选修3-4《光的折射全反射与波动性》随堂检测.doc

1 / 5光的折射 全反射 光的波动性随堂检测1．(2009·广东，14)(1) 在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹．彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的．光的折射发生在两种不同介质的________上，不同的单色光在同种均匀介质中________不同．(2)如图 2－1－14 为声波干涉演示仪的原理图，两个 U 形管 A 和 B 套在一起，A 管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成___________的波．当声波分别通过 A、B 传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．图 2－1－142. 图 2－1－15(1)一玻璃砖横截面如图 2－1－15 所示，其中 ABC 为直角三角形(AC 边未画出) ，AB 为直角边，∠ABC＝45°；ADC 为一圆弧，其圆心在 BC 边的中点．此玻璃的折射率为 1.5.P 为一贴近玻璃砖放置的、与 AB 垂直的光屏．若一束宽度与 AB 边长度相等的平行光从 AB 边垂直射入玻璃砖，则下列叙述正确的是________．A．从 BC 边折射出一束宽度与 BC 边长度相等的平行光B．屏上有一亮区，其宽度小于 AB 边的长度C．屏上有一亮区，其宽度等于 AC 边的长度D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大(2)如图 2－1－16 所示， 2 / 5图 2－1－16是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝 S1、S 2，由 S1、S 2 发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长是 λ，屏上的 P 点到两狭缝 S1、S 2 的距离相等，如果把 P 处的亮条纹记作 0 号条纹，由 P 向上数，与 0 号亮纹相邻的亮纹依次是1 号条纹、2 号条纹……则 P1 处的亮纹恰好是 10 号亮纹．设直线 S1P1 的长度为 L1，S 2P1的长度为 L2，则 L2－L 1 等于多少？3. 图 2－1－17如图 2－1－17 所示是一种折射率 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 sin i＝0.75.求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)通过计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 AB 面上的光线)．4. 图 2－1－18(2009·苏南八校联考) 如图 2－1－18 所示是一透明的圆柱体的横截面，其半径 R＝20 cm，折射率为 ，AB 是一条直径，今有一束平行光沿 AB 方向射向圆柱体，试求：3(1)光在圆柱体中的传播速度； 3 / 5(2)距离直线 AB 多远的入射光线，折射后恰经过 B 点．5． (1)一束红光和一束紫光以相同的入射角斜射到同一厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离，则下列说法中正确的是________．A．红光的出射光线的侧移距离比紫光小 B．红光的出射光线的侧移距离比紫光大C．红光穿过玻璃板的时间比紫光短 D．红光穿过玻璃板的时间比紫光长图 2－1－19(2)2008 年奥运会上，光纤通信网覆盖了所有的奥运场馆，为各项比赛提供安全、可靠的通信服务，光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输．如图 2－1－19 是一根长为 l 的光导纤维，由内芯和包层两层介质组成，其折射率分别为 n1 和 n2，则 n1________n2(填“”或“＝”)；若发生全反射的临界角为 θ，光在真空中的速度为 c，则一束光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为________． 4 / 5参考答案：随堂检测1. 解析：声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率相同的波且相位差固定．若波程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若波程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消．所以两列波传播的路程相差半个波长(奇数倍) ，则此处声波的振幅减小；若传播的路程相差一个波长(半波长的偶数倍 )，则此处声波的振幅增大．答案：(1)界面　折射率　(2)相同　减小　增大2. 解析：(1)设光在玻璃砖 BC 面与 AC 弧面上的临界角为 C，则有 sin C＝ ＝ ，显然1n 23C ，所以光线在 BC 边发生全反射，光线沿 DE 方向射出棱镜后的方向与 AC 边1n垂直，光路图如图所示．答案：(1)2×10 8 m/s　(2) 见解析图4. 解析：(1)光在圆柱体中的传播速度 v＝ ＝ ×108 m/ 3(2)设光线 PC 经折射后经过 B 点，光路图如图所示由折射定律有： ＝n＝ ，又由几何关系有：α＝2βsin αsin β 3 5 / 5由以上两式解得 α＝60°光线 PC 离直线 AB 的距离 CD＝Rsin α＝10 cm3则距离直线 AB 为 10 cm 的入射光线经折射后能到达 B 点．3答案：(1) ×108 m/s　(2)10 cm3 35. 解析：(1)因为同一种介质对紫光的折射率大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A 选项正确、 B 选项错误；设入射角为 θ，折射角为 α，玻璃板的厚度为 h，则穿过玻璃板所用的时间为 t＝ ，又有折射定hvcos α律 n＝ ，且 n＝ ，联立解得 t＝ ，介质对红光的折射率较小，且两种色光的sin θsin α cv n2hcn2－ sin2θ折射率均大于 1，所以分子中的 n2 起主要作用，故 C 选项正确，D 选项错误．(2)光从内芯射向包层时会发生全反射，故内芯的折射率应大于包层的折射率；当内芯射向包层的入射光的入射角等于临界角 θ 时，光的路线最长，所用时间也最长，设为 tmax，此时光束在沿光导纤维方向的速度分量为 vsin θ，则光在穿过光导纤维时有 l＝vsin θ·tmax，得tmax＝ ＝ ＝ .lvsin θ lcsin θn1 n1lcsin θ答案：(1)AC 　 (2)>　n1lcsin θ。