- 光
- 共1341题
某同学用插针法测量半圆形的玻璃砖的折射率，实验步骤如下：
①首先在白纸上画一条直线aa′，再画一条入射光线AO。
②然后把半圆形的玻璃砖放在白纸上，使平界面与直线aa′对齐，且使其圆心与O点对齐。
③在AO上间隔一定距离竖直地插上2枚大头针P1、P2。
（1）在半圆形的玻璃砖的圆形侧插上第三枚大头针P3，使同时挡住__________。
（2）画出完整的光路图。
（3）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=__________（保留3位有效数）
正确答案
（1）
（2）光路图（4分）
（3）1.60（4分）（说明：
本题考查的是光的折射问题，实验为插针法测量半圆形的玻璃砖的折射率的实验，在半圆形的玻璃砖的圆形侧插上第三枚大头针P3，使同时挡住
2008年北京奥运会上，光纤通讯将覆盖所有奥运场馆为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光导纤维是由内芯和外套两层组成，光从一端进入，另一端传出，下列说法正确的是：
正确答案
CD
光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，所以内芯的折射率大于外套的折射率，在端面不可能发生全反射，故A、B错；不同频率的可见光在同一介质中折射率不同，传播速度不同，故所用时间也不同；红光临界角大于紫光临界角，红光恰能发生全反射，紫光更能发生全反射，可以从一端入射到另一端射出，故C、D正确。
如图所示，一台激光器，它的功率为P，如果它发射出的单色光在空气中的波长为λ.
(1)它在时间t内辐射的光能为________，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为________．
(2)由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体如图所示．要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？
正确答案
(1)Pt arcsin
(1)激光器t时间内发出的光能W＝Pt
由n＝
(2)设激光束在光导纤维端面的入射角为i，折射角为r，折射光线射向侧面时的入射角为i′，折射角为r′，如图所示．
由折射定律：n＝
由全反射临界角的公式：sin i′＝
要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有i＝r′＝90°，sin i＝1.故n＝
解得n＝
在测定《梯形玻璃砖的折射率》实验中
（1）四位同学分别在白纸上画出了测量梯形玻璃砖折射率的光路图，光路图如图甲、乙、丙、丁所示，直线aa/、bb/、cc/、dd/代表梯形玻璃砖在白纸上的界面。其中p1、p2、p3、p4为4枚大头针所插位置的投影点，光线的箭头没有画出。能比较准确测量折射率的光路图可以是
（2）为了探究折射角（r）与入射角(i)的关系，已作 出折射角随入射角的变化曲线，如图所示，请指出图线的特征 。
你猜想一下，入射角与折射角 之比 是一个常数。（猜对给分，猜不对不给分）
正确答案
（1）丙和丁 ------------- 4分
（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值。 ---------- 4分
正弦值 ---------2分
（1）丙和丁 ------------- 4分
（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值。 ---------- 4分
正弦值 ---------2分
（9分）一半圆柱形透明体横截面如图所示，O为截面的圆心，半径R=
正确答案
3.0×10-10s。
试题分析：设此透明体的临界角为C，依题意
当入射角为
此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点入射角为
在透明体中运动的路程为
在透明体中的速度为
传播的时间为
(14分)如图所示，AOB是1/4圆柱玻璃砖的截面图，玻璃的折射率为
正确答案
解：正确的画出光路图是解决问题的关键，如图所示，
假设光线从P点入射到C点恰好发生全反射．
由
∠PCO为临界角，则∠PCO =arcsin
则∠POC＝1800一450一600=750, ……………3分 光路图…………2分
∠COB= 150，可以判断出PC以下的光线才能从圆柱面射出，即圆柱面上BC部分有光线射出．
即圆柱面AB上有
本题考查的是反射定律与全反射问题，根据全反射规律得出折射角，再找到C点位置，就能得到能从圆柱面射出的光线范围；
宽度为d的平面镜MN立于水平地面上,在平面镜的正前方的A点处(A点到平面镜的两端点M､N的距离相等),有一人面对平面镜站在水平地面上,A点距离镜面h远,在平面镜的前方与镜面平行的直线PQ上有一点光源S,从远处以速度v沿直线QP运动,如图所示,已知PQ到平面镜MN所在直线的距离为H,且H>h.
(1)点光源S沿QP直线运动,在某一个范围内可以被A点的人通过平面镜看到,请用作图法画出人通过平面镜可看到发光点S的范围,在图中用斜线表示出来;
(2)人通过平面镜可以看到发光点S的时间是多少?
正确答案
(1)见解析 (2)
(1)人能观察到S的范围为如下图所示中的EF段.
(2)由相似三角形的性质知,
∴EF=
某列波在甲介质中的频率为
小题1:波在甲介质中波长？
小题2:波进入乙介质中的速度?
正确答案
小题1:
小题2:
如图所示，一等腰直角棱镜，放在真空中，AB=AC=d．在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC射出时，出射光线偏离入射光线的偏向角为30°，若测得此光线传播的光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等，那么点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离是多少？
正确答案
如图所示，
由折射定律，光线在AB面上折射时有sin60°=nsinα（2分）
在BC面上出射时，nsinβ=nsinγ（2分）
由几何关系，α+β=90°
δ=(60°－α)+(γ－β)=30°
联立解得，α=β=45° γ=60°（2分）
所以n=sin60°/sin45°=
单色光在棱镜中通过的几何路程
单色光在棱镜中光速
设点光源到棱镜AB侧面的垂直距离为L，
依题意
所以
晴天的晚上,人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内.一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面,卫星自西向东运动.春分期间太阳垂直射向赤道,赤道上某处的人在日落后8 h时在西边的地平线附近恰能看到它,之后极快地变暗而看不到了.已知地球的半径R地=6.4×106 m,地面上的重力加速度为10 m/s2,估算:(答案要求精确到两位有效数字)
(1)卫星轨道离地面的高度;
(2)卫星的速度大小.
正确答案
(1)6.4×106 m (2)5.7×103 m/s
从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示,设卫星离地高h,Q点为日落后8 h时能看到它反射的阳光.日落8 h时Q点转过的角度设为θ.
(1)θ=
轨道高h=
(2)因为卫星轨道半径r=R地+h=2R地.
根据万有引力定律,引力与距离的平方成反比,卫星轨道处的重力加速度gr=
如图16所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，FD为圆周，圆心为O，光线从AB面入射，入射角θ1＝60°，它射入棱镜后射在BF面上的O点并恰好不从BF面射出．
(1)画出光路图；
(2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s)．
正确答案
(1)见解析图 (2)1.3(或
(1)光路图如图所示．
(2)设光线在AB面的折射角为θ2，折射光线与OD的夹角为C，
则n＝
由题意，光线在BF面恰好发生全反射，sinC＝
θ2＋C＝90°
联立以上各式解出n≈1.3(或
又n＝
答案：(1)见解析图 (2)1.3(或
本题考查光的折射现象，画出光路图，利用几何关系求得折射率，根据公式n＝
如图所示,从AB面射到矩形玻璃砖ABCD的光线,不论入射角i多大,都只能从CD面射出.求玻璃的折射率n的取值范围.
正确答案
根据界面发生全反射的临界情况，利用折射定律来求解。
设入射角为90°时，折射角等于临界角C，如图所示，在AD面的入射角为α，
要使光在AD面发生全反射，则有：
(9分)如图所示，在真空中波长为600 nm的激光束从A点射入圆柱形玻璃介质。若该激光束经折射后从B点射出，射出玻璃与射入玻璃的光线夹角为30°，AB孤所对的圆心角为120°，求该激光束在玻璃中的波长。
正确答案
424 nm
圆心角∠AOB=120°
由等腰知：r=30°
几何关系：2
则i=r+
n=
如图所示，AOB是1/4圆柱玻璃砖的截面，玻璃砖的折射率为
正确答案
占AB面的1/6．
：在OA面发生折射，设折射角为r，
因为
所以
解得r＝30° ③
设射到AB面上的光线，其射出部分为NB部分，则∠MNO应等于临界角C，
因为
在△MNO中，因为∠OMN＝90°-r=60°
所以∠MON＝180°-60°-C＝75° ⑤
所以射出光线部分BN所对应的圆心角为15°，占AB面的1/6． ⑥
评分标准：本题9分. ①、②、③共4分，④式2分，⑤、⑥式共3分。
本题考查的是光的折射，对折射定律和全反射的应用，光在AO面上进行折射进入玻璃砖，然后某部分光线在AB弧面上发生了全反射，从而光线有一部分射不出来，
折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出，如图所示，求：
①光在A面上入射角的最大值．
②若光在纤维中恰能发生全反射，由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？
正确答案
①
试题分析：①光路图如下图所示，要在纤维中发生全反射，
其临界角C有：
折射角：θ2＝90°－C ②
所以，
由折射定律：
②光在纤维中传播的速度：
光在沿纤维轴线方向上的速度分量：
所用时间：
评分标准：①②③④⑤式各1分，⑥⑦式各2分。
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