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选修3-4光学测试题

说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，请把它填在括号内.
1.夏日的白天,在大树下乘凉时,经常发现在树阴中间有许多圆形亮斑.关于其原因下列说法正确的是
A.大树的缝隙是圆的,所以地面上有许多圆斑
B.是很多树叶将太阳光反射到地面形成的圆斑
C.这是经很多不规则的树叶缝隙所形成的太阳的像
D.这是太阳光经树叶缝隙衍射形成的
2.对于某单色光,玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时
A.其速度比在水中大,其波长比在水中长
B.其速度比在水中大,其波长比在水中短
C.其速度比在水中小,其波长比在水中短
D.其速度比在水中小,其波长比在水中长
3.下列关于偏振光的说法中正确的是
A.自然光就是偏振光
B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光
D.单色光就是偏振光
4.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为
A. B.
C.4d D.4nd
5.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是

6.关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法不正确的是
A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的
B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹
C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光，但一定不是干涉条纹
D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光
7.细红光束和细蓝光束垂直于AB面进入楔形棱镜,并能从AC面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC面射出后的情况是

A.两束光一定相交
B.两束光仍然平行
C.两束光的反向延长线相交
D.条件不足,无法确定
8.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时,若黄光恰好发生全反射,则
A.绿光一定能发生全反射
B.红光一定能发生全反射
C.三种单色光相比,红光在介质中的传播速率最小
D.红光在介质中的波长比它在空气中的波长长
9.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P,线光源S可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O.若S从图中A向B处移动,在P上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是

A.红光→紫光,红光
B.紫光→红光,红光
C.红光→紫光,紫光
D.紫光→红光,紫光

10.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则
A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大
B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小
C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确
D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、本题共5小题，每小题5分，共25分.把答案填在题中的横线上.
11.1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.他用单色光照射屏上的一个小孔,是为了获得_______;由小孔射出来的光再射到两个小孔上,是为了获得_______________________________________________________.

12.夏天,太阳光把地面晒得发热是因为太阳光中的_______显著;经常在矿井下劳动的工人、软骨病人要经常晒晒太阳是因为太阳光中的_______能促进生理作用、保障身体健康.

13.已知一束单色光在水中的传播速度是在真空中的,则这束光在水中传播时的波长为真空中的_______.

14.一单色光射入一折射率为的玻璃圆球,当入射角为θ时,发现恰可在球外三个不同方向上看到折射出的光线,如图所示.则角θ为_______.

15.在双缝干涉实验中,屏上一点P到双缝的路程差是2.6×10-6 m.若P点恰是暗纹,且和中央之间还有一条亮纹,则光的波长是_______m.

三、本题共3小题，共35分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.

16.(10分)在双缝干涉实验中,用氦氖激光器作光源,其发出的红光频率为4.74×1014 Hz，从双缝射出的光的振动情况完全相同，它们到达光屏上某点的路程差为2531.6 nm.那么该点将出现怎样的干涉图样?

17. (12分) 如图所示,横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2.一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直射入,从另一个侧面AC折射出来.已知棱镜的顶角∠A=30°,AC边平行于光屏MN,且与光屏的距离为L.求在光屏上得到的可见光谱的宽度.

18.(13分)两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O;另一条光线的入射点为A,穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃截面的圆半径为R,OA=,OP=R.求玻璃材料的折射率.

选修3-4光学测试题参考答案
1、解析:本题考查光的直线传播的应用,地面上的圆斑,是太阳经树叶缝隙形成的像,即小孔成像.C正确.
答案:C
2、解析:本题考查光在介质中传播时,速度、波长如何变化.据v=知,单色光在玻璃中的折射率比在水中大,因而速度比在水中小;由v=λν知,光的频率不变,速度v变小,波长变短.C正确.
答案:C
3、解析:本题考查偏振光的概念.沿着一个特定方向振动的光叫做偏振光.故正确选项为C.
答案:C
4、解析:本题考查薄膜干涉.设绿光在膜中的波长为λ,则
由d=λ,
得λ=4d
则绿光在真空中的波长为
λ0=nλ=4nd.
故正确选项为D.
答案:D
5、解析:本题考查全反射.设临界角为C,则
sinC==0.67
sin45°==0.707
入射角45°大于临界角C,发生全反射.
故正确选项为A.
答案:A
6、解析:本题考查光的干涉和衍射.A正确;当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上出现的是单缝衍射条纹,B正确;两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,透过滤光片的分别是黄色光和蓝色光,它们的频率不同,不能叠加形成干涉条纹,但屏上有亮光,故C正确，D错.
答案:D
7、解析:本题考查光的折射.由于光的折射,红蓝两束光从AC面射出时均向BC面偏折,但由于蓝光频率高于红光频率,其折射率大于红光的折射率,所以蓝光的偏转角大于红光的偏转角,所以从AC面射出的两束光一定相交.故正确选项为A.
答案:A
8、解析:同一介质对红光折射率小,对绿光折射率大,所以发生全反射时,红光的临界角最大,绿光的临界角最小.若黄光发生全反射,则绿光一定发生全反射.由v=c/n得,红光速率大,红光在空气中的波长比在介质中要长.故正确选项为A.
答案:A
9、解析:本题考查光的折射与色散.从红光到紫光频率逐渐增大,在玻璃中的折射率也逐渐增大,从玻璃中出射偏离原来的方向便逐渐增大,因此从下到上的排列顺序为紫光→红光.因为紫光的临界角最小,所以最早消失的是紫光.故正确选项为D.
答案:D
10、解析:本题考查测玻璃折射率的实验.由折射定律及光路可逆知,出射光线与入射光线一定不平行,但所测折射率n=仍然正确.故正确选项为C.
答案:C
11、答案:一个点光源 两个振动情况总相同的光源,即相干光源
12、答案:红外线热效应 紫外线
13、解析:λ水=λ真空.
答案:
14、解析:本题考查光的折射.由几何关系知折射角θ′=30°,由折射定律知
sinθ=nsinθ′=
则θ=45°.
答案:45°
15、解析:本题考查双缝干涉.由题意知
λ=2.6×10-6 m
解得λ=1.73×10-6 m.
答案:1.73×10-6

16、解析:本题考查双缝干涉实验中出现明暗条纹的条件.根据光波的速度公式
c=λf (2分)
有λ= m
=0.6329×10-6 m=632.9 nm (2分)
光的路程差跟红光波长之比为
n==4 (2分)
即路程差为红光波长的整数倍.因此,两束红光在该点振动加强,出现红色的明条纹.(2分)
答案:红色的明条纹
17、解析:本题考查光的色散.光路如图所示.

设射到屏上的红光和紫光偏离O点的距离分别为d1和d2,折射角分别为θ2和θ3,入射角θ1=30°,则由折射定律
(2分)
(2分)
得sinθ2=n1sinθ1=n1 (1分)
sinθ3=n2sinθ1=n2 (1分)
则d1=Ltanθ2=L (1分)
d2=Ltanθ3=L (1分)
则可见光谱的宽度为
d2-d1=L(). (2分)
答案:L()

18、解析:本题考查光的折射.光路如图所示:

其中一条光线沿直线穿过玻璃,可知O点为圆心;另一条光线沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为B,入射角设为θ1,折射角设为θ2,则
sinθ1= (3分)
θ1=30° (2分)
因OP=R,由几何关系知BP=R,则折射角
θ2=60° (4分)
由折射定律得玻璃的折射率为
n==1.73. (3分)
答案:1.73