原卷版-2019高考物理二轮复习选修专题3-4《光学》计算题精选

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经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区.屏幕S至球心距离为D=(+1)m,不考虑光的干涉和衍射,试问:

(1)若玻璃半球对紫色光的折射率为n=,请你求出圆形亮区的半径. (2)若将题干中紫光改为白光,在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色?

14.如图所示,在MN的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为n=,玻璃介质的上边界MN是屏幕.玻璃中有一正三角形空气泡,其边长l=40 cm,顶点与屏幕接触于C点,底边AB与屏幕平行.激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现两个光斑.

(1)画出光路图.

(2)求两个光斑之间的距离L.

15.如图,直角玻璃三棱镜置于空气中,已知∠A=60°,∠C=90°,一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射,AD=a,棱镜的折射率为n=,求:

(1)求此玻璃的临界角;

(2)光从棱镜第一次射入空气时的折射角;

(3)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).

16.如图所示,某透明介质的截面为直角三角形ABC,其中∠A=30°,AC边长为L.一束单色光从AC面上距A为的D点垂直于AC边射入,恰好在AB面发生全反射.已知光速为c,求:

(1)该介质的折射率n;

(2)该光束从射入介质到第一次穿出所经历的时间.

17.如图所示,△ABC为一直角三棱镜的截面,其顶角θ=30°,P为垂直于直线BCD的光屏.一束宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面,经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带.

(1)以图中编号为a、b、c的三条光线为代表画出光束经棱镜折射的光路示意图; (2)若从AC面出射的光线与原来入射光线的夹角为30°,求棱镜的折射率.

18.如图所示,一束光波以45°的入射角从AB面射入透明的三棱镜中,已知光束进入AB面的折射.试求该棱镜的折射率n和临界角C,并在图中画出该光束在棱镜中的光路图. 角r=30°

19.如图,为某种透明材料做成的三棱镜横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上,结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面.试求:

(1)该材料对此平行光束的折射率;

(2)这些到达BC面的光线从BC面折射而出后,如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑,则当屏到BC面的距离d满足什么条件时,此光斑分为两块?

20.如图所示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面,∠A=30°,∠B=90°,BC的长为L,E为BC边的中点.一束平行于AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖,进入玻璃砖后,在BC边上的E点被反射,EF是该反射光线,且EF恰与AC平行.求:

(1)玻璃砖的折射率;

(2)该光束从AC边上射入玻璃砖后在玻璃砖中传播的时间.

21.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的方向射到108m/s) 棱镜的AB界面上,入射角的大小i满足sini=.求:(c=3×

(1)光进入棱镜后的折射角和光在棱镜中传播的速率;

(2)此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB面上的光线). 22.如图所示,上下表面平行的玻璃砖折射率为n=

,下表面镶有银反射面,一束单色光与界面

的夹角θ=45°射到玻璃表面上,结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h=2.0 cm的光点A和B(图中未画出A、B).

(1)在图中画出光路示意图. (2)求玻璃砖的厚度d.

23.如图所示,MNPQ是一块截面为正方形的玻璃砖,其边长MN=30 cm.一束激光AB射到玻璃砖的MQ面上(入射点为B)进入玻璃砖后在QP面上的F点(图中未画出)发生全反射,恰沿DC方向射. 出.其中B为MQ的中点,∠ABM=30°,PD=7.5 cm,∠CDN=30°

(1)画出激光束在玻璃砖内的光路示意图,求出QP面上的反射点F到Q点的距离QF; (2)求出该玻璃砖的折射率;

(3)求出激光束在玻璃砖内的传播速度(真空中光速c=3×108m/s).

24.如图所示,某同学用插针法测定半圆形玻璃砖的折射率,按规范先后插入P1、P2、P3、P4四枚大头针后,移开玻璃砖作出分析图.用圆规以O点为圆心画一个圆,分别交入射光线和折射光线于A点和B点,量出这两点到y轴的距离分别为AC=a、BD=b,求:

(1)玻璃砖的折射率;

(2)恰好发生全反射时临界角的正弦值.

25.如图所示,光线a从某种玻璃射向空气,在它们的界面MN上发生反射和折射,反射光线b和

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