光学 一、单选题 1．X 射线从空气进入人体后（　　） A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．波速增大 2．如图所示，半球形玻璃的折射率为 n，半径为 R，平行单色光从下方射入，若要使 第一次射到球面上的光不从球面上出射，可在半球形玻璃的圆形底面上放一个挡光屏， 则该挡光屏的最小面积为（　　）  2R n R 2  R2 2 A． n B． n C． n  1 n R 2 D． (n  1) 2 3．如图所示，两束单色光 a 和 b 从水中射向水面的 O 点，它们进入空气后的光合成一 束光 c。根据这一现象可知（　　） A．在水中时 a 光和 b 光的传播速度相同 B．两束光在从水进入空气时频率均变小 C．从水中射向空气时，a 光全反射的临界角比 b 光小 D．真空中 a 光的波长比 b 光长 4．如图所示，abc 是玻璃制成的柱体的横截面，玻璃的折射率 n 2 ，ab 是半径为 R 的圆弧，ac 边垂直于 bc 边， �aOc  60�。一束平行光垂直 ac 入射，只有一部分光从 ab 穿出，则有光穿出部分的弧长为（　　） A． R 12 B． R 6 C． R 4 D． R 3 5．如图所示，一束可见光经过玻璃三棱镜折射后分为 a、b 两束单色光．下列说法正 确的是（　　） A．玻璃对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 B．玻璃中 a 光的传播速度大于 b 光的传播度 C．真空中 a 光的波长大于 b 光的波长 D．如用 b 光照射某金属能发生光电效应，则用 a 光照射该金属也一定发生光电效应 6．如图所示为一正六边形棱镜的截面图，其边长为 L，光源 S 发出的光从 AB 边上的 A 点与垂直于 AB 边的法线呈 i  60�角入射，AF 边不透光，S 距 A 点的距离为 L，光线 穿过棱镜后从 ED 边上 D 点射出，再传播到接收点 M，CD 边不透光，D 距 M 点的距离 仍为 L，由此下列说法正确的是（　　） A．出射光线 DM 与入射光线 SA 不平行 B．玻璃的折射率为 2 C．光在空气中 SA 和在玻璃中 AD 传播的时间比为 1: 2 3 D．保持 S 光源和六边形位置不变，入射光线入射角增大到 B 点过程中，在 AB 边上能 出现全反射现象 7．下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（　　） A．图甲为 a、b 两束单色光分别通过同一双缝干涉实验器材形成的图样，在同种均匀 介质中，a 光的传播速度比 b 光的大 B．图乙为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 C．图丙为薄膜干涉示意图，两玻璃板的中间一端用薄片垫起，构成空气劈尖，干涉条 纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 D．图丁中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏 振片，光屏依然发亮 8．用同一光管研究 a、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流 I 与光电管两极间所 加电压 U 的关系如图。则这两种光（　　） A．照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b 光的临界角大 C．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大 D．通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 9．水中的空气泡、玻璃中的空气泡，看上去比较亮，对这一现象表述正确的是(　　) A．空气泡对光线有会聚作用 B．空气泡对光线有发散作用 C．从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的 D．从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的 10．有一个长为 10cm 的竖直线状光源 AB，其表面可以向各个方向发射光线，将光源 封装在一个半球形的透明介质中，整个装置放在水平地面上，如图。线状光源的 B 端 与半球的球心 O 重合，封装用的透明介质的折射率为 1.5，为使光源发出的所有光均能 射出介质球，不考虑二次反射，试分析介质球的半径 R 至少为（　　） A．15cm B． 5 5 cm C．10cm D．20cm 11．如图所示，由不同频率的 a、b 两种单色光组成的复色光沿半圆形玻璃砖的半径 MO 方向以入射角 光束的出射角 1  37� 射向玻璃砖的圆心 O，其出射光束 OP 中只有 a 光，且出射  2  53� 。则下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对 a 光的折射率比对 b 光的折射率小 B．ab 两种单色光在玻璃砖中的传播速率之比为 4：5 C．ON 光束中只有 b 光 D．玻璃对 a 光的折射率为 0.75 二、多选题 12．下列关于光的说法中正确的是（　　） A．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 B．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢长度将明显变短 C．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距 D．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波长不同 E.光从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 13．如图甲所示，一束红光由真空沿半圆柱体的径向射入，并与其底面过 O 的法线成  角，CD 为足够大的光学传感器，可以探测反射光的强度。从 AB 面反射回来的光强 随入射角  变化的情况如图乙所示，则（　　） A．半圆柱体相对该红光的折射率为 1.25 B．若减小入射角  到 0°，则光线将全部从 AB 界面透射出去 C．若减小入射角  ，则反射光线和折射光线之间的夹角将变大 D．若改用紫光照射，光学传感器探测到反射强度达到最大时  <53° 14．如图所示，由红光和蓝光组成的一细光束投射到一块玻璃碎片上被分成①、②两 束，则下列说法正确的是（　　） A．①是蓝光，②是红光 B．在真空中，②的传播速度比较大 C．玻璃对①的折射率较大 D．适当增大此细光束射到玻璃左侧面的入射角，在玻璃中①的折射光先消失 E.用同一双缝干涉实验装置观察这两色光的干涉条纹时，①的条纹间距比较小 三、填空题 15．如图为某种材料制成的三角形玻璃砖 ABC，∠B＝90°，∠A＝30°，AC 面竖直放置， AB 面上镀有反光膜。一束单色激光水平射入 AC 面，经 AB 面反射后恰好在 BC 面上无 光线射出，则玻璃对该激光的折射率 n＝______；若换用频率更高的激光，其他条件 不变，BC 面是否有光线射出？______(选填“有”或“没有”)。 16．如图，某同学在研究色散现象时，对着圆心 O 从半圆形“空腔”玻璃砖 ABC（内部 为真空，周围是玻璃）的弧形面上 P 点射入一束白光，发现在与 AC 平行的屏幕上出 现了彩色光带 DD′。 ① 光带上最靠近 D 的是__________（填“红”、“绿”或“紫”）光； ② 取走玻璃砖后，该同学测得了以下数据：PO=10cm，OD=54.6cm，PQ=8cm，DQ ′=27.3cm，由此可知，玻璃对射向 D 的色光的折射率为_________；已知真空中的光速 为 3×108m/s，则该色光在玻璃砖中的光速为__________m/s。 17．光纤通信技术是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。我国 的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻 璃）的折射率___________（选填“大”或“小”）。当光从光纤的外套进入内芯后，光的 传播速度变___________（选填“大”或“小”）。若某种光纤的内芯在空气中发生全反射 的临界角为 45�，则内芯的折射率为___________（结果可用根号表示）。 四、解答题 18．半径为 R 的透明半球形玻璃球体静置在水平桌面上 ，球心为 O，半球体上表面水 平且 AB 是直径。有一束单色光从距离水平面高度为 2 3 R 的 P 点水平射入球体 ， 2 光线进入球体后经过 B 点 ，光在真空中的传播速度为 c，求： ① 该玻璃半球的折射率； ② 光在该玻璃半球内的传播时间。 19．如图所示为某透明介质棱镜的截面图，其中 �B  90�，o 点为 ac 边上的一点， ac  2bc  4oc ，d 点为 bc 的中点，一激光束由 O 点沿平行于 ab 的方向进入棱镜，由 d 点射出.求： ① 该透明介质的折射率； ② 改变入射角 i 的大小，如果激光束射到 bc 边但不能从 bc 边射出，求入射角 i 的正弦 值的取值范围.（结果可用根号表示） 20．如图所示为一玻璃砖的横截面，其中 OAB 是半径为 R 的扇形， �AOB  45 ， � 1 OBD 为等腰直角三角形。一束光线从距 O 点 R 的 P 点垂直于 OD 边射入，光线恰好 2 在 BD 边上发生全反射，最后由 AB 边射出。已知光在真空中的传播速度为 c，求： （i）玻璃砖对该光线的折射率； （i）光在玻璃砖中传播的时间。 21．某精密光学仪器由一块横截面为直角三角形的匀质玻璃砖下部挖掉一个半径为 R= 3 m 的半圆柱所制成，其截面如图所示，其中 AC 边与圆相切，BD 为半圆柱体的直 径，O 为圆心，∠BAC= 30°.一束单色光从 AB 边上的 E 点垂直射入玻璃砖，经过反射、 折射后从 AC 边上某点射出，且出光线平行于 BA 边.已知 BE 的长为 xBE= 1.5m,光在真空 中的传播速度为 c. （i）请画出此光束在玻璃砖中的光路图，并求玻璃砖对该单色光的折射率 n； （ii）求该单色光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所经历的时间 t。 参考答案 1．A 【详解】 BC．X 射线在传播过程中无论进入何种介质，其频率 不变；根据 E  h 可知，光子能量 不变，故 BC 错误； AD．设人体对 X 射线的折射率为 n>1，根据 v   根据 vλν c X n 可知, 射线在人体中的传播速度减小， 可知， 不变、v 减小，则波长 λ 变短，故 A 正确，D 错误。 故选 A。 2．B 【详解】 在 O 点左侧，设从 E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界 角 θ，则 OE=x 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图： 则由公式 sin   1 n 则可知在半球形玻璃上，半径为 x 的圆形范围内的光都可以从球面射出，由图可知 x  sin  R 则可得 x  R sin   则挡光屏的最小面积为  x2   R2 n2 R n 故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 3．D 【详解】 A．由光的可逆性可知，如果光从空气射入水中时，则 a 光偏折的程度较小