备战高频考点与最新模拟 专题11 光学

如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光．若只考虑首次入射到圆弧上的光，则上有光透出部分的弧长为(　　)

A.πR　　　　　　　　    B.πR
C.πR         D.πR

1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．

(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜.试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与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,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式．

(1)研究光电效应的电路如图12－7所示.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流.下列光电流I与A、K之间的电压U_AK的关系图象中,正确的是______.


(2)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子.光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”),原因是____________________.

固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO’为直径MN的垂线，足够大的光屛PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO’夹角较小时，光屛NQ区域出现两个光斑，逐渐增大角，当=时，光屛NQ区域A光的光斑消失，继续增大角，当=时，光屛NQ区域B光的光斑消失，则（　　）

A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C.时，光屛上只有1个光斑
D.时，光屛上只有1个光斑

下列现象中，属于光的衍射现象的是（   ）

光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知

某半导体激光器发射波长为1.5×10^-6m，功率为5.0×10^-3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10^-7m，普朗克常量h＝6.63×10^-34J·s，该激光器发出的

白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的

一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是(    )

如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是

下列选项与多普勒效应有关的是      （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）

E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度

如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30⁰，AC平行于光屏MN，与光屏的距离为L，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侧面AB垂直射入，直接到达AC面并射出。画出光路示意图，并标出红光和紫光射在光屏上的位置，求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。

(1)如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4 Hz. 现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为_______.

A.1 Hz
B.3 Hz
C.4 Hz
D.5 Hz
(2)如图所示,两艘飞船A、B 沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v 接近光速c). 地面上测得它们相距为L,则A 测得两飞船间的距离_______ (选填“大于”、“等于”或“小于”)L. 当B 向A 发出一光信号,A 测得该信号的速度为_______.

(3)如图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,ABBC. 光线垂直AB 射入,分别在CD 和EA 上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC 射出.若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)

（1）如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s。

①求简谐横波的波长。
②P点的振动         （填“加强”或“减弱”）。
（2）如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°。
①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。
②第一次的出射点距C      cm。

如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=30°。一束平行于AC边的光线自AB边的p点摄入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P店的入射角和在M店的折射角相等。

（i）求三棱镜的折射率
（ii）在三棱镜的AC边是否有光线逸出，写出分析过程。（不考虑多次反射）

(1)(6分)如图，a.、b、c.、d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，r=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是       (填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

E.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
(2)(9分)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c.

①为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；
②求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。

（1）一列简谐波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为

（2）利用半圆柱形玻璃，可减小激光束的发散程度。在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点。若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率。

在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有

一玻璃三棱镜，其截面为等腰三角形，顶角θ为锐角，折射率为。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图)，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角θ可在什么范围内取值？

半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光

a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示。用a、b两束光

一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的

(1)如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P 和Q,A 点位于P、Q 之间,B 点位于Q 右侧. 旋转偏振片P, A、B 两点光的强度变化情况是________ .

(A)A、B均不变
(B)A、B均有变化
(C)A不变,B有变化
(D)A有变化,B不变
(2)“测定玻璃的折射率冶实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D 时,要使它 _____________.如图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、是描在纸上的玻璃砖的两个边. 根据该图可算得玻璃的折射率n =" _____________." (计算结果保留两位有效数字)

(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3. 5 km/ s 的S 波,另一种是传播速度约为7. 0 km/ s 的P 波. 一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S 波早3 min. 假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1. 2 s, 求震源与监测点之间的距离x 和S 波的波长.

关于光电效应，下列说法正确的是

如图所示，有一半圆形玻璃砖，Ⅰ、Ⅱ两束不同频率的单色光从玻璃砖底边平行射入，a、b为入射点（均在玻璃砖底边圆心O的左侧），两束光进入玻璃砖后一起射到点，垂直底边，下列说法正确的是（    ）

A．从点射出的一定是一束复色光

B．若两束光为红光和蓝光，则从a点入射的是蓝光

C．若增大两束光的入射角，则Ⅱ光将先发生全反射

D．若将Ⅰ光的入射点a左移一点，则两束平行光的出射光线也一定平行

如右图所示，由两种单色光组成的一细光束从水中射向空气后，折射出两束单色光，则下列判断正确的是（  ）

A．在水中，光的传播速度小于光的传播速度

B．光的频率大于光的频率

C．两种单色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹相比，相邻明条纹的间距光的较小

D．若细光束绕点顺时针方向转动，出射光线最先消失的是光

一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是

下列说法正确的是________．

用某色光照射金属表面时，有光电子从金属表面飞出，如果改用频率更大的光照射该金属表面，则

下列说法正确的是     ．

如图所示，P是一束含有两种单色光的光线,沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成图中的a、b两束光线，则下列说法中正确的是（   ）

如图所示，两束细平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是

一束复色光斜射到平行玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两束单色光A、B，分别从a、b两点射出，如图1所示，则关于这两束光的说法中正确的是

A．A光的频率比B光的频率小
B．A光在水中的传播速度比B光在水中的传播速度小
C．从玻璃砖下表面射出的两束光可能不平行
D．A、B两种光分别通过同一小孔，A光衍射现象更明显

以下说法中正确的是        (填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

E．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的

右图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以

如图所示,一束复色光AO以一定的入射角从玻璃射向真空时分成a、b两束，关于a、b这两种单色光，下列说法中正确的是

在用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么

一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是

A．此介质的折射率等于1.5

B．此介质的折射率等于

C．入射角小于45°时可能发生全反射现象

D．入射角小于30°时可能发生全反射现象

如图所示，、两束不同频率的单色细光束，以不同的入射角从空气斜射入玻璃三棱镜中，出射光恰好合为一束。则（ ）

A．在同种介质中b光的速度较大

B．两束光从同种玻璃射向空气时，b光发生全反射的临界角较大

C．用同一装置进行双缝干涉实验，光的条纹间距较大

D．用、两束光分别照射甲、乙两种金属均能发生光电效应，光电子的最大初动能相同，金属甲的逸出功较大

如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。则以下说法中正确的是（ ）

如图所示，一个半径为R、透明的球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点。已知，该球体对蓝光的折射率为。则它从球面射出时的出射角    。

若换用一束紫光同样从A点射入该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置    （填“偏左”、“偏右”或“不变”）。

如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）。由图可知普朗克常量为___________Js，金属的极限频率为               Hz（均保留两位有效数字）

某光电管的阴极K用截止频率为ν₀的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e．用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是    ；若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为         ．

一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射      种频率的光子；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是     eV； 用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属，       金属能发生光电效应。
几种金属的逸出功

如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：
①用频率为ν₁的光照射光电管，此时电流表中有电流。调节滑动变阻器，将触头P向          端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U₁。②用频率为ν₂的光照射光电管，重复①中的步骤，记下电压表示数U₂。已知电子的电量为e，由上述实验可知，普朗克常量h  =              （用上述已知量和测量量表示）。

为验证动能定理，某同学设计了如下实验．如（1）图所示．将一长直木板一端垫起，另一端侧面装 一速度传感器，让小滑块由静止从木板高处（从传感器所在平面算起）自由滑下至速度传感器时，读出滑块经过此处时的速度，多次改变滑块的下滑高度（斜面的倾角不变），对应的速度值记录在表中：

①要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了纵轴表示的坐标系，你认为坐标系的横轴应该表示_______．
②已知当地重力加速度，若要求出滑块与木板间的动摩擦因数，还需测出___________（写出物理量及符号）；计算滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为______________．

用双缝干涉测光的波长。实验装置如下图a所示，已知单缝与双缝的距离L₁=60mm，双缝与屏的距离L₂=700mm，单缝宽d₁=0.10mm，双缝间距d₂=0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，（如下图b所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。

①分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如下图c所示，则对准第1条时读数x₁=________mm，对准第4条时读数x₂=________mm，相邻两条亮纹间的距离Δx=________mm。
②计算波长的公式λ=_________；求得的波长值是________nm（保留三位有效数字）。

“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中，如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出的一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知棱镜玻璃的折射率．求光线进入“道威棱镜”时的折射角，并通过计算判断光线能否从CD边射出．

）（如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该光的折射率为，玻璃对该光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度也为d。

求:①这种光在玻璃和水中传播的速度
②水面形成的光斑的面积（仅考虑直接由光源发出的光线）

如图，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R₁，外径为R₂，R₂＝2R₁.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？

为测量一块等腰直角三棱镜的折射率,用一束激光沿平行于BC边的方向射向直角边AB边,如图所示.激光束进入棱镜后射到另直角边AC边时,刚好能发生全反射.该棱镜的折射率为多少？

如图所示是透明圆柱形介质的横截面，BC为圆的直径。一束单色光沿AB方向入射，ABC=120^o。光自B点进入介质内只经过一次折射后从介质中射出，出射光线平行于BC。

①求介质的折射率；
②若改变ABC的大小，则从B点射入介质中的单色光能否在介质的内表面发生全反射?答：       （填“能”或“不能”）

如图所示，某复合光经过半圆形玻璃砖后分成a、b两束光，其中光束a与法线的夹角为60°，光束b与法线的夹角为45°，已知光在真空中的速度c=3.0×10⁸m/s.则：

（1）a光在玻璃中的传播速度是多少？
（2）入射光绕O点逆时针至少再旋转多大角度就无折射光？

桌面上有一玻璃圆锥，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，此三角形的边长为L，如图所示，有一半径为的圆柱形平行光束垂直底面入射到圆锥上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为，求：

①光在玻璃中的传播速度是多少？
②光束在桌面上形成的光斑的面积是多少？

如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点。

(a)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；
(b)求该棱镜的折射率n；
(c)求光线在该棱镜中传播的速度大小(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×10⁸m/s)。

如图所示，直角玻璃三棱镜ABC置于空气中，棱镜的折射率为n=，∠A= 60°。一细光束从AC的中点D垂直AC面入射，AD =a，求：

①光从棱镜第一次射入空气时的折射角。
②光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间（光在真空中的传播速度为c）。

如图所示， MN为竖直放置的光屏，光屏的左侧有半径为R、相对空气折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线OA垂直于光屏，O至光屏的距离。位于轴线上O点左侧处的点光源S发出一束与OA夹角θ=60°的光线射向半球体，求光线从S传播到达光屏所用的时间。已知光在真空中传播的速度为c。

如图所示，为玻璃材料制成的一棱镜的截面图，一细光束从圆弧AB的中点E点沿半径射入棱镜后，恰好在圆心O点发生全反射，经CD面反射，再从圆弧的F点射出，已知，OA=a，OD=．求:

①出射光线与法线夹角的正弦值
②光在棱镜中传播的时间．