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第四章 光
(本卷满分100分,考试用时90分钟)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.以下说法正确的是
A.真空中蓝光的波长比红光的波长长
B.天空中的彩虹是由光干涉形成的
C.光纤通信利用了光的全反射原理
D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变
解析 红光的频率小于蓝光的频率,在真空中红光和蓝光的传播速度相同,由λ=eq \f(v,f),得红光波长比蓝光波长长,故选项A错误。天空中的彩虹是水滴对不同色光的折射程度不同造成的,选项B错误。光纤通信利用了光的全反射原理,选项C正确。机械波在不同介质中传播时,其频率不变,但传播速度不同,由v=λf知,波长也不同,选项D错误。
答案 C
2.单色光通过双缝产生干涉现象,同种单色光通过单缝产生衍射现象,在光屏上都得到明暗相间的条纹,比较这两种条纹
A.干涉、衍射条纹间距都是均匀的
B.干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C.干涉条纹间距不均匀,衍射条纹间距均匀
D.干涉条纹间距均匀,衍射条件间距不均匀
解析 干涉条纹间距均匀,而衍射条纹间距不均匀,中央亮条纹最宽。D正确。
答案 D
3.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光。如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,要使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,最小厚度为d,那么绿光在真空中的波长λ0为
A.eq \f(d,4)
B.eq \f(nd,4)
C.4d
D.4nd
解析 设绿光在膜中的波长为λ,则由d=eq \f(1,4)λ,得λ=4d,则绿光在真空中的波长为λ0=nλ=4nd。
答案 D
4.用a、b、c、d表示四种不同颜色的单色点光源,若:①将a、b、c放在水中相同深度处,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大 ②分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验,b光的亮条纹间距最大 ③a、c和d发出的光在同种玻璃中传播,d光的传播速度最大;则推断a、b、c、d的折射率正确的是
A.nb<nd<nc<na
B.nb<na<nd<nc
C.na=nb=nc=nd
D.nb=na<nd=nc
解析 将a、b、c放在水中相同深度处,在水面上方同等条件下观测发现b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大,说明na、nb、nc相比nb最小,nc<na;分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验,b光的亮条纹间距最大,说明在b、c、d三种光中,b光的波长最长,频率最小,故nb、nc、nd相比,nb最小;a、c和d发出的光在同种玻璃中传播,d光的传播速度最大,说明na、nc、nd相比,nd最小;综上可知,nb<nd<nc<na,故选项A正确。
答案 A
5.直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图1,a、b光相比
图1
A.玻璃球对a光的折射率较小
B.玻璃球对a光的临界角较小
C.b光在玻璃球中的传播速度较大
D.b光在玻璃球中的传播时间较短
解析 由题图知,光线通过玻璃球后,b光的偏折角大,则玻璃球对b光的折射率较大,对a光的折射率较小,故A正确。因为a光的折射率较小,根据sin C=eq \f(1,n)知,玻璃球对a光的临界角较大,故B错误。因为b光的折射率较大,根据v=eq \f(c,n)知,b光在玻璃球中的传播速度较小,故C错误。b光在玻璃球通过的路程较大,传播速度较小,由t=eq \f(s,v)知,b光在玻璃球中的传播时间较长,故D错误。
答案 A
6.如图2,一个三棱镜的截面为等腰直角△abc,∠a为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于bc边的方向射到ab边,进入棱镜后直接射到ac边上,并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为
图2
A.eq \f(\r(6),2) B.eq \r(2) C.eq \f(3,2) D.eq \r(3)
解析 设三棱镜的折射率为n,如图所示,由折射定律得n=eq \f(sin θ1,sin θ2),又n=eq \f(1,sin C),θ1=45°,θ2+C=90°,联立以上各式解得:n=eq \f(\r(6),2),A对。
答案 A
7.如图3,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带,a、b是其中的两单色光。若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失。下面说法正确的是
图3
A.紫光最先消失
B.红光最先消失
C.a光在玻璃中的传播速度小于b光在玻璃中的传播速度
D.通过同一双缝发生干涉,a光