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题型:简答题
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简答题

半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,O点为圆心,OO′为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直。一束复色光沿半径方向与OO′成角射向O点,已知复色光包含有折射率从的光束,因而光屏上出现了彩色光带。

①求彩色光带的宽度;

②当复色光入射角逐渐增大时,光屏上的彩色光带将变成一个光点,求角至少为多少?

正确答案

试题分析:①     2分

代入数据得    2分

故彩色光带的宽度为    2分

    2分

即入射角    2分

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出。已知入射角为i,A与O相距l介质的折射率为n,试求介质的厚度d。

正确答案

试题分析:根据折射定律得:

由几何关系知:

又 

以上各式联立解得:

点评:本题考察了波的折射现象,通过画出正确的光路,利用折射率公式比较容易求出正确答案。

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简答题

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。

正确答案

试题分析: 光从光源S射出经半球体到达光屏的光路如图。

光由空气射向半球体,由折射定律,有   解得                                  

中,由正弦定理得

解得                                  

光由半球体射向空气,由折射定律,有    

解得,即出射光线与轴线OA平行  

光从光源S出发经玻璃半球体到达光屏所用的总时间

                           

                                        

解得                                    

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简答题

在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图中①②③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖,他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图,则这三位同学测得的折射率与真实值相比分别有何变化?

正确答案

见解析

甲同学测得的折射率与真实值相比偏小.由于所画玻璃砖的宽度比实际宽度大,测量的O′点比实际的O向右移,使所画的折射角θ2比实际的偏大,如图所示,由于入射角不变,根据n=可知测得折射率偏小.乙同学测得的折射率与真实值相比不变;由于入射面aa′,和射出面bb′,不平行,使的上、下面两法线不平行,所以出射光线与入射光线不再平行,但不影响折射点O′,所以所画的折射角θ2与实际的相同.

丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变.原因是当过P3、P4作直线与画出的界面bb′交于O′;若O′恰好落在画出的界面bb′和玻璃砖下表面的交点上,测得的折射率与真实值相比不变;若O′落在画出的界面bb′和玻璃砖下表面交点的左侧(折射角偏大),测得的折射率与真实值相比偏小;若O′落在画出的界面bb′和玻璃砖下表面交点的右侧(折射角偏小),测得的折射率与真实值相比偏大.

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简答题

已知光在真空中的传播速度C=3×108m/s。如图,折射率n=1.5某玻璃立方体放在空气中。光线从立方体的顶面斜射进来,然后投射到它的另一个侧面P点,问:

① 光在玻璃中的传播速度V;

②此光线能否从另一个侧面P点射出?请说明你判断的依据。

正确答案

①2×108  (m/s)②光线不能在P点射出 

① 光在玻璃中的传播速度V

V="C" / n =3×108 / 1.5 (m/s)= 2×108  (m/s)   (1分)

② 该玻璃发生全反射的临界角C

      故C<450    (1分)

光线在B点发生折射,由折射定律知

  故r<450   (1分)

由几何关系知i1=900-r>450 >C            (1分)

所以光线在P点一定发生全反射,

光线不能在P点射出                   (1分)

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题型:简答题
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简答题

如图所示,折射率n1=1.5的半圆形玻璃砖置于光屏MN的止方。整个装置置于盛满折射率为n2=1.5的液体的容器中,其平面AB到MN的距离为h=20cm。一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O点。现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动。

①当玻璃砖转过30°时,求射到光屏上的光点到的距离x;

②求射到光屏上的光点离的最远距离

正确答案

试题分析:①当玻璃砖转过30°时,如图

又有相对折射率公式得:

又由几何关系得:解得:

②当最远时是光发生全反射时此时临界角为θ4,由全反射定律得:,故有

由几何关系得最远距离

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简答题

(5分)雨过天晴,人们常看到天空中出现彩虹,它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象.在说明这个现象时,需要分析光线射入水珠后的光路.一细束光线射入水珠,水珠可视为一个半径为R=l0mm的球,球心O到入射光线的垂直距离为d=8mm,水的折射率为n= 4/3.

(a)在图上画出该束光线射入水珠后,第一次从水珠中射出的光路图.

(b)求这束光线从射向水珠到第一次射出水珠,光线偏转的角度.

正确答案

(1)如图所示      (2)320

试题分析:(1)根据光的折射定律,光路图如图所示:

(2)由几何关系得:,所以;再根据折射定律:,得,所以,所以光线偏转的角度

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题型:简答题
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简答题

如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,半径为R,介质折射率为,圆心角为45°,一束平行于OB的单色光由OA面射入介质,要使柱体AB面上没有光线射出,至少要在O点上方竖直放置多高的遮光板?(不考虑OB面的反射)。

正确答案

R

试题分析:设在OA面上的一点P入射的光线恰好不能从AB面射出,经过折射在AB面的N点发生全反射.由几何关系可知光从P点射入时的入射角i=45°,由折射定律:得:,r=30°

设临界角为C,由,得:,C=45°

要使光不能从AB面射出,在N点的入射角等于45°

由正弦定理:,ON=R

得:

遮光板的长度至少为L=OPsin45°=R

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题型:简答题
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简答题

有一个玻璃三棱镜,其横截面为等腰三角形,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.若保持入射光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?

正确答案

试题分析:设入射光线经玻璃折射时,入射角为i,折射角为,射到棱镜右侧面的入射角为.根据折射定律阴

    ①

由几何关系得

       ②

当i=0时,由①式知=0,有最大值(如图),由②式得

     ③

同时应小于玻璃对空所的全反射临界角,即

   ④

由①②③④式和题给条件可得,棱镜顶角的取值范围为

    ⑤

点评:本题考查了通过画出光路图,通过光在介质中的折射求出在介质中的传播路径,利用在介质中发生全反射的条件,建立等式求解。

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题型:简答题
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简答题

(9分)如图所示是一透明的折射率为的圆柱体,其半径R=20cm, O点为圆心,AB为其中的一直径。今有一束平行光沿平行于AB方向射向圆柱体,已知真空中光速为c=3.0×108m/s。

①求光在圆柱体中的传播速度;

②假如在该平行光中有经圆柱体折射后刚好到达B点,则该光线在圆柱体中的传播时间为多少?

正确答案

 ②

试题分析:①光在该圆柱体中的传播速度为:

②光线PC经折射后经过B点后光路图如图所示.

假设入射角为α,折射角为β,则由折射定律有:

又由几何关系有:

代入解得:

光线在圆柱体中传播的距离:

该光线在圆柱体中的传播时间为:

的综合应用。

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题型:简答题
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简答题

(9分)如图,厚度为D的玻璃砖与水平实验桌成45°角放置。红色激光束平行于水平桌面射到玻璃砖的表面,在桌面上得到两个较亮的光点,测得间的距离为L。求玻璃砖对该红色激光的折射率。

正确答案

试题分析:由折射定律有:sin450/sinγ=n   (3分)

直角三角形MNR中sinγ=PN/2MN    MN= (3分)

在直角三角形PQN中PN=L     解得n= (3分)

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题型:简答题
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简答题

如图所示为玻璃厚度检测仪的原理简图,其原理是:固定一束激光AO以不变的入射角θ1照到MN表面,折射后从PQ表面射出,折射光线最后照到光电管C上,光电管将光信号转变为电信号,依据激光束在C上移动的距离,可以确定玻璃厚度的变化.设θ1=45°,玻璃对该光的折射率为,C上的光斑向左移动了Δs,则可确定玻璃的厚度比原来变________(填“厚”或“薄”)了________.

正确答案

(1)  厚 

如图示:由折射定律可知,射出玻璃的光线和进入玻璃的光线是平行的,当玻璃变厚图中虚线示,光斑向左移动;如右图示由,得到

 

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题型:填空题
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填空题

(4分)如图所示,是一个学生课后做的“用广口瓶和直尺测定水

的折射率”小实验.请填写下述实验步骤中的空白.①用直尺测  

出广口瓶瓶口内径d;②在瓶内装满水;③将直尺沿瓶口边缘   

    插入水中;④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去,若恰

能看到直尺的零刻度(即图中A点),同时看到水面上B点刻度的

像恰与A点的像相重合;⑤若水面恰与直尺的C点相平,读出

       的长度;⑥由题中所给条件,可以计算水的折射

率为              

正确答案

竖直 (1分)    BC (1分)    AC (2分)

由几何知识和反射定律知,从A点发出的光线,经水面的P点折射而到达眼睛,其入射角等于∠PAC,折射角等于∠PBC,则水的折射率n===.

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简答题

[物理--选修3-4]

(1)一列周期为T的简谐横波沿X轴传播,t=0时刻的波形如图1所示.此时平衡位置位于x=3m处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为:xa=2.5m,xb=5.5m,则______

A.当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷

B.T=T/4时a质点正在向y轴负方向运动

C.T=3T/4时.b质点正在向y轴负方向运动

D.在某-时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同

(2)如图2所示是种折射率n=1.5的棱镜,现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上.入射角的正弦值为Sini=O.75.求:①光在棱镜中传播的速率;

②通过汁算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到A.B面上的光线).

正确答案

(1)由图知,波长λ=4m,ab平衡位置间的距离为△x=3m=λ,则当a质点处在波峰时,b质点不可能在波谷.故A错误.

B、图1时刻,a质点正在向上运动,则t=T时a质点正在向y轴正方向运动.故B错误.

C、图1时刻,b质点正在向下运动,t=T时b质点正在向y轴方向运动.故C正确.

D、由于a、b平衡位置间的距离为波长,结合波形得知,两质点的位移和速度不可能都相同.故D错误.

故选C

(2)①由n=得,光在棱镜中传播的速率为 v==m/s=2×108m/s

②设光线进入棱镜的折射角为r,由n=,得

sinr==0.5,得r=30°

光线射到BC界面时的入射角为i1=90°-45°=45°

设棱镜的临界角为C,则sinC==,得C<45°,所以光线在BC边发生全反射,根据几何知识得到,光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直,光路图如图.

答:(1)C;

(2)光在棱镜中传播的速率为2×108m/s.光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直,光路图如图.

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题型:简答题
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简答题

(4分)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?

正确答案

(1) (2)

试题分析:(1)根据折射定律: (1分)

所以光在介质中的传播速度: (1分)

(2)由图知b光的折射率小,临界角大,故当b光发生全发射时,折射光线消失

b光的折射率: (1分)

(1分)

下一知识点 : 光的干涉、衍射和偏振
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