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1、光学单元测试一、选择题（每小题 3 分，共 60 分）1光线以某一入射角从空气射人折射率为3的玻璃中，已知折射角为 30，则入射角等于（）A.30 B.45C.60 D.752红光和紫光相比，（）A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小3一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b 两束单色光，其传播方空气向如图所示。设玻璃对a、b 的折射率分别为 na和 nb，a、b 在玻璃中的传播速度分别为 va和
2、 vb，则（）Ananb BnavbDvav2C.nln2、v1v2 D.nln2、v1v25如图所示，一束细的复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O点，经折射分为a、b两束光，分别由P、Q两点射出玻璃体。PP、QQ均及过O点的界面法线垂直。设光线a、b在玻璃体内穿行所用时间分别为ta、tb，则ta:tb等于（A）QQ:PP （B）PP:QQ（C）OP:OQ （D）OQ:OP6图示为一直角棱镜的横截面，bac 90,abc 60。一平行细光束从 O 点）OPPQQab沿垂直于 bc 面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率 n=则有光线（）A从 ab 面射出B从 ac 面射出C从 bc 面射出，且
3、及 bc 面斜交D从 bc 面射出，且及 bc 面垂直第 1 页2，若不考试原入射光在 bc 面上的反射光，aboc7一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于 b 光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（）8如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（）红光的偏折最大，紫光的偏折最小红光的偏折最小，紫光的偏折最大玻璃对红光的折射率比紫光大玻璃中紫光的传播速度比红光大9在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（）A.光的折射现象、色散现象 B.光的反射现象、干涉现象C.光的衍射现象、偏振现象 D.光的直线传播现象、光电效应现象
4、10光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法正确的是（）光纤通信利用光作为载体来传播信息光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理光导纤维传递光信号是利用光的色散原理目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝11现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（）md hn hn2e32medA B22222222d hn h C2men2 D2
5、med21312在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长及晶体中原子间距相近已知中子质量 m=167x1027kg，普朗克常量 h=663x1034Js，可以估算德布罗意波长=182x10 m 的热-10中子动能的数量级为（）(A)10J (B)10J (C)1013已知能使某金属产生光电效应的极限频率为 0，A当用频率为 20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为 20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 h0C当照射光的频率大于0时，若 增大，则逸出功增大1414 水的折射率为 n，距水面深 h 处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光
6、源照亮的圆形区域的直径为 A.2 h tan(arc sin171921J (D)1024 J1)B.2 h tan(arc sin n)n第 2 页 C.2 h tan(arc cos1)D.2 h cot(arc cos n)n15.为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜，下列说法中正确的是（）A、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射B、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射C、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射D、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见
7、光长，因此更容易发生明显衍射16人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（A）牛顿的“微粒说”及爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的（B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性（C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波（D）光具有波粒两象性性17空气中两条光线 a 和 b 从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如 图 1 所示。方框内有两个折射率 n=1.5 的玻璃全反射棱镜。图 2 给出了两棱镜四种放 置方式的示意图，其中能产生图 1 效果的是1818两束不同频率的单色光 a、b 从空气射入水中，发生了图所示的折射现象（）。下列结论中正确的是A光
8、束 b 的频率比光束 a 低B在水中的传播速度，光束 a 比光束 b 小C水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率小D若光束从水中射向空气，则光束 b 的临界角比光束 a 的临界角大19现有a、b、c三束单色光，其波长关系为abc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定A.a光束照射时，不能发生光电效应B.c光束照射时，不能发生光电效应C.a光束照射时，释放出的光电子数目最多D.c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小20.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射
9、的情况如题 20 图所示，由此可知A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.a光的频率比b光的高D.a光的波长比b光的长题号题号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010答案答案题号题号111112128 819192020答案答案二、计算题（共二、计算题（共 4040 分）分）2 21 人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为10第 3 页6m/s，求该紫 外 线 的 波 长（电 子 质 量me 9.11
10、1031kg，普 朗 克 常 量h 6.631034J s，1eV 1.601019J）22如图所示，一路灯距地面的高度为 h，身高为 l 的人以速度 v 匀速行走(1)试证明人头顶的影子做匀速运动；(2)求人影长度随时间的变化率。23 如图所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率 n=2的透明液体，容器底部正中央 O 点处有一点光源 S，平面镜 MN 及底面成 45角放置，若容器高为 2dm，底边半径为（1+3）dm，OM=1dm，在容器中央正上方 1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺，求光源 S 发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度。（不考虑容器侧壁和液面的反射）24一种用于激光治疗
11、的氦分子激光器，输出337.1nm 波长的激光，激光脉冲的时间约为 10 s，输出脉冲时的功率为 10 W，每秒输出的脉冲个数是 100 个。6-9（1）这种激光的频率是多少？属于电磁波谱中的哪个波段？（2）这种激光器的平均输出功率是多少？25如图所示，透明介质球球心位于 O，半径为 R，光线 DC 平行于直径 AOB 射到介质的 C 点，DC 及 AB 的距离H=3R/2，若 DC 光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线及入射光线平行，作出光路图，并算出介质的折射率。261801 年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨
12、氏干涉的结果(称洛埃镜实验)(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M 为一平面镜试用平面镜成像作图法在答题卡上画出 S 经平面镜反射后的光及直接发出的光在光屏上相交的区域(2)设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和 L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离x x的表达式答案：题号答案题号1C112B123AD4B5A6BD7B8B89C1910AD20第 4 页答案D-7CABAABCDBCABD21323*10 m22、(1)设 t0 时刻，人位于路灯的正下方 O 处，在时刻 t，人走到 S 处，根据题意有OSvt过路灯 P 和人头
13、顶的直线及地面的交点 M 为 t 时刻人头顶影子的位置，如图 l 所示，OM 为头顶影子到 0 点的距离由几何关系，有解式、得故人头顶的影子做匀速运动。(2)由图 l 可知，在时刻 t，人影的长度为 SM，由几何关系，有。因 OM 及时间 t 成正比，SM=OMOS由式得。因此影长 SM 及时间 t 成正比，影长随时间的变化率解：光路如图，光线经反射后到达介质及空气的界面时，入射角 i=r，由折射定律可得折射角 r=i，折射光线 PQ 及入射光线 DC 平行，则POA=COA=isin i=H/R=3R/2R=3/2i=60，折射角 r=i/2=3000sin r=1/2 折射率 sin i/sinr=323、解：作图找出发光点 S 在平面镜中的像点 S，连接 SM 延长交直尺于 H 点，MH 沿竖直方向，连接 SP，在 RtPR S中，R S=PR=3 dm，r=30sin i=（1+03dm，由折射定律可得：sin i/sin r=n解得2/2，i=45，刻度尺上被照亮的范围 QH=1 dm+3dm03）dm8-91424、解：（1）f=c/=310/337.110 HZ=8.910 HZ，属于紫外线（2）P=10010 10 W=0.1W-96第 5 页