选修3-4《光的折射全反射与波动性》课后作业

光的折射 全反射 光的波动性课后作业1. (1)如图2120所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到DC的距离相等，两束光通过棱镜折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是_图2120A在真空中，a光光速大于b光光速B在真空中，a光波长大于b光波长Ca光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间Da、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角图2121(2)如图2121所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，BAC.从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，求此棱镜的折射率2. 小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃折射率的实验(如图2122所示)，他进行的主要步骤是：图2122(A)用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d.(B)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC.(C)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置(D)调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2.则(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n_.(2)关于上述实验以下说法正确的是_ A在BOC的范围内，改变入射光PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2C左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2D要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角3. 图2123(2010广西鸿鸣高中月考)(1)如图2123所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a，b两束，则下列叙述正确的是() A在水中a光的速度比b光的小Ba、b两束相比较，a光的波动性较强C若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失D用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距(2)透明光学材料制成的棱镜的正截面为等腰直角三角形，其折射率为n.一束波长为564 nm的单色光与底面平行射入棱镜，如图2124所示，入射点为O(OC间距大于AC)，求：图2124此单色光在棱镜中的波长该束光线从哪个面首先射出？出射光线的方向如何？计算后回答并画出光路图 (2)399 nmBC面，与BC面成45角且与AB面平行，光路如右图所示：4图2125(1)如图2125所示，两个同种玻璃制成的三棱镜，顶角1略大于2，两单色光1和2分别垂直入射三棱镜，其出射光线与竖直界面的夹角12，则下列判断正确的是_A在棱镜中1光的传播速度比2光的小B1光的频率大于2光的频率C让1光和2光通过同一双缝干涉装置，1光的条纹间距小于2光的条纹间距D在利用1光和2光做衍射实验时，1光的实验效果显著(2)某公园有一水池，水面下某处有一光源，在水面上形成一个半径为3 m的圆形亮斑(水面下看)，已知水的折射率n.求：光源的深度；光从光源传到水面的最短时间5 .图2126 如图2126示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点已知OA，该球体对蓝光的折射率为.则：(1)它从球面射出时的出射角为多少？(2)若换用一束红光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C的哪侧？6. 图2127如图2127所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知A60，C90，一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射，ADa，棱镜的折射率为n，求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)7 .图2128如图2128所示，一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D(D3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问：(1)在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？(2)若玻璃半球对(1)中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径 参考答案：课后作业1. 解析：(1)本题考查不同色光的比较光在真空中的传播速度为3.0108 m/s，故A选项错误；画出a、b两束光通过棱镜的光路图，如图所示由图可知棱镜对a光的偏折程度大于对b光的偏折程度，即a光的频率、折射率大于b光的频率和折射率，所以在真空中a光的波长小于b光的波长，故B选项错误；两种光在棱镜中的传播距离相等，由于a光在棱镜中的传播速度小于b光在棱镜中的传播速度，故a光通过棱镜的时间较长，故C选项正确；由Carcsin可知a光的临界角小于b光的临界角，故D选项错误(2)作出正确的光路图，依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合，则光在AC面的入射角为90，由几何关系可知折射角为90，根据折射定律：n.答案：(1)C(2)1. 解析：(1)作出光路图如图所示，折射光线交于MN上的E点，反射光线交与MN上的F点折射率等于折射角的正弦与反射角的正弦的比，即n .(2)当入射角大于等于临界角时，发生全反射，则只有反射光线照射到MN上，所以MN上可能只出现一个亮点，故A项正确；由图知，角大于角，所以左侧亮点到A的距离总是比右侧亮点到A的距离小，故B项正确，C项错误；要想左侧亮点到A点的距离增大，必须减小折射角，由折射率公式可知，要减小折射角，必须减小入射角，故D项正确答案：(1)(2)ABD3. 解析：(1)a光的折射角小于b光，说明a光在水中的折射率小于b光，根据nc/v，在水中a光的速度比b光的大，选项A错误；根据折射率小，则光的频率相应小，a、b两束光相比较，a光的频率较小，波长较长，波动性较强，选项B正确；若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光折射角先达到90，b光先消失，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与波长成正比，a光的波长较长，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距大于b光干涉条纹间距，选项D错误(2)n，n399 nm. 在AC面上有，所以30因为OCAC，所以折射光线只能射向AB面，入射角i75，又因为sin C，iC，故该光在AB面上发生全反射光线将又射向BC面，入射角为30.射出时，所以45，即光线首先从BC面射出，与BC面成45且与AB面平行. 答案：(1)BC4. 解析：(1)光在棱镜的右侧发生折射，由题意知，光由玻璃射向空气的过程中，单色光1的入射角大于单色光2的入射角，由于折射角相等，由折射定律知玻璃对单色光1的折射率小于对单色光2的折射率，即n145，发生全反射i2i13030C，由折射定律有：，所以45.(2)镜中光速v，所求时间：t.答案：(1)45(2)7. 解析：(1)紫光(2)如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求最大半径设紫光临界角为C，由全反射的知识：sin C所以cos Ctan C，OBR/cos Cr(DOB)/tan CDnR. 答案：(1)紫光(2)DnR 8 / 8