2026年光学工程基础光的折射与反射原理练习与解答

2026年光学工程基础光的折射与反射原理练习与解答一、单选题（每题2分，共20题）说明：每题只有一个正确答案。1.光从空气斜射入水中时，其折射角与入射角的关系是？A.折射角>入射角B.折射角<入射角C.折射角=入射角D.无法确定2.斯涅尔定律描述了什么现象？A.光的反射规律B.光的折射规律C.光的衍射规律D.光的干涉规律3.全反射发生的条件之一是？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.入射角大于临界角D.入射角小于临界角4.棱镜折射时，光的色散现象是由于什么原因？A.光的反射B.光的吸收C.不同色光的折射率不同D.棱镜的材料特性5.水中倒影属于哪种光学现象？A.折射B.反射C.衍射D.干涉6.光的反射定律中，反射角等于多少？A.入射角B.2倍入射角C.1/2入射角D.3倍入射角7.折射率是衡量什么物理量的指标？A.光的传播速度B.光的波长C.光的频率D.光的强度8.光从玻璃射入空气时，发生全反射的条件是什么？A.玻璃的折射率大于空气的折射率B.玻璃的折射率小于空气的折射率C.入射角大于临界角D.入射角小于临界角9.潜望镜利用了哪种光学原理？A.折射B.反射C.衍射D.干涉10.光的折射率与什么因素有关？A.光的频率B.介质的种类C.入射角D.光的强度二、多选题（每题3分，共10题）说明：每题有多个正确答案，漏选、错选均不得分。11.全反射的应用包括哪些？A.光纤通信B.水下观察C.棱镜光谱仪D.折射望远镜12.光的反射现象中，以下哪些是正确的？A.反射光线与入射光线在同一平面内B.反射角等于入射角C.光的频率在反射过程中改变D.反射光线与法线垂直13.折射现象中，以下哪些描述是正确的？A.光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角B.光从光疏介质射向光密介质时，折射角小于入射角C.折射率越大，光的传播速度越慢D.折射率与光的频率无关14.棱镜色散现象的原因是什么？A.不同色光的折射率不同B.光的吸收C.光的干涉D.棱镜的材料特性15.光的反射定律包括哪些内容？A.反射光线与入射光线在同一平面内B.反射角等于入射角C.反射光线与法线垂直D.光的频率在反射过程中改变16.全反射的条件包括哪些？A.光从光密介质射向光疏介质B.入射角大于临界角C.光的频率越高，临界角越大D.介质的折射率差越大，全反射越容易发生17.光的折射率与什么因素有关？A.介质的种类B.光的频率C.温度D.光的强度18.潜望镜的工作原理是什么？A.利用两块平面镜反射光线B.利用棱镜折射光线C.改变光的传播方向D.增强光的强度19.光的反射与折射的区别是什么？A.反射时光线返回原介质，折射时光线进入另一介质B.反射时光线方向改变，折射时光线方向不变C.反射定律与折射定律不同D.反射时光线能量守恒，折射时光线能量不守恒20.光纤通信利用了哪种原理？A.全反射B.折射C.干涉D.衍射三、填空题（每空1分，共20空）说明：请将正确答案填写在横线上。21.光的反射分为______和______两种。22.斯涅尔定律描述了光从一种介质进入另一种介质时，______与______之间的关系。23.全反射发生的条件是光从______射向______，且入射角______。24.棱镜色散现象是由于不同色光的______不同导致的。25.光的反射定律包括：反射光线、入射光线和______在同一平面内，反射角______入射角。26.折射率是描述光在介质中传播速度的物理量，其定义为光在真空中的速度与光在该介质中速度的______。27.光从空气射入水中时，折射率约为______，从水中射入空气时，折射率约为______。28.潜望镜利用两块______镜反射光线，改变光的传播方向。29.光纤通信利用______原理传输信号，可以有效减少信号衰减。30.光的折射率与介质的种类和______有关。31.光从光密介质射向光疏介质时，折射角______入射角。32.光的反射过程中，光的______和______保持不变。33.全反射的临界角是指入射角等于______时，折射光线沿介质界面传播的角度。34.棱镜折射时，光的色散现象会导致白光分解成______色光。35.光的反射定律和折射定律是光学中的基本定律，其中折射定律又称为______定律。36.光的折射率越______，光的传播速度越______。37.光的反射和折射现象都是光的______现象。38.光纤通信中，信号传输的损耗主要由______和______引起。39.潜望镜在军事和潜艇中的应用，主要是利用光的______原理。40.光的折射率与光的频率有关，频率越高，折射率越______。四、计算题（每题10分，共5题）说明：请列出计算步骤并给出最终答案。41.光从空气射入水中，入射角为30°，水的折射率为1.33，求折射角是多少？42.光从玻璃（折射率1.5）射入空气，临界角是多少？43.光从水中射入玻璃（折射率1.5），入射角为45°，求折射角是多少？44.一束白光以60°入射角射入三棱镜，棱镜材料的折射率为1.6，求出射光线相对于入射光线的偏向角（假设棱镜顶角为60°）。45.光纤通信中，信号在光纤中传输时，如果光纤的折射率为1.48，空气的折射率为1.0，求信号在光纤中传输的速度是多少（光在真空中的速度为3×10⁸m/s）？五、简答题（每题5分，共10题）说明：请简要回答下列问题。46.简述光的反射定律的内容。47.什么是全反射？全反射发生的条件是什么？48.简述棱镜色散现象的原理。49.简述潜望镜的工作原理。50.简述光纤通信的基本原理。51.光的折射率与什么因素有关？52.简述光的反射与折射的区别。53.全反射在生活中的应用有哪些？54.简述光的反射和折射现象对光学仪器设计的影响。55.如何提高光纤通信的传输效率？答案与解析一、单选题答案1.B2.B3.A4.C5.B6.A7.A8.A、C9.B10.B二、多选题答案11.A、B12.A、B13.A、C14.A15.A、B16.A、B17.A、B18.A、C19.A、C20.A三、填空题答案21.镜面反射；漫反射22.折射角；入射角23.光密介质；光疏介质；大于临界角24.折射率25.法线；等于26.比值27.1.33；0.7528.平面29.全反射30.频率31.大于32.频率；传播方向33.临界角34.彩色35.斯涅尔36.大；小37.直进38.衰减；散射39.反射40.高四、计算题答案41.解：根据斯涅尔定律，n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，1×sin30°=1.33×sinθ₂，sinθ₂=(1×0.5)/1.33≈0.376，θ₂≈22.1°。答案：折射角约为22.1°。42.解：临界角θ_c满足sinθ_c=n₂/n₁，sinθ_c=1.0/1.5≈0.667，θ_c≈41.8°。答案：临界角约为41.8°。43.解：根据斯涅尔定律，n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，1.33×sin45°=1.5×sinθ₂，sinθ₂=(1.33×0.707)/1.5≈0.625，θ₂≈38.7°。答案：折射角约为38.7°。44.解：光线在三棱镜中的折射角θ₂=90°-60°-30°=0°，出射光线相对于入射光线的偏向角δ=θ₁+θ₂-60°=60°+0°-60°=0°。答案：偏向角为0°。45.解：光在介质中的速度v=c/n，v=3×10⁸m/s/1.48≈2.03×10⁸m/s。答案：信号在光纤中传输的速度约为2.03×10⁸m/s。五、简答题答案46.光的反射定律包括：-反射光线与入射光线在同一平面内；-反射光线与入射光线分居法线两侧；-反射角等于入射角。47.全反射是指光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线全部反射回原介质的现象。全反射发生的条件：-光从光密介质射向光疏介质；-入射角大于临界角。48.棱镜色散现象是由于不同色光的折射率不同导致的。白光包含多种色光，每种色光的折射率不同，导致白光通过棱镜时分解成彩色光带。49.潜望镜利用两块平面镜反射光线，改变光的传播方向。两块平面镜垂直放置，光线经过两次反射后，观察者可以看到不同方向的景象。50.光纤通信利用全反射原理传输信号。信号在光纤中通过全反射不断传输，减少信号衰减，实现远距离通信。51.光的折射率与介质的种类和光的频率有关。不同介质对光的折射率不同，光的频率越高，折射率越大。52.光的反射是光线返回原介质，折射是光线进入另一介质。反射时光线方向改变，折射时光线方向和速度均改变。53.全反射在生活中的应用