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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.45°C.60°D.75°2．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vb，则（）A．nanbB．nanbC．vavbD．vavb4．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2。用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度（）A.nl＜n2、v1＜v2B.nl＜n2、v1v2C.nln2、v1＜v2D.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’均与过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’:OP’6．图示为一直角棱镜的横截面，60,90abcbac。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=2，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）A．从ab面射出B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交OP’PQ’Qabbcaoab空气玻璃D．从bc面射出，且与bc面垂直7．一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（）Ａ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小Ｂ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大Ｃ．玻璃对红光的折射率比紫光大Ｄ．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（）Ａ．光纤通信利用光作为载体来传播信息Ｂ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理Ｃ．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理Ｄ．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（）A222medhnB313222enhmdC2222menhdD2222medhn12．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与晶体中原子间距相近．已知中子质量m=1．67x10—27kg，普朗克常量h=6．63x10—34J·s，可以估算德布罗意波长λ=1．82x10-10m的热中子动能的数量级为（）(A)10—17J(B)10—19J(C)10—21J(D)10—24J13．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为υ0，A当用频率为2υ0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为2υ0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hυ0C当照射光的频率υ大于υ0时，若υ增大，则逸出功增大14．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源照亮的圆形区域的直径为A.2htan(arcsinn1)B.2htan(arcsinn)C.2htan(arccosn1)D.2hcot(arccosn)15.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”与爱因斯坦的“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18．两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cba.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12345678910答案题号11121314151617181920答案二、计算题（共40分）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eV34.3，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为sm/106，求该紫外线的波长（电子质量kgme311011.9，普朗克常量sJh341063.6，JeV191060.11）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与底面成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1dm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10-9s，输出脉冲时的功率为106W，每秒输出的脉冲个数是100个。（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与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与入射光线平行，作出光路图，并算出介质的折射率。26．1801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与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λ，在光屏上形成干涉条纹．写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式．答案：题号12345678910答案CBADBABDBBCAD题号11121314151617181920答案DCABAABCDBCABD21．3．23*10-7m22、(1)设t＝0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OS＝vt①过路灯P和人头顶的直线与地面的交点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①、②得。因OM与时间t成正比，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SM=OM－OS③由式①～③得因此影长SM与时间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与空气的界面时，入射角i’=r，由折射定律可得折射角r’=i，折射光线PQ与入射光线DC平行，则∠POA=∠COA=isini=H/R=3R/2R=3/2i=600，折射角r=i/2=300sinr=1/2折射率sini/sinr=323、解：作图找出发光点S在平面镜中的像点S’，连接S’M延长交直尺于H点，MH沿竖直方向，连接S’P，在RtΔPRS’中，RS’=3dm，PR=3dm，∴∠r=300由折射定律可得：sini/sinr=n解得sini=2/2，∠i=450，刻度尺上被照亮的范围QH=1dm+3dm=（1+3）dm24、解：（1）f=c/λ=3×108/337.1×10-9HZ=8.9×1014HZ，属于紫外线（2）P=100×10-9×106W=0.1W