的顺序是 、 、 、 、二、请按作图规范完成以下两题：17如图3所示， 为发光点S的像，点划线表示主光轴，试完成光路图，用作图

27、法画出透镜种类、光心和焦点的位置。18如图4所示，画出物体AB的像，并标出能用眼直接观察到AB完整的像的区域。四、计算以下各题，请写出必要的文字说明、公式及重要的计算步骤。19钨的逸出功为4.5eV，现分别用波长0.60mm、4.0103cm和频率为2.01015Hz的三种光束，分别照射钨表面，问（1）哪些光波可以引起电光效应？（2）如能引起光电效应，光电子的最大初动能是多少？20利用共轭法测定凸透镜的焦距，固定物体和光屏的位置，凸透镜移动30cm时，可以在光屏上两次得到物体的象；将物体和光屏间的距离减小9cm，仍可以移动透镜在光屏上两次得到物体的像，测得这两次成象透镜移动的距离是9cm。求：

28、凸透镜的焦距。21用照相机给一个物体照像，已知镜头的焦距为12cm，当底片与镜头相距15cm时在底片上成一高为6cm的像，试求：（1）物体的高L=？（2）如果物体后移并调节镜头使底片上出现清晰的像时，物距比第一次成像时增加了24cm，那么第二次成像高度=？答案:1、BCD2、B3、C4、B5、A6、CD7、B8、ABC9、顺时针；1010、1 .73；11、4.0m212、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫13、59.99cm14、10cm15、16、射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。17、略18、略19、（1）频率为的光波可引光起电效应。（2）3.79ev20、cm21、（1）

29、cm（2）cm第二十章 光的反射和折射基础测试一、选择题（每小题3分，共30分）1下述说法中正确的是 （ ）A光在同一种介质中总是沿直线传播的 B光总是沿直线传播的C小孔成像是光直线传播形成的 D影的产生可以用光线的直线传播解释图20-1日月CBDA2如图20-1所示，关于日食如下说法中正确的 是（ ） A在A区可看到日全食 B在B区可看到日环食 C在C和D区可看到日偏食 D发生日食时，地球上处于白天且天气晴好的任何地方都能看到3关于光的反射，下列说法中正确的是 （ ）A反射定律只适用于镜面反射B漫反射不遵循反射定律C如果甲能从平面镜中看到乙的眼睛，则乙也能同时通过镜面看到甲的眼睛D反射角是指

30、反射光线与界面的夹角图20-2MS4如图20-2，竖直放置的平面镜M前，放有一点光源S，设S在平 面镜中的像为S，则相对于站在地上的观察点来说（ ） A若S以水平速度v向M移动，则S以v移动 B若S以水平速度v向M移动，则S以v移动 C若M以水平速度v向S移动，则S以v移动D若M以水平速度v向S移动，则S以v移动5光线由一种介质射向另一种介质，若这两种介质的折射率不同，则 （ ）A一定能进入介质中传播 B若进入介质中，传播方向一定改变 C若进入介质中，传播速度一定改变 D不一定能进入介质中传播6一束光线从空气射入水中，入射角为40，在界面上光的一部分被反射，另一 部分被折射，则反射光线和折射光

31、线之间的夹角是 （ ）A100140 C140 D50D Bd=D Cd 45时会发生全反射现象 B无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45 C欲使折射角r30，应以i45的角度入射 D当入射角iarctan时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直 二填空题（每小题4分，共28分）1身高1.6m的人以1m/s的速度沿直线向灯下走去，在某一时刻，人影长为1.8m，经2s后，影长变为1.3m，则这盏路灯的高度应为 mv图20-172如图20-17，球沿光滑桌面向平面镜运动，要使球在平面镜中的像沿竖直方向向上运动，则平面镜与桌面的夹角应为 AB图20-183如图20-18所示，A、B两个平面镜平行放置，一束光线入射A镜，反射后从B镜射出若保持入射光线不变，而只让B镜转动角，则转动后从B镜射出的光线与转动前从B镜射出的光线之间的夹角为 图20-19AB