物理學(xué)光學(xué)知識(shí)點(diǎn)練習(xí)與答案解析集合姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫(xiě)您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫(xiě)您的答案。一、選擇題1.光的折射現(xiàn)象

A.光從空氣進(jìn)入水中時(shí)，速度會(huì)減小，折射角小于入射角。

B.光從水中進(jìn)入空氣時(shí)，速度會(huì)增大，折射角大于入射角。

C.折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

D.折射現(xiàn)象中，入射光線、折射光線和法線都在同一平面內(nèi)。

2.光的反射定律

A.反射角等于入射角。

B.反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)。

C.反射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)。

D.以上都是。

3.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

A.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與光的波長(zhǎng)成正比。

B.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與雙縫間距成反比。

C.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與光速成正比。

D.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與光速成反比。

4.單色光的衍射

A.單色光通過(guò)單縫后，會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)成正比。

B.單色光通過(guò)單縫后，會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射條紋的間距與單縫寬度成反比。

C.單色光通過(guò)單縫后，會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射條紋的間距與光速成正比。

D.單色光通過(guò)單縫后，會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射條紋的間距與光速成反比。

5.全反射

A.當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角大于臨界角，會(huì)發(fā)生全反射。

B.全反射現(xiàn)象中，入射光線、反射光線和法線都在同一平面內(nèi)。

C.全反射現(xiàn)象中，反射角大于入射角。

D.全反射現(xiàn)象中，光速在光密介質(zhì)中大于光疏介質(zhì)。

6.色散現(xiàn)象

A.色散現(xiàn)象是指不同顏色的光在通過(guò)棱鏡時(shí)，由于折射率不同而分開(kāi)。

B.色散現(xiàn)象中，折射率越大的光，其偏折角度越小。

C.色散現(xiàn)象中，折射率越小的光，其偏折角度越大。

D.色散現(xiàn)象中，光速在棱鏡中是恒定的。

7.透鏡成像

A.透鏡成像時(shí)，實(shí)像總是倒立的。

B.透鏡成像時(shí)，虛像總是正立的。

C.透鏡成像時(shí)，實(shí)像和虛像都可以放大物體。

D.以上都是。

8.焦距與放大率

A.焦距與放大率成正比。

B.焦距與放大率成反比。

C.焦距與放大率無(wú)關(guān)。

D.焦距與放大率的關(guān)系與透鏡的形狀有關(guān)。

答案及解題思路：

1.ABD

解題思路：光從空氣進(jìn)入水中時(shí)，速度減小，折射角小于入射角；光從水中進(jìn)入空氣時(shí)，速度增大，折射角大于入射角；光路可逆；入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)。

2.D

解題思路：光的反射定律：反射角等于入射角；反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；反射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)。

3.A

解題思路：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉條紋的間距與光的波長(zhǎng)成正比。

4.B

解題思路：?jiǎn)紊馔ㄟ^(guò)單縫后，衍射條紋的間距與單縫寬度成反比。

5.A

解題思路：全反射現(xiàn)象中，光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角時(shí)發(fā)生全反射。

6.A

解題思路：色散現(xiàn)象是指不同顏色的光在通過(guò)棱鏡時(shí)，由于折射率不同而分開(kāi)。

7.D

解題思路：透鏡成像時(shí)，實(shí)像和虛像都可以放大物體。

8.B

解題思路：焦距與放大率成反比。二、填空題1.光在真空中的速度是\(3\times10^8\)米/秒。

2.當(dāng)光線從空氣射入水中時(shí)，其速度將減小。

3.拉莫爾定律指出，磁場(chǎng)中的光速不變。

4.光的偏振現(xiàn)象是指光波電矢量振動(dòng)方向具有特定取向的特性。

5.薄膜的干涉現(xiàn)象是光的相干性造成的。

6.光柵衍射的條件是相鄰光柵條紋的間距小于光的波長(zhǎng)。

7.全反射發(fā)生的條件是入射角大于臨界角。

8.激光具有單色性、相干性、方向性的特點(diǎn)。

答案及解題思路：

答案：

1.\(3\times10^8\)米/秒

2.減小

3.不變

4.光波電矢量振動(dòng)方向具有特定取向的特性

5.光的相干性

6.相鄰光柵條紋的間距小于光的波長(zhǎng)

7.入射角大于臨界角

8.單色性、相干性、方向性

解題思路：

1.光在真空中的速度是一個(gè)常數(shù)，根據(jù)物理學(xué)常數(shù)可知其值為\(3\times10^8\)米/秒。

2.根據(jù)斯涅爾定律，光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，速度會(huì)發(fā)生改變，具體為減小。

3.拉莫爾定律表明，在均勻磁場(chǎng)中，光速不隨磁場(chǎng)變化而變化。

4.光的偏振現(xiàn)象是由于光波電矢量振動(dòng)方向的特定取向，這可以通過(guò)偏振片等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

5.薄膜的干涉現(xiàn)象是由于光波的相干性導(dǎo)致的，即光波的相位關(guān)系固定。

6.光柵衍射時(shí)，相鄰光柵條紋間距小于光的波長(zhǎng)，導(dǎo)致光的衍射現(xiàn)象。

7.全反射發(fā)生的條件是入射角大于臨界角，這是因?yàn)楫?dāng)入射角小于臨界角時(shí)，光會(huì)被部分反射和部分折射。

8.激光的特點(diǎn)包括單色性（頻率非常純凈）、相干性（相位關(guān)系固定）和方向性（光束集中）。三、判斷題1.光在同種均勻介質(zhì)中傳播速度不變。（）

2.光的折射定律可以應(yīng)用于任何透明介質(zhì)。（）

3.光的反射定律只適用于鏡面反射。（）

4.透鏡成像的物距越大，像距越小。（）

5.薄膜干涉現(xiàn)象只發(fā)生在可見(jiàn)光范圍內(nèi)。（）

6.光柵衍射現(xiàn)象只發(fā)生在單色光條件下。（）

7.全反射現(xiàn)象只發(fā)生在光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)。（）

8.激光束的傳播方向可以任意改變。（）

答案及解題思路：

1.正確

解題思路：根據(jù)光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，光在同種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度是恒定的，不受傳播距離的影響。

2.錯(cuò)誤

解題思路：光的折射定律適用于光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，且兩種介質(zhì)都是透明介質(zhì)。對(duì)于某些非透明介質(zhì)，折射定律可能不適用。

3.錯(cuò)誤

解題思路：光的反射定律不僅適用于鏡面反射，也適用于漫反射。無(wú)論是鏡面還是粗糙表面，光的反射定律都成立。

4.正確

解題思路：根據(jù)透鏡成像公式\(\frac{1}{f}=\frac{1}{u}\frac{1}{v}\)，其中\(zhòng)(f\)是透鏡焦距，\(u\)是物距，\(v\)是像距。當(dāng)物距\(u\)增大時(shí)，為了保持公式的平衡，像距\(v\)必須減小。

5.錯(cuò)誤

解題思路：薄膜干涉現(xiàn)象不僅限于可見(jiàn)光范圍內(nèi)，紫外線和紅外線等其他波長(zhǎng)的光也能產(chǎn)生薄膜干涉現(xiàn)象。

6.錯(cuò)誤

解題思路：光柵衍射現(xiàn)象不僅限于單色光條件下，多色光也可以通過(guò)光柵產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，只是結(jié)果會(huì)復(fù)雜一些。

7.正確

解題思路：全反射現(xiàn)象發(fā)生的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角。

8.錯(cuò)誤

解題思路：激光束具有高度的方向性，其傳播方向是固定的，不能隨意改變。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述光的反射定律。

光的反射定律包括以下兩點(diǎn)：

（1）入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi)；

（2）入射光線和反射光線分居法線兩側(cè)，且入射角等于反射角。

2.簡(jiǎn)述光的折射定律。

光的折射定律包括以下兩點(diǎn)：

（1）入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)；

（2）入射光線和折射光線分居法線兩側(cè)，且入射角與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。

3.簡(jiǎn)述光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是托馬斯·楊于1801年提出的，其實(shí)驗(yàn)裝置包括兩個(gè)相距很近的狹縫、單色光源和屏幕。當(dāng)單色光通過(guò)兩個(gè)狹縫后，在屏幕上形成明暗相間的干涉條紋。通過(guò)測(cè)量干涉條紋的間距，可以計(jì)算出光的波長(zhǎng)。

4.簡(jiǎn)述全反射現(xiàn)象。

全反射現(xiàn)象是指當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角時(shí)，光全部反射回光密介質(zhì)的現(xiàn)象。全反射現(xiàn)象具有以下特點(diǎn)：

（1）全反射發(fā)生在光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)的界面；

（2）入射角大于臨界角；

（3）全反射時(shí)光的傳播方向不改變。

5.簡(jiǎn)述光柵衍射現(xiàn)象。

光柵衍射現(xiàn)象是指光通過(guò)一個(gè)具有周期性結(jié)構(gòu)的光柵時(shí)，發(fā)生衍射，產(chǎn)生明暗相間的條紋。光柵衍射現(xiàn)象具有以下特點(diǎn)：

（1）光柵衍射條紋的間距與光柵常數(shù)和入射光波長(zhǎng)成正比；

（2）光柵衍射條紋的間距與入射光角度有關(guān)。

6.簡(jiǎn)述薄膜干涉現(xiàn)象。

薄膜干涉現(xiàn)象是指光在薄膜表面發(fā)生反射和透射后，部分光在薄膜內(nèi)部發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋的現(xiàn)象。薄膜干涉現(xiàn)象具有以下特點(diǎn)：

（1）干涉條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長(zhǎng)有關(guān)；

（2）干涉條紋的間距與入射光角度有關(guān)。

7.簡(jiǎn)述透鏡成像規(guī)律。

透鏡成像規(guī)律包括以下幾種情況：

（1）當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像；

（2）當(dāng)物距等于兩倍焦距時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像；

（3）當(dāng)物距在焦距與兩倍焦距之間時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像；

（4）當(dāng)物距小于焦距時(shí)，成正立、放大的虛像。

8.簡(jiǎn)述激光的特點(diǎn)。

激光具有以下特點(diǎn)：

（1）高亮度：激光的光束非常集中，亮度遠(yuǎn)高于普通光源；

（2）高單色性：激光的波長(zhǎng)非常純凈，單色性好；

（3）高方向性：激光的光束方向性強(qiáng)，發(fā)散角很??；

（4）高相干性：激光的光波相位關(guān)系穩(wěn)定，相干性好。

答案及解題思路：

1.答案：入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi)；入射光線和反射光線分居法線兩側(cè)，且入射角等于反射角。

解題思路：根據(jù)光的反射定律進(jìn)行回答。

2.答案：入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)；入射光線和折射光線分居法線兩側(cè)，且入射角與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。

解題思路：根據(jù)光的折射定律進(jìn)行回答。

3.答案：光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是通過(guò)兩個(gè)相距很近的狹縫，使單色光通過(guò)后，在屏幕上形成明暗相間的干涉條紋。

解題思路：根據(jù)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行回答。

4.答案：全反射現(xiàn)象是指當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角時(shí)，光全部反射回光密介質(zhì)的現(xiàn)象。

解題思路：根據(jù)全反射現(xiàn)象的定義進(jìn)行回答。

5.答案：光柵衍射現(xiàn)象是指光通過(guò)一個(gè)具有周期性結(jié)構(gòu)的光柵時(shí)，發(fā)生衍射，產(chǎn)生明暗相間的條紋。

解題思路：根據(jù)光柵衍射現(xiàn)象的定義進(jìn)行回答。

6.答案：薄膜干涉現(xiàn)象是指光在薄膜表面發(fā)生反射和透射后，部分光在薄膜內(nèi)部發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋的現(xiàn)象。

解題思路：根據(jù)薄膜干涉現(xiàn)象的定義進(jìn)行回答。

7.答案：透鏡成像規(guī)律包括物距大于兩倍焦距、等于兩倍焦距、在焦距與兩倍焦距之間、小于焦距四種情況。

解題思路：根據(jù)透鏡成像規(guī)律進(jìn)行回答。

8.答案：激光具有高亮度、高單色性、高方向性、高相干性等特點(diǎn)。

解題思路：根據(jù)激光的特點(diǎn)進(jìn)行回答。五、計(jì)算題1.一束光線從空氣射入水中，入射角為30°，求折射角。

解題思路：使用斯涅爾定律\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)，其中\(zhòng)(n_1\)和\(n_2\)分別是空氣和水的折射率，\(\theta_1\)是入射角，\(\theta_2\)是折射角。已知空氣的折射率\(n_1\approx1\)，水的折射率\(n_2\approx1.33\)，入射角\(\theta_1=30°\)。

2.一個(gè)物體距離凸透鏡的距離為20cm，焦距為10cm，求成像距離和放大率。

解題思路：使用透鏡成像公式\(\frac{1}{f}=\frac{1}{d_o}\frac{1}{d_i}\)，其中\(zhòng)(f\)是焦距，\(d_o\)是物距，\(d_i\)是像距。已知\(f=10cm\)，\(d_o=20cm\)。放大率\(M=\frac{d_i}{d_o}\)。

3.一個(gè)物體距離凹透鏡的距離為15cm，焦距為5cm，求成像距離和放大率。

解題思路：凹透鏡的成像公式與凸透鏡類似，但焦距是負(fù)值。使用公式\(\frac{1}{f}=\frac{1}{d_o}\frac{1}{d_i}\)，其中\(zhòng)(f=5cm\)，\(d_o=15cm\)。放大率\(M=\frac{d_i}{d_o}\)。

4.一個(gè)光柵的間距為0.5μm，入射光波長(zhǎng)為600nm，求第一級(jí)衍射角。

解題思路：使用光柵衍射公式\(d\sin\theta=m\lambda\)，其中\(zhòng)(d\)是光柵間距，\(\theta\)是衍射角，\(m\)是衍射級(jí)數(shù)，\(\lambda\)是光的波長(zhǎng)。已知\(d=0.5μm\)，\(\lambda=600nm\)，\(m=1\)。

5.一束單色光垂直照射到一個(gè)薄膜上，薄膜厚度為0.5μm，折射率為1.5，求反射光和透射光的波長(zhǎng)。

解題思路：使用薄膜干涉公式\(2nt=(m\frac{1}{2})\lambda\)，其中\(zhòng)(n\)是折射率，\(t\)是薄膜厚度，\(m\)是干涉級(jí)數(shù)，\(\lambda\)是光的波長(zhǎng)。已知\(n=1.5\)，\(t=0.5μm\)，求\(m=0\)和\(m=1\)時(shí)的波長(zhǎng)。

6.一個(gè)物體距離光柵的距離為30cm，光柵的間距為1μm，入射光波長(zhǎng)為600nm，求第三級(jí)衍射角。

解題思路：使用光柵衍射公式\(d\sin\theta=m\lambda\)，其中\(zhòng)(d\)是光柵間距，\(\theta\)是衍射角，\(m\)是衍射級(jí)數(shù)，\(\lambda\)是光的波長(zhǎng)。已知\(d=1μm\)，\(\lambda=600nm\)，\(m=3\)。

7.一束光線從空氣射入水中，入射角為45°，求折射角。

解題思路：使用斯涅爾定律\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)，已知空氣的折射率\(n_1\approx1\)，水的折射率\(n_2\approx1.33\)，入射角\(\theta_1=45°\)。

8.一個(gè)物體距離凸透鏡的距離為30cm，焦距為10cm，求成像距離和放大率。

解題思路：使用透鏡成像公式\(\frac{1}{f}=\frac{1}{d_o}\frac{1}{d_i}\)，其中\(zhòng)(f=10cm\)，\(d_o=30cm\)。放大率\(M=\frac{d_i}{d_o}\)。

答案及解題思路：

1.折射角\(\theta_2\approx35.2°\)。

2.成像距離\(d_i\approx60cm\)，放大率\(M\approx3\)。

3.成像距離\(d_i\approx6cm\)，放大率\(M\approx0.4\)。

4.第一級(jí)衍射角\(\theta\approx30°\)。

5.反射光波長(zhǎng)\(\lambda_r\approx660nm\)，透射光波長(zhǎng)\(\lambda_t\approx400nm\)。

6.第三級(jí)衍射角\(\theta\approx60°\)。

7.折射角\(\theta_2\approx33.6°\)。

8.成像距離\(d_i\approx20cm\)，放大率\(M\approx2\)。

解題思路簡(jiǎn)要闡述：

1.利用斯涅爾定律計(jì)算折射角。

2.使用透鏡成像公式計(jì)算成像距離和放大率。

3.對(duì)于凹透鏡，成像公式相同，但焦距為負(fù)值。

4.應(yīng)用光柵衍射公式計(jì)算衍射角。

5.利用薄膜干涉公式計(jì)算反射和透射光的波長(zhǎng)。

6.使用光柵衍射公式計(jì)算特定級(jí)數(shù)的衍射角。

7.再次使用斯涅爾定律計(jì)算折射角。

8.應(yīng)用透鏡成像公式計(jì)算成像距離和放大率。六、綜合題1.一個(gè)物體距離凸透鏡的距離為20cm，焦距為10cm，求成像距離、放大率和像的形狀。

解答：

根據(jù)透鏡成像公式：1/f=1/v1/u，其中f為焦距，v為像距，u為物距。

代入已知數(shù)值：1/10=1/v1/20。

解得：v=40cm。

放大率：m=v/u=40/20=2。

像的形狀：倒立、縮小、實(shí)像。

2.一束光線從空氣射入水中，入射角為30°，求折射角、折射光線和反射光線。

解答：

根據(jù)斯涅爾定律：n1sin(θ1)=n2sin(θ2)，其中n1和n2分別為空氣和水的折射率，θ1和θ2分別為入射角和折射角。

代入已知數(shù)值：1sin(30°)=1.33sin(θ2)。

解得：θ2≈22.6°。

反射角等于入射角，所以反射角也為30°。

折射光線和反射光線均遵循光的反射和折射定律。

3.一個(gè)物體距離光柵的距離為30cm，光柵的間距為1μm，入射光波長(zhǎng)為600nm，求第三級(jí)衍射角、衍射光線和衍射圖樣。

解答：

根據(jù)光柵衍射公式：dsin(θ)=mλ，其中d為光柵間距，θ為衍射角，m為衍射級(jí)數(shù)，λ為光波長(zhǎng)。

代入已知數(shù)值：1μmsin(θ)=3600nm。

解得：θ≈1.2°。

衍射光線與光柵垂直，衍射圖樣為明暗相間的條紋。

4.一個(gè)物體距離凸透鏡