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光学
满分:50分时量:40分钟
一.选择题(1-5为单选题,题每小题4分,6-7题为多选题,每小题5分,共30分)
1.物理光学主要研究光的本性以及光与物质相互作用的规律.下列关于物理光学知识的理解正确的是()
A.泊松亮斑是光通过圆孔衍射时形成的
B.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理
C.白光通过三棱镜后出现的彩色图样是光的衍射现象
D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
2.一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示,在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失.下列说法正确的是()
A.紫光在三棱镜中的速率比红光大
B.屏上的彩色光带最上面为紫色
C.屏上最先消失的是红光,最后消失的是紫光
D.黄光从空气进入三棱镜后,频率不变,波长变小
3.如图所示,半径为R、球心为O的半球内为真空,M为其顶点,半球外介质的折射率为eq\r(2).一束以MO为中心,截面半径r=eq\f(1,2)R的光束平行于MO射到球面上,不考虑多次反射,则能从底面透射出光的面积为()
A.πR2 B.eq\f(πR2,4)
C.π(eq\r(3)-1)2R2 D.π(eq\r(2)-1)2R2
4.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的,光导纤维由内、外两种材料制成,内芯材料的折射率为n1,外层材料的折射率为n2,如图所示的一束光信号与界面夹角为α,由内芯射向外层,要想在此界面发生全反射,必须满足的条件是()
A.n1n2,α大于某一值
B.n1n2,α大于某一值
C.n1n2,α小于某一值
D.n1n2,α小于某一值
5.如图所示,一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入,经AB界面折射后分为a、b两束光,则下列说法正确的是()
A.b光的光子能量小于a光的光子能量
B.现将入射光绕O点逆时针转动,则a光先消失
C.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D.在半圆形玻璃砖中,b光的传播时间小于a光的传播时间
6.图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置,其中M为标准板,N为水平放置的待检测物体,入射光竖直向下照射,图乙为观察到的干涉条纹,下列说法正确的是()
A.入射光的波长越长,干涉条纹的条数越少
B.M、N之间垫块的高度越高,干涉条纹的条数越少
C.P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的
D.P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的
7.如图所示,一束含有两种频率的复色光斜射向一块厚玻璃砖,玻璃砖的另一面涂有水银,光线经折射、反射、再折射后从玻璃砖入射面一侧射出,分成了两束单色光a和b,则下列说法正确的是()
A.a、b两束出射光不会是平行的
B.该玻璃砖对a光折射率小于对b光折射率
C.a光频率大于b光频率
D.从该玻璃砖射向空气,a光临界角大于b光临界角
二、非选择题(第8题10分,第9题10分,共20分)
8.“天宫课堂”逐渐成为中国太空科普的国家品牌.某同学观看太空水球光学实验后,想研究光在水球中的传播情况,于是找到一块横截面为半圆柱形玻璃砖,如图所示,半圆的半径为R,O为圆心.入射光线PQ以∠AQP=30°的方向射入玻璃砖,入射点Q到圆心O的距离为eq\f(\r(3),3)R,光线恰好从玻璃砖圆弧AB的中点E射出.
(1)求玻璃砖的折射率;
(2)现使光线PQ向左平移,求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出(不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光).
9.某同学在家中找到一个带底座标准透明玻璃球,用红色激光笔照射其表面,光的折射和反射使玻璃球显得流光溢彩、晶莹剔透.如图为该透明玻璃球过球心O的截面图,球的半径为R,该同学用激光沿平行直径AOB方向照射,发现当激光射到圆上的C点,入射角i=60°时,激光在球内经过一次反射后恰能从D点(与C点关于AOB对称)再次平行AOB从玻璃球射出,光在真空中的传播速度为c.求:
(1)该玻璃球对激光的折射率n;
(2)激光在玻璃球内传播的时间t.
参考答案
1.解析:B泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的,A错误;光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理,B正确;白光通过三棱镜呈现彩色图样是光的色散现象,C错误;在镜头前加装一个偏振片,以消除反射光的透射,D错误.
2.解析:D根据折射规律,屏上的彩色光带最上面为红光,最下面为紫光,三棱镜对紫光的折射率大于红光的折射率,根据v=eq\f(c,n),可知紫光在三棱镜中的速率比红光小,选项A、B错误;根据发生全反射临界角公式siniC=eq\f(1,n),三棱镜对紫光的折射率最大,紫光的临界角最
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