高中物理光学综合计算题
高中物理光学计算题举例与分析
高中物理光学计算题举例与分析光学是高中物理中的重要内容之一，其中的计算题是学生们经常遇到的难点。
为了帮助学生更好地理解和解决这类问题，本文将通过举例和分析，详细介绍几种常见的光学计算题型，并给出解题技巧和指导。
1. 焦距计算题焦距是光学中的基本概念，学生们常常需要计算光线通过透镜后的焦距。
例如，有一凸透镜，其物距为20cm，像距为30cm，求该透镜的焦距。
解题思路：根据透镜公式：1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
将已知数据代入计算，得到：1/f = 1/30 - 1/20，整理后可得焦距f = 60cm。
解题技巧：焦距计算题的关键是理解透镜公式，并能够正确代入已知数据进行计算。
此外，注意单位的统一，确保计算结果的准确性。
2. 放大率计算题放大率是描述光学成像效果的重要指标，学生们常常需要计算物体的放大率。
例如，有一平凸透镜，其焦距为10cm，物体离透镜的距离为20cm，求物体的放大率。
解题思路：放大率的定义为：放大率 = 像的高度/物的高度。
对于平凸透镜来说，放大率等于像的距离与物的距离之比。
根据放大率的定义，可得放大率 = 10cm/20cm =0.5。
解题技巧：放大率计算题的关键是理解放大率的定义，并能够正确计算像的距离与物的距离之比。
此外，注意单位的统一，确保计算结果的准确性。
3. 透镜组焦距计算题透镜组是由多个透镜组成的光学系统，学生们常常需要计算透镜组的焦距。
例如，有一凸透镜焦距为20cm，一凹透镜焦距为-30cm，求该透镜组的焦距。
解题思路：透镜组的焦距可以通过透镜组公式计算：1/f = 1/f1 + 1/f2，其中f为透镜组的焦距，f1和f2分别为透镜1和透镜2的焦距。
将已知数据代入计算，得到：1/f = 1/20 + 1/(-30)，整理后可得焦距f = -12cm。
解题技巧：透镜组焦距计算题的关键是理解透镜组公式，并能够正确代入已知数据进行计算。
高考物理月刊专版 专题11 光学综合 光学综合测试题(二)
高考物理月刊专版专题11 光学综合光学综合测试题（二）1、如图图14—1—1所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。
现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是（）A、匀速直线运动 B.、自由落体运动C、变加速直线运动D、匀减速直线运动2、如图图14—1—5所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是（）A、n1<n2，a为红光，b为蓝光B、n1<n2，a为蓝光，b为红光C、n1>n2，a为红光，b为蓝光D、n1>n2，a为蓝光，b为红光3、如图14—1—8所示是一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路，则（）A、介质Ⅰ的折射率最大B、介质Ⅱ的折射率最大分别垂直入射三棱镜，其出射光线与第二界面的夹角φ1 =φ2，则（）A、A光的频率比B光的频率高B、在棱镜中A光的波长比B光的短C、在棱镜中B光的传播速度比A光的大D、把此两光由水中射向空气，产生全反射时，A光的临界角比B光的临界角大5、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（）A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在C、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光D、屏上无任何亮光6、图14—2—1是伦琴射线管的结构示意图。
电源E给灯丝K加热，从而发射出热电子，热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。
电子流打到A极表面，激发出高频电磁波，这就是X射线。
下列说法中正确的有（）A、P、Q间应接高压直流电，且Q接正极B、P、Q间应接高压交流电C、K、A间是高速电子流即阴极射线，从A发出的是X射线即一种高频电磁波D、从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同7、对爱因斯坦光电效应方程E K= hν-W，下面的理解正确的有（）A、只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能E KB、式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C、逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W= hν0D、光电子的最大初动能和入射光的频率成正比8、如图14—2—2，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。
高中物理选修1光的折射计算题专项训练
高中物理选修1光的折射计算题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、计算题（共10题）1、光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60º 时，折射光线与反射光线恰好垂直，求该玻璃砖的折射率．2、光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60时，折射光线与发射光线恰好垂直。
求：该玻璃砖的折射率是多少？3、光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60时，折射光线与发射光线恰好垂直。
求：光在该玻璃砖中传播速度是多少？(v=1.73×108m/s)4、一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离(θ很小时，sinθ≈θ，cosθ≈1)．5、在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S,从S发出的光线SA以角度θ入射到玻璃板上表面,经过玻璃板后从下表面射出,如右图所示.若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等,点光源S到玻璃上表面的垂直距离l应是多少?6、光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，求：(1)这块玻璃的折射率；(2)没有光线从玻璃上表面折射出来的条件．7、等腰直角棱镜放在真空中，如图所示，，一束单色光以60o的入射角从AB侧面的中点射入，折射后再从AC侧面射出，出射光线偏离入射光线的角度为30o，（已知单色光在真空中的光速为C），（1）请作出光路图；（2）求此单色光通过三棱镜的时间是多少？8、如图所示，是一种折射率n=1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小i=arcsin0.75，求：（1）光在棱镜中传播的速率。
（2）画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图，要求写出简要的分析过程。
（不考虑返回到AB和BC面上的光线）。
9、某同学用如下方法测玻璃的折射率：先将平行玻璃砖固定在水平桌面的白纸上，画出两侧界面MN、PQ（MNPQ面平行于桌面），在玻璃砖的一侧用激光照射，在光源同侧且与MN平行的光屏上得到两光点A、B，两光线的位置如图所示.测得入射光线与界面的夹角α=30°，光屏上两光点之间的距离L=3.0cm，玻璃砖的厚度h=2.0cm，求玻璃的折射率.10、如图所示，一束极细的平行单色光由空气斜入厚度为h的玻璃砖，入射光与上表面夹角为，入射点与玻璃砖左端距离为b1，经折射后，出射点与玻璃砖的左端距离为b2，可以认为光在空气中的速度等于真空中的速度c。
物理高中光学试题及答案
物理高中光学试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 299,792,458 km/sD. 300,000,000 km/s2. 光的折射现象中，当光线从空气斜射入水中时，折射角（）入射角。
A. 大于B. 小于C. 等于D. 无法确定3. 以下哪个现象不是光的干涉现象（）。
A. 双缝干涉B. 单缝衍射C. 薄膜干涉D. 光的反射4. 光的偏振现象说明了光是（）。
A. 横波B. 纵波C. 非波D. 无法确定5. 光的色散现象说明了（）。
A. 光是粒子B. 光是波动C. 光是电磁波D. 光是量子6. 光的反射定律中，入射角与反射角（）。
A. 相等B. 互补C. 不相等D. 无法确定7. 镜面反射和漫反射的主要区别在于（）。
A. 反射光的强度B. 反射光的方向C. 反射光的颜色D. 反射光的波长8. 光的全反射现象发生在（）。
A. 光从光密介质射向光疏介质B. 光从光疏介质射向光密介质C. 光从真空射向介质D. 光从介质射向真空9. 光的衍射现象说明了（）。
A. 光是粒子B. 光是波动C. 光是电磁波D. 光是量子10. 以下哪个是光的干涉现象的应用（）。
A. 激光测距B. 光纤通信C. 光学显微镜D. 激光切割二、填空题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的速度约为______ m/s。
2. 光的折射定律表明，入射光线、法线和折射光线位于______平面内。
3. 光的偏振现象可以通过______来实现。
4. 光的色散现象可以通过______来观察。
5. 光的反射定律中，入射角和反射角的和等于______度。
6. 镜面反射和漫反射的主要区别在于反射光的______。
7. 光的全反射现象发生在光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于临界角，临界角的大小与______有关。
8. 光的衍射现象可以通过______来观察。
高中物理光学的计算题解题技巧
高中物理光学的计算题解题技巧光学是高中物理中的一门重要内容，其中的计算题是学生们常常遇到的难题。
为了帮助学生更好地解决光学计算题，本文将结合具体题目，介绍一些解题技巧和方法。
一、透镜成像问题透镜成像是光学中的基础概念，也是高中物理考试中的热点题型。
常见的题目如下：例题1：一个凸透镜的焦距为20厘米，一个物体放在凸透镜的左侧，距离透镜30厘米，求物体的像距和放大倍数。
解析：根据透镜公式1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
代入已知数据，得到1/20 = 1/v - 1/30。
解方程可得v ≈ 60厘米。
根据放大倍数的定义，放大倍数为M = v/u = 60/30 = 2。
解题技巧：透镜成像问题的关键是掌握透镜公式，即1/f = 1/v - 1/u。
在解题过程中，可以先列出已知条件和未知量，然后代入透镜公式进行计算。
二、光的干涉问题光的干涉是光学中的重要概念，也是高中物理考试中的难点题型。
常见的题目如下：例题2：两个点光源A和B相距1米，一个屏幕距离A点2米，求屏幕上干涉条纹间距。
解析：根据干涉条件，两个点光源的光程差为整数倍波长。
设干涉条纹间距为d，光程差为λ，根据几何关系，可以得到d = λ * L / (x2 - x1)，其中L为两个光源之间的距离，x1和x2分别为两个光源到屏幕的距离。
解题技巧：在解决光的干涉问题时，首先要明确干涉条纹间距的计算公式，即d = λ * L / (x2 - x1)。
然后根据已知条件和未知量，代入公式进行计算。
三、光的衍射问题光的衍射是光学中的重要概念，也是高中物理考试中的难点题型。
常见的题目如下：例题3：一个单缝衍射实验中，入射光的波长为600纳米，单缝宽度为0.1毫米，屏幕距离单缝1米，求在屏幕上的衍射角。
解析：根据单缝衍射的衍射条件，可以得到sinθ ≈ λ / a，其中θ为衍射角，λ为入射光的波长，a为单缝宽度。
代入已知数据，可以得到sinθ ≈ 600e-9 / 0.1e-3。
高中物理试题与解析-第四章光学综合训练
第四章综合训练一、选择题1．光在生产、生活中有着广泛的应用，下列对光的应用的说法正确的是()A．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象B．光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象C．3D电影技术利用了光的干涉现象D．全息照相利用了光的偏振现象答案 B解析光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，A项错误；光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维，光在其中传播过程发生全反射，因此光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象，B项正确；3D电影技术利用了光的偏振现象，C项错误；全息照相利用了光的干涉现象，D项错误．故选B项．2．夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振动方向与路面平行．人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的，镜片的透振方向应是() A．竖直的B．水平的C．斜向左上45°D．斜向右上45°答案 A解析夏天，柏油路面上的反射光对人的眼睛刺激过大，为了减弱对人眼睛的影响，人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃材料制成的偏振片，该偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直，由于反射光的振动方向与路面平行，则镜片的透振方向应该沿竖直方向．故选A项．3．某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，使用激光器作光源，进行光的衍射实验，如图所示．则他在光屏上看到的条纹是下面图中的()答案 B解析根据衍射条纹的特点，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故B项正确、A、C、D三项错误．故选B项．4．光在某种玻璃中的传播速度是3×108m/s，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90°，则入射角应是()A．30°B．60°C．45°D．90°答案 A解析依题意做出光路图，如图所示折射率为n＝c v＝3，设入射角为θ1，则有n＝sin θ2sin θ1＝cos θ1sin θ1，解得θ1＝30°.故选A项．5．潜水员在水面下能看到水面上的全部景物，因为水面上方360°范围内，射入水中的光线全部集中在顶角为θ的一个倒立圆锥内(如图为其中一个截面)，对此现象，下列说法正确的是()A．潜水员潜得越深，角θ越大B．潜水员潜得越深，角θ越小C．潜水员深度为某个值时，角θ最大D．角θ的大小与潜水员的深浅位置无关答案 D解析由题意，根据折射定律可得sin θ2＝1n，显然角θ的大小只与水的折射率n有关，与潜水员的深浅位置无关．故选D项．6．(多选)市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照射物品产生的热效应大大降低，因而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯能降低热效应的原因之一，是在灯泡后面放置的反光镜表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示红外线在该薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度可能是()A.λ4B.λ2 C.3λ4D ．λ 答案 AC 解析 要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线的影响，在薄膜的两个界面上的反射光相干涉后应互相抵消，路程差应满足2d ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0，1，2，3，…)，可得所镀薄膜的厚度d ＝(2n ＋1)λ4(n ＝0，1，2，3，…)，当n ＝0时，d ＝λ4；当n ＝1时，d ＝3λ4，不可能等于λ2或λ.故选A 、C 两项．7．如图所示为两横截面为等腰三角形的玻璃棱镜，其中ab ∥a ′b ′，ac ∥a ′c ′，bc ∥b ′c ′.一入射光线由空气经两玻璃棱镜折射后射出来，则出射光线( )A ．一定是光线2B ．一定是光线3C ．可能是光线1、4D ．可能是光线1、3答案 B解析 由于ab ∥a ′b ′，可将aba ′b ′等效为平行玻璃砖，出射光线平行于入射光线，因而出射光线不可能是光线4、5、6，入射光线AO 经棱镜abc 折射，出射光线向底边bc 偏折，再将aca ′c ′视为平行玻璃砖，光线射出后将向a ′方向侧移，如图所示，所以从a ′b ′射出的光线一定是光线3.故选B 项．8．如图所示，MON 为柱状扇形透明介质的横截面，扇形的半径为R 、圆心为O ，A 点在OM 上且O 、A 两点的距离为63R ，P 为圆弧MN 的中点．一细束单色光以入射角i ＝60°从A 点射入介质，折射光线恰好通过P 点，已知∠APO ＝45°，则介质对该光的折射率n 为( )A. 2B. 3C.32D.62 答案 B解析 在△POA 中，根据正弦定理有R sin ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π2－r ＝63R sin π4，可得r ＝ 30°，根据光的折射定律n ＝sin i sin r ，解得n ＝ 3.故选B 项．9．(多选)图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S 1和S 2间距为0.80 mm ，双缝到屏的距离为0.80 m ，波长为500 nm 的单色平行光垂直入射到双缝S 1和S 2上，在屏上形成干涉条纹．中心轴线OO ′上方第一条亮条纹中心位置在P 1处，第三条亮条纹中心位置在P 2处，现有两只虫子分别从S 1和S 2同时出发以相同速率10－3 m/s用最快路线飞到屏幕上某条纹上．下列说法正确的是( )A ．若二者都飞到O ′，它们所花时间一样B ．若二者都飞到P 1，它们所花时间一样C ．若二者都飞到P 2，它们所花时间相差1.5 msD ．P 1与P 2相距1 mm答案 ACD解析 两只虫子分别从S 1和S 2到O ′，距离相同，速率相同，所用的时间也相同，A 项正确；1号虫子从S 1到P 1的路程与2号虫子从S 2到P 1的路程不同，速率相同，所用的时间不同，B 项错误；1号虫子从S 1到P 2的路程与2号虫子从S 2到P 2的路程之差为3λ，Δt ＝3λv ＝1.5ms ，C 项正确；根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝L d λ得出相邻条纹间距为0.5 mm ，则得出P 1P 2在屏幕上的坐标分别为0.5 mm 、1.5 mm ，P 1与P 2相距1 mm ，D 项正确．故选A 、C 、D 三项．10．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD 为等腰梯形如图2所示，E 、F 分别是AC 和AB 的中点．一细光束平行AB 边从E 点射入，折射后射向F 点．已知∠BAC ＝∠ABD ＝45°，CD 边长和梯形的高分别为2a 、a ，不考虑光束的多次反射，则细光束( )A ．一部分在F 点反射，一部分出射B ．AC 面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB 面射出C ．AC 面上的入射点逐渐上移，光束将在BD 面上发生全反射D ．AC 面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长 答案 B解析 由几何关系知，AC 面上的折射角为45°2＝22.5°，由n ＝sin 45°sin 22.5°≈1.85，C ＝arcsin 11.85≈arcsin 0.54>arcsin 0.5＝30°，当光束射向F 点时，入射角为67.5°将发生全反射，故A 项错误；根据对称性，AC 面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD 面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C 项错误；光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D 项错误；当AC 面上的入射角减小至零时，AB 面上的入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB 面射出，故B 项正确．故选B 项．11．(多选)2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图2所示．光线a 沿半径方向入射玻璃砖，光线b 与光线a 平行，两束光线之间的距离设为x ，已知玻璃砖内圆半径为R ，外圆半径为2R ，折射率为2，光在真空中的速度为c ，不考虑反射光线，下列关于光线b 的说法正确的是( )A ．当x >2R 时，光不会经过内圆B ．当x ＝2R 时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45°C ．当x ＝22R 时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线平行D ．当x ＝22R 时，光从内圆通过的时间为2R c答案 AD解析 当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆根据几何关系得sin i ＝x 2R ，sin r ＝R 2R ，根据折射率公式n ＝sin i sin r ，代入数据解得x ＝2R ，因此当x >2R 时，光不会经过内圆，故A 项正确；由上得i ＝45°，r ＝30°，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角小于45°，故B 项错误；当x ＝22R 时，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向不可能与图中入射光线平行，由几何关系，sin θ1＝24，根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2＝sin θ4sin θ3，R sin θ2＝2R sin （180°－θ3）可以得到sin θ4＝22，因此光从内圆通过距离为L ＝2R cos θ4＝2R ，光从内圆通过的时间为2R c ，故C 项错误，D 项正确．故选A 、D 两项．12．(多选)如图所示，截面为半圆形的透明介质的圆心为O 、半径为R .一束单色光从直径上的P 点平行截面射入，入射角θ1＝60°，在圆弧上Q 点射出的出射角θ2＝30°，已知P 点到圆心O 的距离为R 3.下列说法正确的是( )A ．透明介质对单色光的折射率为1.5B ．单色光在透明介质中传播速度为3×108 m/sC ．当sin θ1＝3010时，出射光线与入射光线互相平行D ．若改变入射角度θ1，光线可能在圆弧面发生全反射答案 BC解析 如图所示根据正弦定理可得R sin ∠2＝R 3sin ∠3，又sin 2∠1＋sin 2∠2＝1，根据折射定律可得n ＝sin θ1sin ∠1＝sin θ2sin ∠3，联立解得n ＝3，故A 项错误；根据v ＝c n ，代入数据可得v ＝3×108 m/s ，故B 项正确；如图所示若sin θ1＝3010，根据折射定律可得sin ∠4＝1010，则sin ∠5＝31010，根据正弦定理R sin ∠5＝R 3sin ∠6，解得sin ∠6＝1010，根据折射定律sin ∠7sin ∠6＝n ，解得sin ∠7＝3010，结合几何关系可得出射光线与入射光线互相平行，故C 项正确；当入射光线垂直PO 入射时，从介质中射出的折射角最大，如图所示根据几何关系可得sin ∠8＝13<1n ＝33，没有发生全反射，则无论入射角度θ1为何值，都不可能在圆弧面发生全反射，故D 项错误．故选B 、C 两项．二、实验题13．如图所示，在测定玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC 的三棱镜，并确定AB 和AC 界面的位置，然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P 1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．(1)此后正确的操作步骤是________．A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P3以及P1和P2的像(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)，为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图甲、乙所示，能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(填“甲”或“乙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)．答案(1)BD(2)乙ED FG解析(1)此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，故B、D两项正确．(2)能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是题图乙，n ＝sin θ1sin θ2＝EDOD FG OG＝EDFG .14．某学习小组在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中：(1)用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，如图甲所示，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示为________ mm ；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示为________ mm ，则相邻亮条纹的中心间距Δx ＝________ mm.(结果保留三位有效数字)(2)已知双缝间距d ＝0.3 mm ，双缝到光屏之间的距离L ＝1.0 m ，则红色光的波长λ＝________m ．(结果保留三位有效数字) 答案 (1)2.320 18.870 2.36 (2)7.08×10－7解析 (1)题图乙螺旋测微器固定刻度示数为2 mm ，可动刻度示数为32.0×0.01 mm ，两者相加为2.320 mm ；题图丙螺旋测微器固定刻度示数为18.5 mm ，可动刻度示数为37.0×0.01 mm ，两者相加为18.870 mm ；相邻亮条纹的中心间距Δx ＝18.870－2.3208－1 mm ≈2.36 mm.(2)依据双缝干涉条纹间距规律可得λ＝ΔxdL ＝7.08×10－7 m. 三、计算题15．一束由红光和蓝光组成的复合光束射向足够长的平行玻璃砖上表面，该光束与玻璃砖上表面的夹角为θ＝30°，复色光经折射后从玻璃砖的下表面射出时被分成两束平行光且出射点的间距为a .已知该玻璃对红光的折射率为n 1＝62，对蓝光的折射率为n 2＝ 3.求：(1)红、蓝两种色光在玻璃砖上表面的折射角； (2)玻璃砖的厚度d .答案 (1)45° 30° (2)3＋32a 解析 (1)光路图如图所示入射角i ＝90°－θ＝60°由折射定律有n 1＝sin i sin r 红，n 2＝sin isin r 蓝，解得r 红＝45°，r 蓝＝30°.(2)红光、蓝光的入射点和出射点间水平距离分别设为Δx 红、Δx 蓝，由题意可知，红光与蓝光出射点间距为a ，由几何关系有a ＝Δx 红－Δx 蓝＝d －33d 解得d ＝3＋32a .16．一水池宽d ＝1.2 m ，深h ＝1.6 m ，在水池边上直立一根高H ＝0.8 m 的木杆AB ，一光源D 发射激光束，光源D 位于水池口部F 正下方0.8 m 处．当水池中没有水时，光源发出的光刚好照到B 点．不改变光源的方向，当池内装满水时，光源发出的光照到木杆上的E 点，AE ＝0.45 m.(1)求水的折射率；(2)将光源移到底部的G 点，当池内装满水时，改变发射激光束的方向，光束能否在水面发生全反射？ 答案 (1)43 (2)不会 解析 (1)光路图如图甲由几何关系知sin α＝d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22＋（AE ）2＝0.8，sin β＝d 2⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h 22＝0.6所以折射率为n ＝sin αsin β＝43.(2)如图乙当激光束照射A 点时入射角θ最大，此时sin θ＝dd 2＋h 2＝35临界角C 满足sin C ＝1n ＝34，由于θ<C ，所以光束不会在水面发生全反射．17．如图，截面为等腰直角三角形ABC 的玻璃砖，∠B ＝90°，一束频率为f ＝5×1014 Hz 的光线从AB 面中点处垂直射入棱镜，在AC 面发生全反射，从BC 面射出后，进入双缝干涉装置．已知AC 长度l ＝0.15 m ，双缝间距d ＝0.2 mm ，光屏离双缝L ＝1.0 m ，光在真空中的传播速度为c ＝3.0×108 m/s.求： (1)玻璃砖的折射率的最小值n ； (2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t ； (3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx .答案 (1)2 (2)5×10－10 s (3)3×10－3 m 解析 (1)设玻璃砖的折射率的最小值n sin C ＝1n 解得n ＝ 2.(2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t 为t ＝2·l2sin 45°v 光在玻璃中传播的速度为v ＝c n 解得t ＝5×10－10 s.(3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx Δx ＝L d λλ＝cf解得Δx ＝3×10－3 m.18．如图所示有一个光学透镜，左侧与y 轴重合，水平对称轴与x 轴重合，ABC 为半径为R 的圆弧，其圆心为O ，∠AOB ＝∠BOC ＝θ＝60°.有一束平行于x 轴的光线从PQ 间入射透镜，OP 距离为R2，已知透镜的折射率为n ＝3，光速为c ，只考虑每个光学表面的折射，求：(1)沿P 点入射的光线从P 点传到x 轴的时间t ； (2)从AB 面上射出的光线的出射点离开x 轴的最大距离； (3)光线经过AB 面折射后可以照到x 轴上点的最小坐标值． 答案 (1)5R 2c (2)33R (3)6R 2解析 (1)沿P 点入射的光线，在ABC 面上D 处发生折射，由几何关系可知，入射角i ＝30° 根据折射定律sin rsin i ＝3 可得r ＝60°可知△ODE 为等腰三角形，因此s DE ＝R 光线在透镜内的传播速度v ＝c n ＝c3在透镜中的传播时间t 1＝R cos 30°v＝32R c 3＝3R2c 从D 传到E 的时间t 2＝Rc因此从P 点传到x 轴的时间t ＝t 1＋t 2＝5R2c .(2)最大距离时，入射角恰好为临界角，由于sin C ＝1n 因此最大距离d ＝R sin C ＝33R . (3)根据正弦定理sin r x ＝sin （r －i ）R 而sin rsin i ＝3 联立整理得x ＝3R3cos i －1－3sin 2i随着入射角i 的增大，坐标x 逐渐减小，当入射角达到临界角C 时，x 取最小值，代入数据得x ＝6R2.。
高考物理深圳光学知识点之物理光学综合训练
高考物理深圳光学知识点之物理光学综合训练一、选择题1．下列现象中属于光的衍射现象的是A ．雨后天空美丽的彩虹B ．阳光下肥皂膜的彩色条纹C ．光通过三棱镜产生的彩色条纹D ．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹2．5G 是“第五代移动通讯技术”的简称。
目前通州区是北京市5G 覆盖率最高的区县，相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，5G 能有效解决信号问题。
由于先前的34G G 、等已经将大部分通讯频段占用，留给5G 的频段已经很小了。
5G 采用了比4G 更高的频段，5G 网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。
综合上述材料，下列说法中不正确．．．的是 A ．5G 信号不适合长距离传输B ．手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽C ．5G 信号比4G 信号更容易发生衍射现象D ．随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些3．如图为LC 振荡电路在某时刻的示意图，则A ．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B ．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电C ．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电D ．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流减小4．在阳光下肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹和雨后天空的彩虹，这分别是光的（ ）A ．干涉、折射B ．反射、折射C ．干涉、反射D ．干涉、偏振5．两束单色光Ⅰ、Ⅱ从水下同一位置同一方向射向水面，只产生两束光线，光路图如图所示，则A ．两束光在水中传播时，光束Ⅱ的速度大于光束Ⅰ的速度B ．两束光在水中传播时波长一样C．两束光线通过同一小孔时，光线Ⅰ的衍射现象更明显D．光束Ⅰ从水中到空气中频率变大6．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖，光的传播路径和方向可能正确的是（）A．B．C．D．7．我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：“凡雨初霁，或露之未晞，其余点缀于草木枝叶之末……日光入之，五色俱足，闪铄不定。
高中物理练习题光学中的折射与反射计算
高中物理练习题光学中的折射与反射计算高中物理练习题：光学中的折射与反射计算折射和反射是光学中常见的现象，我们可以通过一些计算来求解相关问题。
本文将为您解答一些高中物理中与光学折射与反射相关的练习题。
1. 折射定律的计算光的折射定律可以用来计算光线在不同介质中的传播方向。
根据折射定律的表达式：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂例题1：光线从空气（n₁=1）射入折射率为1.5的玻璃介质（n₂=1.5），入射角为30°，求折射角。
解析：根据折射定律，已知n₁、θ₁和n₂，需要计算θ₂。
代入数值进行计算：1sin30° = 1.5sinθ₂sinθ₂ = (1sin30°) / 1.5θ₂ = arcsin((sin30°) / 1.5)计算得到θ₂约等于 19.47°。
2. 反射定律的计算光的反射定律可以用来计算光线在镜面上的反射角。
根据反射定律的表达式：θᵣ = θᵢ例题2：光线从空气垂直射向镜子，求光线的反射角。
解析：根据反射定律，反射角等于入射角。
由于光线垂直射向镜子，入射角为90°，所以反射角也为90°。
3. 某种介质的折射率计算光线在不同介质中的传播速度与介质的折射率有关。
折射率的计算公式为：n = c / v例题3：某光线在真空中的传播速度为3.0 × 10^8 m/s，经过某种介质后的传播速度为2.4 × 10^8 m/s，求该介质的折射率。
解析：根据折射率的定义和公式，已知光线在真空中的速度v₁和在介质中的速度v₂，需要计算折射率n。
代入数值进行计算：n = (3.0 × 10^8 m/s) / (2.4 × 10^8 m/s)计算得到该介质的折射率为1.25。
4. 透镜成像公式的计算透镜成像公式可以用来计算透镜成像的物距、像距和焦距之间的关系。
透镜成像公式为：1/f = 1/v - 1/u例题4：一个凸透镜的焦距为20 cm，物体距离该透镜的距离为40 cm，求像的位置。
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高中物理光学综合计算题高中物理光学综合计算题一、计算题1.如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。
有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行不考虑多次反射。
求该玻璃的折射率。
2.如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点。
一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内入射面即纸面，入射角为，出射光线射在桌面上B点处。
测得AB之间的距离为现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离。
不考虑光线在玻璃体内的多次反射。
3.如图所示，ABCD是一玻璃砖的截面图，一束光与AB面成角从AB边上的E点射入玻璃砖中，折射后经玻璃砖的BC边反射后，从CD边上的F点垂直于CD边射出。
已知，，，。
真空中的光速，求：玻璃砖的折射率；光在玻璃砖中从E到F所用的时间。
结果保留两位有效数字4.如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面半径是球半径的倍，在过球心O且垂直底面的平面纸面内，有一与底面垂直的光线射到玻璃冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。
5.一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示，玻璃的折射率。
一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。
6.在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴图中虚线与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示．有一半径为的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为则：通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射？光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？结果保留三位有效数字7.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面积如图所示，O点为圆心，与直径AB的垂直。
足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直。
一光束沿半径方向与成射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为求：此玻璃的折射率当变为多大时，两光斑恰好变为一个。
8.人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点。
取球体的折射率为，且，求光线的会聚角。
示意图未按比例画出9.如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为，长为一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。
光速为；求：玻璃对该单色光的折射率；该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间。
10.如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出．已知，光在真空中的传播速度为c。
求：该棱镜材料的折射率；光在棱镜中的传播速度．11.水平放置的三棱镜截面如图所示，，，一束竖直向下的光束从AB边中点D入射，折射光经过三棱镜BC边反射后，从AC边上的E点垂直射出．已知真空中的光速，求：三棱镜的折射率；光在三棱镜中从D到E所用的时间．12.如图所示，一条长度为的光导纤维用折射率为的材料制成．一细束激光由其左端的中心点以的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出．求：该激光在光导纤维中的速度v是多大？该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？13.如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，，，一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为，，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为求：玻璃砖的折射率n；该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间t．14.如图，由透明介质构成的半球壳的内外表面半径分别为R和一横截面半径为R的平行光束入射到半球壳内表面，入射方向与半球壳的对称轴平行，所有的入射光线都能从半球壳的外表面射出。
已知透明介质的折射率为求半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径。
不考虑多次反射。
15.一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全挡住从圆形发光面发出的光线不考虑反射，求平板玻璃的折射率．16.如图所示，某L形透明材料的折射率现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求的最大值。
17.如图所示，折射率的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方，其平面AB与MN的距离一束单色光沿图示方向射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上的点．现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动，光屏上的折射光线光点距点的最远距离时，求：此时玻璃砖转过的角度为多少？光屏上的折射光线光点距点的最远距离为多少？18.如图所示为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为R，一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点，DC与的距离，若该光束射入球体经一次反射后由E点图中未标出再次折射向真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c。
介质球的折射率和光束从C点射入到从E点射出所经历的总时间；射入球体内的光线有可能发生全反射吗？19.如图所示，半径为R的扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，折射光线平行于OB且恰好射向不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为．求从AMB面的出射光线与进入介质的入射光线的偏向角；光在介质中的传播时间．20.如图所示，将一个折射率为的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为．，求：若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角的最小值为多少？若要此光束在AD面上发生全反射，角的范围如何？答案和解析1.【答案】解：由题意，结合光路的对称性与光路可逆可知，与入射光相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行，所以从半球面射入的光线经折射后，将在圆柱体底面中心C 点反射，如图：设光线在半球处的入射角为i，折射光线的折射角为r，则：由正弦定理得：由几何关系可知，入射点的法线与OC之间的夹角也等于i，该光线与OC之间的距离：则：由得：由得：答：该玻璃的折射率为。
【解析】根据题意和光的折射规律画出光路图，由几何关系确定入射角的正弦值与折射角的正弦值，再由折射定律求玻璃的折射率；本题是几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定折射角是关键，结合折射定律求解。
2.【答案】解：当光线经球心O入射时，光路图如右上图所示。
设玻璃的折射率为n，由折射定律有：式中，入射角，为折射角。
为直角三角形，因此发生全反射时，临界角C满足：在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如右下图所示。
设此时光线入射点为E，折射光线射到玻璃体球面的D点。
由题意有在内，根据正弦定理有联立以上各式并利用题给条件得。
答：光束在上表面的入射点到O点的距离为。
【解析】根据几何关系求出光线从O点射入时的折射角的正弦，结合折射定律求出折射率，在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，作出光路图，根据角度关系，运用正弦定理求出光束在上表面的入射点到O点的距离。
解决本题的关键作出光路图，灵活运用数学知识，结合折射定律和全反射的知识进行求解。
本题对数学几何能力要求较高，需加强这方面的训练。
3.【答案】解：光在三棱镜中传播的光路如图所示，由几何关系可得：，由折射定律得：；由，得光在玻璃中传播的速度；由几何关系得则光在玻璃砖中从E到F所用的时间答：折射率为；光在玻璃砖中从E到F所用的时间是。
【解析】根据题意作出光路图，由光的反射定律和几何知识求出入射角和折射角，再得到玻璃砖的折射率；根据几何知识求出光在玻璃砖中传播的距离，由求出光在玻璃中传播的速度，从而求得传播的时间。
此题关键是根据光的反射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角，并结合几何关系进行分析计算。
4.【答案】解：设球半径为R，球冠地面中心为，连接，则令则：即已知，所以设图中N点为光线在球冠内地面上的反射点，光路图如图所示。
设光线在M点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为，反射角为，玻璃的折射率为n。
由于为等边三角形，所以入射角由折射定律得：代入数据得：作N点的法线NE，由于，所以由反射定律得：连接ON，由几何关系可知≌，则由式可得所以为反射角，ON为反射光线。
由于这一反射光线垂直球面，所以经球面再次折射后不改变方向。
所以，该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角为。
答：光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角为。
【解析】光线由M点射入后先发生折射，再在镀银底面发生反射，最后射出玻璃冠。
已知球半径、底面半径以及折射率，则由几何关系和折射定律可求得入射角、折射角，再由几何关系可求得光线在镀银底面的入射角和反射角，从而可知反射光线与ON的关系，最后可求光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。
本题关键之处是借助于光的折射与反射定律作出光路图，同时利用几何关系来辅助计算。
5.【答案】解：根据全反射定律：，得：，即临界角为，如下图：由几何知识得：，则入射光束在AB上的最大宽度为；设光线在距离O点的C点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系和已知条件得：光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图：由反射定律和几何关系得：，射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出。
答：一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为；一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，此光线从玻璃砖射出点的位置在O点左侧或者右侧处。
【解析】由全反射定律求出临界角，然后由几何知识求出入射光束在AB上的最大宽度。
本题考查了全反射定律以及反射定律的应用，正确作出光路图，灵活运用几何知识求解是关键。
6.【答案】解：；所以，光线1能在圆锥的侧面B点发生全反射．根据几何关系知所以，总时间答：通过计算光线1能在圆锥的侧面B点发生全反射．光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是【解析】当半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折．当第二次折射时，由于入射角等于，而玻璃的折射率为，可得入射角与临界角的大小，所以会发生光的全反射，反射光线却恰好垂直射出．可根据几何关系可确定光线在圆锥内和外通过的路程，由求出光线在玻璃中的速度，即可求解时间．本题关键之处是借助于光的折射与反射定律作出光路图，同时利用几何关系来辅助计算．7.【答案】解：细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为，光路图如图所示，由几何关系得：根据题意两光斑间的距离为所以由几何关系知根据折射定律，折射率若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射。