2012高考物理一轮复习全套课时作业及综合练习3-4-4

选修3-4 第4讲
一、选择题
1．(2009·江苏百校3月)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()
[答案]BD
[解析]A为单色光的干涉图样，B为单色光的衍射图样，C是水波通过小孔发生衍射的图样，D为复色光的衍射图样，故选B、D.
2．(2009·永安一中高三模拟考试)太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水．但走到该处仍是干燥的沙漠，这现象在夏天城市中太阳光照射沥清路面时也能观察到．对这种现象正确的解释是() A．越靠近地面，空气的折射率越大
B．这是光的干涉形成的
C．越靠近地面，空气的折射率越小
D．这是光的衍射形成的
[答案] C
[解析]由于沙漠或沥青路面温度高，空气密度小，相对于上层空气是光疏介质，折射率小，因此上面射来的光就会在上下层空气间形成全反射，会看到蜃景，C正确．3．(2009·江苏省泰州地区高考模拟)以下说法中正确的是() A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
B．对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易绕过去
C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
D．用光导纤维传播信号是光的全反射应用
[答案]ABD
[解析]用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A正确；对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易发生衍射，即越容易绕过去，B正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种色散现象，C错误；用光导纤维传播信号是光的全反射的应用，D正确．
4．(2009·浙江金华3月)如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，从a、b两点射出．对于从a、b射出的这两束光下列说法正确的是()
A．从a、b两点射出的两束光不平行
B．从a、b两点射出的两束光仍平行，且平行于BC
C ．从a 点射出的为红光，从b 点射出的为蓝光
D ．从a 点射出的为蓝光，从b 点射出的为红光 [答案] BC
[解析] 细光束在AB 面折射时，蓝光偏折大，从b 点射出的是蓝光，C 对，D 错．光通过两棱镜之间相当于经过平行玻璃砖，故蓝光在玻璃中的光束①、②互相平行，光束②射到AB 面时的入射角与光束①对应的折射角相等，故两束光从a 、b 点射出时互相平行．A 错，B 对．
5．如图所示，a 和b 两束光平行射入一半圆柱体玻璃砖，且入射光线与AOB 面垂直，若从圆面射出时，两光束交于P 点，则下列说法中正确的是 ( )
A ．a 光束的光子能量大
B ．在同一玻璃中a 光传播速度大
C ．若用b 光照射某一光电管能发生光电效应，那么用a 光照射光电管时一定不能发生光电效应
D ．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻亮条纹的间距a 光较大 [答案] BD
[解析] a 、b 两束光交于P 点，可知b 光的折射率较大，光的频率越高，则在玻璃中的折射率越大，故νa <νb .光子能量E ＝hν，可见b 光光子能量大，A 错；由n ＝c
v 知玻璃中a 光传播速度大于b 光传播速度，B 正确；b 光频率大于极限频率并不能得出a 光照射光电管时是否发生光电效应，故C 项错误；由c ＝λν知，λa >λb 而Δx ＝l
d λ，故Δx a >Δx b ，即D 项正确．
6．雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示．图中S 为光源，G 1、G 2为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置，T 1、T 2为两个等长度的玻璃管，长度均为d .测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E 处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率．某次测量时，将待测气体充入T 2管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在E 处看到共移过N 条干涉亮纹．待测光在空气中的波长为λ，该气体在标准状态下的折射率为 ( )
A.Nλ
d －1 B.Nλd C.Nλ
d ＋1
D.Nλd
＋2 [答案] C
[解析] 每看到一条亮纹移过，一定是光程差增大了一个波长．由于移动了N 条干涉条纹，所以有(n －1)d ＝Nλ，解得n ＝Nλ
d
＋1，所以C 正确．
二、非选择题 7．(2009·广东肇庆1月)如图所示，甲、乙两图是单色光分别入射到两圆孔形成的图像，由图判断甲是光的________(选填“干涉”或“衍射”)图像．图甲所对应的圆孔孔径________(选填“大于”、“小于”或“等于”)图乙所对应的圆孔孔径．
[答案] 衍射 小于
[解析] 如图甲所示，单色光通过小孔出现明暗相间且宽度不等的条纹，这是光的衍射现象．图乙是个圆亮斑，说明光沿直线传播，没有发生衍射，图乙所对应的圆孔孔径远大于单色光的波长，也大于发生衍射现象的图甲所对应的圆孔孔径．
8．为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为n ＝5/4的增透膜，设入射光波长λ＝700nm ，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是________nm. [答案] 140
[解析] 当增透膜厚度等于光在膜介质中波长的1/4时反射光能最大限度地被减弱，由折射率公式n ＝c v ＝λ
λ′
λ′＝λn ＝700
5/4
nm ＝560nm.
故薄膜的最小厚度是d ＝λ′4＝560nm
4
＝140nm.
9．2010年广州亚运会，光纤通信网覆盖了所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信
服务，光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L ，它的玻璃芯折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2，光从一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t ，请探究分析以下问题：
(1)n 1和n 2的大小关系．
(2)最长时间t 的大小．(图中标的C 为全反射的临界角，其中sin C ＝n 2
n 1)
[答案] (1)n 1>n 2 (2)n 21L
n 2c
[解析] (1)欲使光在n 1和n 2的界面上发生全反射，需有n 1>n 2. (2)光在介质n 1中的传播最长路程为x ＝L
sin c
传播速度为v ＝c
n 1
故最长时间t ＝x v ＝n 1L c sin C ＝n 21L
n 2c
10．(2009·江苏百校3月)如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，∠A ＝30°，∠O ＝90°.三棱镜材料的折射率是n ＝ 3.一束与BO 面成θ＝30°角的光线射向OB 面，试通过计算判断这束光通过BO 面后的折射光线在AO 面上能否发生全反射．
[答案] 见解析
[解析] 如图所示，在BO 界面由折射定律，有sin60°＝3sin γ，得γ＝30°.由临界角公式得
sin C ＝1n ＝1
3，光线在AO 面上的入射角为60°大于∠C ，所以光通过BO 面后的折射光线在
AO 面上会发生全反射．
11．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d ＝0.1mm ，双缝到屏的距离l ＝6.0m ，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm ，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
[答案] 6.3×10－7m 2.8×10－
2m [解析] 由Δx ＝l
d λ可以得出红光的波长λ
λ＝d l Δx ＝0.1×10－
3×3.8×10－
26.0
m ≈6.3×10－
7m
激光器发出的红光的波长是6.3×10－
7m
如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′
λ′＝λn ＝6.3×10－
7
×34
m ≈4.7×10－
7m
这时屏上条纹的间距是：
Δx ′＝l d λ′＝6.0×4.7×10－
70.1×10
－3
m ≈2.8×10－
2m. 12．一个圆柱形筒，直径12cm ，高16cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm ，
当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
[答案] (1)4
3
(2)2.25×108m/s
[解析] 根据题中的条件作出光路图如图所示．
(1)由图可知：sin θ2＝d d 2＋H 2，sin θ1
＝sin i ＝d
d 2＋h 2. 折射率：n ＝sin θ1
sin θ2＝d 2＋H 2d 2＋h 2＝122＋162122＋92＝43
.
(2)传播速度：v ＝c n ＝3.0×10
8
4
3
m/s ＝2.25×108m/s.
13．(2009·广东揭阳市3月)光线从空气射向玻璃砖，当入射角为60°时，折射光线与反射光线恰好垂直．求：
(1)该玻璃砖的折射率是多少？
(2)光在该玻璃砖中的传播速度是多大？ [答案] (1)3 (2)3×108m/s
[解析] (1)由图可知，光在玻璃中的折射角 γ＝180°－90°－60°＝30°， 所以，玻璃砖的折射率n ＝
sin60°
sin30°
＝ 3. (2)光在玻璃砖中的传播速度为
v ＝c n ＝3.0×108
3
m/s ＝3×108m/s.。