《2019高中物理 課下能力提升十六 第十三章 第3節(jié) 光的干涉（含解析）新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019高中物理 課下能力提升十六 第十三章 第3節(jié) 光的干涉（含解析）新人教版選修3-4（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、光學元件與折射光路的綜合問題、測定水的折射率 [基礎練] 一、選擇題 1．[多選]△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射情況如圖所示，由此可知(　　) A．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小 B．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大 C．a(chǎn)光的頻率比b光的高 D．a(chǎn)光的波長比b光的長 2．如圖所示，一束可見光射向半圓形玻璃磚的圓心O，經(jīng)折射后分為兩束單色光a和b。下列判斷正確的是(　　) A．玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率 B．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率 C．在真空中a光的波長大于b光的波長

2、 D．如果增大入射角，b光先發(fā)生全反射 3．[多選]如圖所示是一玻璃球體，其半徑為R，O為球心，AB為水平直徑。M點是玻璃球體的最高點，來自B點的光線BD從D點射出，出射光線平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的傳播速度為c，則(　　) A．此玻璃球的折射率為 B．光線從B到D需用時 C．若增大∠ABD，光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．若減小∠ABD，從AD段射出的光線均平行于AB 二、非選擇題 4．如圖所示，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O以角i入射，第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ＝15°，BC

3、邊長為2L，該介質(zhì)的折射率為。求： (1)入射角i; (2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設光在真空中的速度為c，可能用到sin 75°＝或tan 15°＝2－)。 5．如圖所示，在水面上放置一個足夠大的遮光板，板上有一個半徑為r的圓孔，圓心的正上方h處放一個點光源S，在水面下深H處的底部形成半徑為R的圓形光亮區(qū)域(圖中未畫出)。測得r＝8 cm，h＝6 cm，H＝24 cm，R＝ 26 cm，求水的折射率。 [提能練] 一、選擇題 1．如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊直角梯形的棱鏡，疊合在一起組成一個長方體。某單色光沿與P的上表面成θ角的方向斜射向

4、P，其折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面。已知材料的折射率nP

5、　　　　D．5 3．如圖所示，AOB為透明扇形玻璃磚，圓心角∠AOB＝60°，OM為∠AOB的角平分線，平行于OM的單色光在空氣中由OA邊射入玻璃磚，經(jīng)OA面折射后的光線恰平行于OB。則下列說法中正確的是(　　) A．該玻璃磚的折射率為2 B．經(jīng)OA面折射后的光線射到AMB面都將發(fā)生全反射 C．該入射光在空氣中的波長與玻璃磚中的波長相等 D．該入射光在空氣中的頻率與玻璃磚中的頻率相等 4．在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸

6、重合。已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為(　　) A．r B．1.5r C．2r D．2.5r 二、非選擇題 5．一組平行的細激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖所示。已知光線Ⅰ沿直線穿過玻璃，它的入射點為O，光線Ⅱ的入射點為A，穿過玻璃后兩條光線交于一點。已知玻璃截面的圓半徑為R，OA＝，玻璃的折射率n＝。求這兩條光線射出玻璃后的交點與O點的距離。 6．如圖所示，在一個很大的透明容器中有折射率n＝ 的透明液體，液體內(nèi)有一平面鏡M，水平光束AB射到容器的豎直側(cè)壁上的B點后投射到平面鏡上O點處。

7、為了使光束BO經(jīng) M一次反射后的光線能夠射出液體的上表面，平面鏡與水平方向的夾角α應滿足什么條件？ 答 案 [基礎練] 1．解析：選BD　由于光線b從棱鏡射向空氣時發(fā)生全反射，而a光線未發(fā)生全反射，故b光的頻率比a光的高，波長比a光短，棱鏡對b光的折射率比對a光的大，棱鏡內(nèi)b光的傳播速度比a光的小。選項B、D正確。 2．解析：選B　根據(jù)光路可逆和折射定律可知，玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率，a光的頻率大于b光的頻率，則A項錯誤，B項正確；根據(jù)波長λ＝，知a光的波長小于b光的波長；如果增大入射角，a光先發(fā)生全反射，則C、D項錯誤。 3．解析：選AB　由題圖可知光線D點的

8、入射角為i＝30°，折射角為r＝60°，由折射率的定義得n＝知n＝，A正確；光線在玻璃中的傳播速度為v＝＝c，由題圖知BD＝R，所以光線從B到D需用時t＝＝，B正確；若增大∠ABD，則光線射向DM段時入射角增大，射向M點時為45°，而臨界角sin C＝＝<＝sin 45°，即光線可以在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象，C錯誤；要使出射光線平行于AB，則入射角必須為30°，D錯誤。 4．解析：(1)根據(jù)全反射定律可知，光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C，由折射定律得 sin C＝① 代入數(shù)據(jù)得 C＝45°② 設光線在BC面上的折射角為r，由幾何關系得 r＝30°③ 由折射定律得 n＝

9、④ 聯(lián)立③④式，代入數(shù)據(jù)得 i＝45°⑤ (2)在△OPB中，根據(jù)正弦定理得 ＝⑥ 設所用時間為t，光線在介質(zhì)中的速度為v，得 ＝vt⑦ v＝⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得t＝L⑨ 答案：(1)45°　(2)L 5．解析：根據(jù)光路圖，可知 sin θ1＝＝0.8， sin θ2＝＝0.6 由折射定律得：n＝得n＝ 答案： [提能練] 1.解析：選D　作出光路圖，如圖所示。由題意可知，光線垂直射入Q，根據(jù)折射定律，則有：nP＝，nQ＝；因為nP

10、所以共有3條光線射出玻璃球，故B正確。 3．解析：選D　依題意作出光路圖(圖略)，由幾何知識得：入射角i＝60°，折射角r＝30°，由折射定律n＝得n＝，A錯誤；由sin C＝可知，光在此介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角C大于30°，經(jīng)OA面折射后照射到面這一范圍的光線可能發(fā)生全反射，經(jīng)OA面折射后照射到范圍的光線不能發(fā)生全反射，B錯誤；光在不同介質(zhì)中傳播的過程中頻率不變，D正確；若光在真空中的傳播速度為c，則光在玻璃磚中的傳播速度為v＝＝c，由v＝λf可知，該入射光在空氣和玻璃磚中的波長不同，C錯誤。 4.解析：選C　若折射率大于，則臨界角小于60°，光路如圖所示，由幾何關系可知光斑半徑為2

11、r，故C正確。 5.解析：兩條光線的光路如圖所示， 設射出玻璃后的交點是P，光線Ⅱ從玻璃射出時的入射角為i，折射角為r，根據(jù)折射定律得：n＝ 由幾何關系可得i＝30° 代入得r＝60° 由幾何關系可得OP＝2Rcos 30° OP＝R 答案：R 6．解析：當光經(jīng)平面鏡反射后，經(jīng)折射從水中射出。但由于平面鏡與水平方向的夾角α的不同取值，光既可向左上方，也可向右上方射出，并可能出現(xiàn)光的全反射。圖甲和圖乙為反射光恰好能夠射出液體上表面的兩個光路圖。 若在水面上發(fā)生全反射，有n＝， 即sin C＝＝，C＝45°。 由幾何關系得：圖甲中， 2(90°－α)＋C＝90°， 即α＝67.5°；圖乙中，C＋2α＝90°， 即α＝22.5°。 綜合兩種情況得出：使光束經(jīng)M一次反射后的光線能夠射出液體的上表面，平面鏡與水平方向的夾角α的范圍為22.5°<α<67.5°。 答案：22.5°<α<67.5° 7