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光的传播
一、选择题
1.太阳照射在平坦的大沙漠上,我们在沙漠中向前看去,发现前方某处射来亮光,好像太阳
从远处水面反射来的一样,我们认为前方有水,但走到该处仍是干燥的沙漠,这现象在夏天城市中太阳照射沥青路面时也能观察到,对这种现象正确的解释是( )
A.越靠近地面空气的折射率越大
B.这是光的干涉形成的
C.越靠近地面空气的折射率越小
D.这是光的衍射形成的
2.井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),两井底部都各有一只青蛙,则( )
A.枯井中青蛙觉得井口比较小,水井中青蛙看到井外的范围比较小
B.枯井中青蛙觉得井口比较大,水井中青蛙看到井外的范围比较小
C.枯井中青蛙觉得井口比较大,水井中青蛙看到井外的范围比较大
D.两只青蛙觉得井口一样大,水井中青蛙看到井外的范围比较大
3.一束很细的红光从空气中射到水中,已知反射光线与入射光线的夹角为,折射光线与反射光线的夹角为,入射光线与折射光线的夹角为.现在改用紫光入射,并使r角大小保持不变,下面叙述正确的是( )
A.角和角也保持不变
B.角变小而角变大
C.角变大而角变小
D.角一定小于角
4.因战争的爆发,欲用激光器击毁位于平线上方的空间站,你应将激光器( )
A.瞄高些 B.瞄低些
C.沿视线直接瞄准
D.若激光束是红色的,而空间站是蓝色的,则将瞄高些
5.如图所示,从光源发出的光,垂直射到平面镜上,经反射,在正对着平面镜m处的墙上成一光斑,若要使光斑向上移动1m,平面镜应以O点为轴转过的角度是( )
A. B.
C. D.
6.水平地面上物体M将站在A处的人的视线挡住如图所示,为了能看到M后面的地面,在上方水平放一平面镜,且反光面对着地面,A处的人为了看到M后面距M较近的地方,他应该( )
A.将平面镜平行上移
B.将平面镜平行下移
C.将平面镜水平左移
D.将平面镜平行右移
7、一束白光从顶角的三棱镜的一侧以较大的入射角射入棱镜后,经棱镜折射在光屏P上可得到彩色光带,如图所示,当入射角逐渐头减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后消失,则( )
A.红光最先消失,红光最后消失
B.紫光最先消失,红光最后消失
C.红光最先消失,黄光最后消失
D.紫光最先消失,黄光最后消失
8.(北京海淀)一束单色光在真空中的传播速度是c,波长为,在水中的传播速度是,波长为,水对这种单色光的折射率为,当这束单色光从空气斜射入水中时,下列说法中正确的是( )
A.折射光线向靠近法线的方向偏折
B.当入射角变大时,可能会发生全反射现象
C.光的传播速度变小,且
D.光的波长变长,且
9.如图所示,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,斜射到长方体的上表面上,折射后直接射到下表面,然后射出.已知图中a为红光、b为紫光,则( )
A.两出射光线仍平行,距离大于d
B.两出射光线仍平行,距离等于d
C.两出射光线仍平行,距离小于d
D.两出射光线不再平行
10.如图所示,MN是位于水平平面内的光屏,放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行,由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖,通过圆心O再射到屏上,在竖直平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖,在光屏上出现了彩色光带,当玻璃砖转动角度大于某一值,屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失,有关彩色光的排列顺序和最先消失的色光是( )
A.左红右紫,红光
B.左红右紫,紫光
C.左紫右红,红光
D.左紫右红,紫光
11.如图所示,一个棱镜的横截面ABC为等腰直角三角形.一细束红光从AC面上的P点沿平行于AB的方向射入棱镜,从BC面上的Q点平行于AB射出,且PQ∥AB(图中未画出光在棱傍镜里的光路). 如果将一细束紫光也从P点沿同样的方向射入棱镜,则从BC面上射出的光线将( )
A.仍从Q点射出,射出光线仍平行于AB
B.仍从Q点射出,但射出光线不再平行于AB
C.从Q点上方的某一点处射出,射出光线仍平行于AB
D.从Q点下方的某一点处射出,射出光线仍平行于AB
12.如图所示,在水面以下有一平面镜水平放置,一束白光由空气垂直射向水面,现让水平镜绕过入射点的水平轴转动,要使该光束不会从水中射出水面,若红光临界角为,紫光的临界角为,则平面镜转过的角度不能小于( )
A. B.
C. D.
二、填空题
13.在测定玻璃的折射率实验中,操作步骤如下:
(1)先在白纸上画出一条直线代表两种介质的界面,过上的O点画出界面的法线,并画出一条线段AO作为入射光线.
(2)把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟对齐.
(3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针、,透过玻璃砖观察大头针、的像.调整视线方向,直到的像被挡住,再在观察的这一侧插两枚大头针、,使挡住、、挡住、、,记下、的位置.
(4)移去大头针和玻璃砖,连接、作为入射光线,连接、作为折射光线,测量入射角与折射角,填入表格中.
上述操作步骤中存在严重的缺漏,应作的补充是
14.厚度为的平行玻璃板,其下表面镀银,一束光线以的入射角从空气射到玻璃板的上表面,其上表面的反射光与进入玻璃经下表面反射,再射入空气的光线平行,设两束光线相距为,则此玻璃的折射率为 .
三、计算题:
15.为从军事工事内部观察外面的目标,在工事壁上开一张方形孔,设工事壁厚=34.64cm,孔的宽度L=20cm,孔内嵌入折射率的玻璃砖,如图所示,(1)嵌入玻璃后,工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少?(2)要使外界范围内的景物全被观察到,应嵌入多大折射率的玻璃砖?
16.某水池实际深度为h,垂直于水面往下看视深度是多少?(设水的折射率为n)
17.如图所示,透明介质球的半径为R,光线DC平行直径AB射到介质球的C点,DC与AB的距离H=0.8R.
(1)试证明:DC光线进入介质球后,第一次到达介质球的界面时,在界面上不会发生全反射.(要求说明理由)
(2)若DC光进入介质球后,第二次到达介质球的界面时,从球内折射出的光线与入射光线平行,求介质的折射率.
18.已知玻璃对某种单色光的折射率,现使一束该单色光沿如图所示方向射到三棱镜的AB面上,最后从棱镜射出.假设光在行进过程中有折射光线存在时不考虑反射问题,则
(1)在原图中画出该光束在棱镜中的光路图.
(2)求光射出棱镜时的折射角.(结果可用反三角函数表示,已知一组可能使用的三角函数近似值=0.17,=0.34,=0.64,=0.77)
答案
1. C
2. C
3. D
4. C
5. C
6. A
7. B
8. AC
9. A
10. B
11. C
12. A
13. 步骤(2)中应在白纸上画出玻璃砖的另一边;步骤(4)中应通过、的连线与
的交点.作出玻璃砖中的折射光线
14.
15.① ②n=2
16.解:如图所示,设S为水池底的一点光源.在由S发出的光线中选取一条垂直于水面MN的光线,由O点射出,另一条光线与SO成极小角度从S射向水面A点,由A点远离法线折射到空气中,因入射角极小,故折射角也极小,进入眼中的两条折射光线的反向延长线交于点,该点即为我们看到的水池底部光点S的像,像点点到水面的距离,即为视深度。由图中可以看出深度变小了.
由几何关系有:
∴
∵∠r、∠i均很小
则≈,≈
∴
又∵
∴≈
即≈
17.解:(1)如图甲所示,DC光线进入介质球内,发生折射,有,折射角r一定小于介质的临界角,光线CE到达球面的入射角∠OEC=r,小于临界角,因此一定不会发生全反射.
(2)光线第二次到达介质与空气的界面,入射角,由折射定律可得折射角.若折射出的光线PQ与入射光线DC平行,则∠POA=∠COA=i,DC光线进入介质球的光路如图所示.折射角r=i/2,则
折射率
18.解:(1)如图所示
(2)由折射定律得
,
故
即该束光在玻璃国折射光线与三棱镜BC边平行,故它在玻璃中的折射光线一定射到AC面,而射到AC面的入射角小于全反射的临界角,故在AC面射出.则
(或0.905)
故
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