Question

（选修3-4模块）
（1）下列说法中正确的有
A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
（2）如图1所示为一个向右传播的t=0时刻的横波波形图，已知波从O点传到D点用0.2s，该波的波速为

10

 m/s，频率为

2.5

 Hz；t=0时，图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中，向y轴正方向运动的速率最大的质点是．
（3）图示2是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=20cm，折射率为

3

，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：
①光在圆柱体中的传播速度；
②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点．

Answer 1

分析：（1）不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率大于声源的频率．
（2）已知波从O点传到D点用0.2s，求出波速，读出波长，再求出频率．t=0时刻位于平衡位置的质点速度最大，由波的传播方向确定质点的速度方向．
（3）①由v=

c

n

求解光在圆柱体中的传播速度；②画出光路图，根据折射定律和几何关系求出入射角，再求出入射光线离直线AB的距离．

解答：解：
（1）A、根据相对认原理可知，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的．故A正确．
B、水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象．故B正确．
C、在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理．故C错误．
D、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率．故D错误．
故选AB
（2）已知波从O点传到D点用0.2s，则波速为v=

s

v

=

2

0.2

m/s=10m/s．由v=λf得：f=

v

λ

=

10

4

Hz=2.5Hz．t=0时，图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中，向y轴正方向运动的速率最大的质点有D．
（3）①由v=

c

n

得：光在圆柱体中的传播速度为v=

3

×108m/s．
②设光线PC经过折射后恰好经过B点，作出光路图如图，由几何知识得：α=2β，又n=

sinα

sinβ

=

3

解得，α=60°
光线PC到直线AB的距离为CD=Rsinα=10

3

cm
答：（1）AB；（2）10，2.5，D；（3）①光在圆柱体中的传播速度是

3

×108m/s．②距离直线AB10

3

cm的入射光线，折射后恰经过B点．

点评：本题考查光的全反射、干涉、多普勒、机械波和几何光学等知识．几何光学要作出光路图进行分析．