2019-2020学年高中物理 第十三章 光章末练案 新人教版选修3-4.doc
【人教版】选修3-4物理：第13章《光》章末导学案(含答案)
第十三章 《光》章末复习知识框图：典题探究：例1.关于光纤的说法，正确的是( )A ．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B ．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C ．光纤是非常细的特制玻璃丝，有内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D ．在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能导光的解析：光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。
载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点。
在实际应用中，光纤是可以弯曲的。
所以，答案是C 。
答案：C例 2. 如图所示为一直角棱镜的横截面，∠bac ＝90°，∠abc ＝60°。
一平行细光束从O ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==n C v c n n 1sin sin sin 21临界角：入射角大于等于临界角介质光由光密介质射到光疏条件全反射自然光和偏振光的区别偏振的概念证明光是横波光的偏振衍射光栅圆孔衍射单缝衍射光的衍射复色光：色散单色光向底边偏折棱镜对光的作用光是复色光）薄膜干涉中的色散（白光的颜色、色散长用双缝干涉测量光的波杨氏双缝干涉及应用光的干涉射侧移平行玻璃板：使光线折（本质）（定义式）、折射率：规律：折射定律折射光θθ点沿垂直于bc 面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n ＝2，若不考虑入射光线在bc 面上的反射光，则有光线( )A ．从ab 面射出B ．从ac 面射出C ．从bc 面射出，且与bc 面斜交D ．从bc 面射出，且与bc 面垂直解析：由全反射条件：sin C ＝1n ＝12，所以C ＝45°。
人教版高中物理选修3-4第十三章 光测试含答案及详细解析
绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-4第十三章光测试本试卷共100分，考试时间120分钟。
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.关于双缝干涉实验，若用白光作光源照射双缝，以下说法不正确的是()A．屏上会出现彩色干涉条纹，因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的B．当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹C．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上有亮光，但一定不是干涉条纹D．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上无亮光2.用黄光照射一不透明的圆板时，在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑，若用红色光、绿色光和紫色光分别照射圆板能够观察到更明显光斑的是( )A．只有红色光B．只有紫色光C．只有红色光和紫色光D．三种色光都能3.如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法中正确的是()A．光线A，b都不能发生全反射B．光线A，b都能发生全反射C．光线a发生全反射，光线b不发生全反射D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射4.人隔着墙说话，能听见声音而看不见人，下列说法中解释正确的是( )A．光波是电磁波，而声波是纵波B．光波是横波，而声波是机械波C．光速太大D．声波波长大，光波波长小5.两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1＞θ2。
用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度，则()A． n1<n2，v1<v2B． n1<n2，v1>v2C． n1>n2，v1<v2D． n1>n2，v1>v26.对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题，几个同学发生了争论，他们的意见如下，其中哪些选项是错误的 ()A．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些B．为了提高测理的精确度，入射角应适当大一些C．P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关D．如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察7.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用8.如图所示，由两种单色光混合而成的一复色光线射向一块半圆柱形玻璃砖圆心O，经折射后分别沿Oa和Ob射出玻璃砖．下列说法正确的是()A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率B．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度C．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失9.德国的一个研究小组制造出了一种对可见光具有负折射率的奇异材料．普通材料遵循光的折射定律，其折射率始终为正值，而这种奇异材料的折射率却为负值．当光从真空射入这种奇异材料，发生折射现象，你认为下图中哪个是正确的()A． B． C． D．10.如图所示，p、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成的一个长方体．某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面．已知材料的折射率n p<n Q，则下列说法正确的是()A．从Q的下表面射出的光线一定与入射到p的上表面的光线在同一条直线上B．从Q的下表面射出的光线一定与入射到p的上表面的光线平行C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于θD．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)如图所示，P是偏振片(用实线表示透振方向)为竖直方向，下列四种光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光12.（多选）下列事例哪些应用了光的全反射现象（）A．光导纤维通讯B．用三棱镜观察太阳光谱C．某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°D．用白光照肥皂膜看到彩色条纹13.(多选)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有(已知λ红＞λ黄＞λ蓝)()A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离14.(多选)以下现象中是由于光的全反射形成的是()A．将空玻璃试管插入水中看上去比充满水的试管要亮得多B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．在炎热的夏天，向远处的柏油马路看去，路面特别明亮光滑，像用水淋过一样三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.在“测定玻璃折射率”的实验中(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像．调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是___________________________________________________________________________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sinθ1－sinθ2的图象如图所示，则下列说法正确的是________．A．实验时，光线是由空气射入玻璃B．实验时，光线是由玻璃射入空气C．玻璃的折射率为0.67D．玻璃的折射率为1.5四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成．一束频率为5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：(1)这束入射光线的入射角的正弦值多大？(2)光在棱镜中的波长是多大？17.为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔．设工事壁厚d＝34.64 cm，孔的宽度L＝20 cm，孔内嵌入折射率n＝的玻璃砖如图10所示，试问：(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？(2)要想使外界180°范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？18.如图所示，模截面为直角三角形的玻璃砖ABC，AC边长为L，∠B＝30°.两条同种色光的光线P、Q，从AC边中点射入玻璃砖，其中光线P垂直AC边，光线Q与AC边夹角为45°.发现光线Q第一次到达BC边后垂直BC边射出，已知真空中的光速为c.求：(1)玻璃砖的折射率．(2)光线P由进入玻璃砖到第一次从BC边射出经过的时间．答案解析1.【答案】D【解析】若用白光作光源照射双缝，由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的，相同的色光发生干涉，在光屏上出现彩色干涉条纹．故A正确．当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，相当于白光照射单缝，将出现彩色的衍射条纹，白光照射产生衍射条纹的特点是中央是白色，两边是宽度不等的彩色条纹．故B正确．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，由于黄光和蓝光不能产生干涉，所以屏上有两光，但不是干涉条纹．故C正确，D错误．本题选错误的，故选D.2.【答案】A【解析】在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑，说明黄色光恰好发生明显的衍射．根据发生明显衍射的条件，只有波长大于黄色光波长的色光才能发生更明显的衍射，故A正确，B、C、D均错．3.【答案】A【解析】根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质，所以光线b可能发生全反射，临界角为：sinC＝＝，C＝45°注意图中光线b与界面的夹角60°，而此时的入射角为30°＜45°，故光线b也不能发生全反射，故正确选项为A.4.【答案】D【解析】由于声波的波长大，远大于一般障碍物的尺寸，能够发生明显的衍射现象，因此墙另一边的人能听到声音，而光波的波长小，远小于一般障碍物的尺寸，不能发生明显的衍射现象，因此只闻其声，不见其人.D正确.5.【答案】B【解析】由临界角定义sinC＝可知，临界角小，折射率大，因为θ1＞θ2，所以n1＜n2，故选C，D是错误的；由n＝知，n1v1＝n2v2，v1＞v2，故选项A错误而B正确。
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第十三章《光》章末复习•练案•A组1.关于光的干涉，下列说法屮正确的是（）A.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的B.在双缝干涉现象里，中央形成的是暗条纹C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定2.下列关于“杨氏双缝干涉实验”的说法中，正确的是（）A.单缝的作用是获得两个频率保持不变的相干光源B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D.照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽3.在单色光的双缝干涉实验屮（）A.两束光波峰和波谷重叠处出现亮条纹，半个周期后变为暗条纹B.两朿光波谷和波谷重叠处出现暗条纹，半个周期后变为亮条纹C.从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍处，出现亮条纹D.从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍处，出现暗条纹4.关于光的干涉现彖，下列说法正确的是（）A.在双缝干涉现彖里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的B.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定5.关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是（）A.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹B.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离Z差一定为该单色光波长的奇数倍D.用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍6.由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为（）A.白光是由很多不同波长的光组成的B.两个波源发出的光，其强度不相同C.不同波长的光的速度不同D.这两个光源是彼此独立的，不是相干光源7.取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现彖, 有关这一现象的叙述正确的是（）A.这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果B.这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果C.这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果D.这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果8.如图16—1所示，是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。
2019-2020年人教版高中物理选修3-4教学案：第十三章 第3节 光的干涉含答案
第3节光_的_干_涉一、杨氏干涉实验 1．物理史实1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性。
2．双缝干涉实验(1)实验过程：让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉。
(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。
(3)实验结论：证明光是一种波。
二、光发生干涉的条件 1．干涉条件两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
2．相干光源发出的光能够产生干涉的两个光源。
3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，故一般情况下不易观察到光的干涉现象。
1.英国物理学家托马斯·杨于1801年成功地观察到了光的干涉现象。
2．双缝干涉图样：单色光——明暗相间的条纹。
3．干涉条件：两列光的频率相同，振动方向相同，相位差恒定。
4．出现明纹与暗纹的条件：两光源到屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹，奇数倍时出现暗条纹。
1．自主思考——判一判(1)直接用强光照射双缝，发生干涉。
(×)(2)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。
(×)(3)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。
(√)(4)在双缝干涉实验中单缝屏的作用是为了获得一个线光源。
(√)(5)双缝干涉实验证明光是一种波。
(√)2．合作探究——议一议(1)两只手电筒射出的光束在空间相遇，能否观察到光的干涉现象？提示：不能。
两只手电筒射出的光束在空间相遇，不满足光发生干涉的条件，不能观察到光的干涉现象。
(2)在双缝干涉实验中，如果入射光用白光，在两条狭缝上，一个用红色滤光片(只允许通过红光)遮挡，一个用绿色滤光片(只允许通过绿光)遮挡。
人教版高中物理选修3-4第十三章章末检测.docx
高中物理学习材料桑水制作章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1．两盏普通白炽灯发出的光相遇时，观察不到干涉条纹，这是因为( ) A．两盏灯亮度不同B．灯光的波长太短C．两盏灯灯光的振动情况不同D．电灯发出的光不稳定解析答案 C2．单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( )A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀D．干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀解析干涉条纹间距相同，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽．D正确．答案 D3.如图1所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )图1A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振片，则P点无光亮，将B转过90°时，偏振光的振动方向与B偏振片的透振方向平行，偏振光就能通过偏振片，在P处就可看到光亮，D项正确．答案BD4．△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面．a、b两束可见单色光从空气垂直棱镜底面MN射入棱镜，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图2所示，由此可知( )图2A．a光的频率比b光的高B．a光的双缝干涉条纹间距比b光的窄C．a光比b光更容易发生明显的衍射现象D．棱镜内a光的传播速度比b光的小解析b光首先发生全反射，b光的临界角较小，折射率较大，频率较大，波长较小，干涉条纹间距较窄，A、B错，C对；折射率越大，棱镜内的传播速度越小，D错．答案 C5．下列有关光现象的说法不正确的是( )A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象B．泊松亮斑是光的衍射现象C．双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，选项A正确；泊松亮斑是光的衍射现象形成的，选项B正确；双缝干涉实验中条纹间距Δx＝ldλ，紫光改为红光即λ增大，则Δx增大，选项C正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，选项D错误．答案 D6．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是( )A．激光是纵波B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同C．两束频率不同的激光能产生干涉现象D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离解析电磁波是横波，A项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B项错；相干光的条件是频率相同，C项错，D项正确．答案 D7．如图3所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则( )图3A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，a光先消失B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大D．在水中，b光波长比a光波长大解析由光路图可知，两束光在水中的折射率n a<n b，全反射的临界角满足sinC＝1n，所以光束b的临界角小，顺时针旋转入射光线，b光失消失，A错；波长越长的光折射率越小，所以λa>λb，干涉条纹间距Δx＝Ldλ，a光的更大，B对；各种光在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s，C错；因为光速等于波长乘以频率，并且折射过程中不改变光的频率，所以光在水中的波长λ水＝λ真空n，所以波长长、折射率小的a光在水中波长更大，D错．答案 B8．(2014·四川理综，3)如图4所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )图4A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析把发光小球放入口径较大、充满水的浅玻璃缸底的任何位置都会发生折射和全反射，逆着折射光线看能看到小球，在发生全反射的区域没有光射出，选项A、B均错．光从水中进入空气不改变的是频率，改变的是波速和波长，由v＝cn和λ＝vf可知，波速、波长都变大，选项D正确，C错误．答案 D9.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图5中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )图5A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光解析由可见光的折射率知，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的折射率依次增大，由题图知a→d折射率依次减小，故A、C、D错，B对．答案 B10.半圆形玻璃砖横截面如图6所示，AB为直径，O点为圆心．在该界面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O点的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图5所示，则a、b两束光( )图6A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C．从同一介质以相同的入射角射向空气，若a光不能进入空气，则b光也不能进入空气D．a光的频率大于b光的频率解析由于两束光的入射点到O点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射角相同，由于b光发生全反射，而a光能够折射，说明b光的全反射临界角小于a光的全反射临界角，由n＝1sin C可知，b光在介质中的折射率大于a光在介质中的折射率，所以b光的频率比a光的频率高，由v＝cn可知，在同种介质中a光的传播速度大，A项正确，D项错误；以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射程度大，折射角小，B项错误；由于b光全反射临界角小，所以C项正确．答案AC二、填空题(共12分)11．(5分)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图7所示．①此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．图7解析据题意可知入射角为(90°－θ1)，折射角为(90°－θ2)，则玻璃的折射率为n＝sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)＝cos θ1cos θ2；玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确．故应选用宽度大的玻璃砖来测量．答案①cos θ1cos θ2⎣⎢⎡⎦⎥⎤或sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)②大12．(7分)如图8所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮纹的位置．图中所示的读数是________mm.图8若缝与缝间相距d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为Δx，则光的波长表示为λ＝________(字母表达式)，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d＝0.20 mm，L＝700 mm，测量Δx的情况如图9所示．由此可计算出该光的波长为：λ＝________m.图9解析从图中可以看出，主尺示数为5 mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm＝0.24 mm，图中的游标卡尺的示数为：5 mm＋0.24 mm＝5.24 mm.由干涉条纹间距的计算公式：Δx＝Ldλ，解得光的波长表达式为：λ＝dΔxL.由图中可以求出条纹间距为：Δx＝9.805mm＝1.96 mm，代入数据解得光的波长为：λ＝5.6×10－7 m.答案 5.24 dLΔx 5.6×10－7三、计算题(共4小题，共38分)13．(8分)在真空中，黄光波长为6×10－7m，紫光波长为4×10－7m.现有一束频率为5×1014Hz的单色光，它在n＝1.5的玻璃中的波长是多少？它在玻璃中是什么颜色？解析先根据λ0＝cf计算出单色光在真空中的波长λ0，再根据光进入另一介质时频率不变，由n＝cv＝λλ，求出光在玻璃中的波长λ.λ0＝cf＝3×1085×1014m＝6×10－7m，又由n＝λλ得λ＝λn＝6×10－71.5m＝4×10－7m.由于光的颜色是由光的频率决定的，而在玻璃中光的频率未变化，故光的颜色依然是黄光．答案4×10－7m 黄色14．(8分)(2014·江苏徐州高二检测)如图10所示，半圆玻璃砖的半径R＝10 cm，折射率为n＝3，直径AB与屏垂直并接触于A点，激光a以入射角i＝30°射向半圆形玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．求这两个光斑之间的距离L.图10解析画出光路图如图所示，设折射角为r，根据折射定律n＝sin r sin i，解得r＝60°.由几何知识得，△OPQ为直角三角形，所以两个光斑PQ之间的距离L＝PA＋AQ＝R tan 30°＋R tan 60°，解得L＝4033cm≈23.1 cm.答案23.1 cm15．(10分)一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值．解析如图，考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射．根据折射定律有n sin θ＝sin α①式中，n是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角．现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A点刚好发生全反射，故αA＝π2②设线段OA在立方体上表面的投影长为R A，由几何关系有sin θA＝RAR2 A ＋⎝⎛⎭⎪⎫a22③式中a为玻璃立方体的边长．由①②③式得R A＝a2 n2－1④由题给数据得R A＝a 2⑤由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为R A的圆．所求的镀膜面积S′与玻璃立方体的表面积S之比为S′S＝6πR2A6a2⑥由⑤⑥得S′S＝π4.⑦答案π416．(12分)(2014·课标Ⅰ，34(2))一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图11所示．玻璃的折射率为n＝ 2.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？图11(2)一细束光线在O点左侧与O相距32R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．解析(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图．由全反射条件有sin θ＝1 n ①由几何关系有OE＝R sin θ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE③联立①②③式，代入已知数据得l＝2R④(2)设光线在距O点32R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°>θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图，由反射定律和几何关系得OG＝OC＝32R⑥射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．答案(1)2R(2)右侧与O相距3 2 R。
高中物理 第十三章光章末测评 新人教版选修3-4(2021年最新整理)
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第十三章光(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共计50分)1．朱熹的诗句“半亩方塘一鉴开,天光云影共徘徊”,生动地描绘了“天光云影”在池塘水面上相映成趣的美景，形成这一美景的主要原因是水面对光的( )。
A．反射B．折射C．干涉D．衍射2．如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点。
已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°,E、F分别为边AB、BC的中点，则( ）。
AB．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变小D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行3．某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行，如图所示,则（）。
A．P1P2与P3P4两条直线平行B．P1P2与P3P4两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响4．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示。
下列说法中正确的是( )。
A．单色光1的波长小于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角5．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法中正确的是( ）.A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象6．在杨氏双缝干涉实验中，如果（)。
2020版高中物理 第十三章 光练习新人教版选修3-4【共8套42页】
本套资源目录2020版高中物理第十三章1光的反射和折射练习含解析新人教版选修3_42020版高中物理第十三章2全反射练习含解析新人教版选修3_4 2020版高中物理第十三章3光的干涉练习含解析新人教版选修3_42020版高中物理第十三章4实验用双缝干涉测量光的波长练习含解析新人教版选修3_42020版高中物理第十三章5光的衍射6光的偏振练习含解析新人教版选修3_42020版高中物理第十三章7光的颜色色散8激光练习含解析新人教版选修3_42020版高中物理第十三章专题突破与题型专练光的折射与全反射练习含解析新人教版选修3_42020版高中物理第十三章实验测定玻璃的折射率练习含解析新人教版选修3_41 光的反射和折射1.如果光以同一入射角从真空射入不同介质,则折射率越大的介质( C )A.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折程度越大B.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折程度越小C.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折程度越大D.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折程度越小解析:由折射定律可知,在入射角相同的情况下,折射角越小,介质的折射率越大,介质对光线的偏折程度越大.故C正确.2.如图所示,眼睛在a处看到鱼在水中的b处,若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上,则激光应对着哪一位置射出( C )A.b的下方B.b的上方C.b处D.无法确定解析:人眼看到的是鱼的虚像,鱼发出的光线经水面折射后进入人眼,由光路可逆知当激光从a向b发射时,经水面折射后将刚好照射到鱼身上,故C正确.3.(多选)如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生偏折,那么( BCD )A.光是从真空射入介质B.介质的折射率是1.73C.光在介质中传播速度为1.73×108 m/sD.反射光线与折射光线的夹角是90°解析:光线的入射角为i=30°,折射角为r=60°,则知光线从介质进入真空,故A错误;根据折射定律得,n===≈1.73,故B正确;光在介质中的传播速度v=≈1.73×108 m/s,故C正确;反射角等于入射角,则反射角i′=i=30°,根据几何关系得反射光线与折射光线的夹角为90°,故D正确.4.“井底之蛙”这个成语常被用来讽刺没有见识的人.现有井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口处),两井底都各有一只青蛙,则( C )A.枯井中青蛙觉得天比较大,水井中青蛙看到井外的范围比较大B.枯井中青蛙觉得天比较大,水井中青蛙看到井外的范围比较小C.两只青蛙觉得井口一样大,水井中青蛙看到井外的范围比较大D.枯井中青蛙觉得天比较小,水井中青蛙看到井外的范围比较大解析:根据光的直线传播作出青蛙在枯井中的视野范围,如图(a).当井里灌满水后,光线照到井面会发生折射现象,由于光是从空气射向水,所以入射角大于折射角,因此井底之蛙看到的视野范围比没水时更大;变化的大致范围如图中两条入射光线之间的阴影区域所示,如图(b).所以两只青蛙觉得井口一样大,水井中青蛙看到井外的范围比较大.故C正确,A,B,D错误.5.(多选)如图,一玻璃柱体的横截面为半圆形.细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和折射光束2.已知玻璃折射率为,入射角为45°(相应的折射角为24°),现保持入射光不变,将半圆柱绕O点在图示平面内顺时针转过15°,如图中虚线所示,则( BC )A.光束1转过15°B.光束1转过30°C.光束2转过的角度小于15°D.光束2转过的角度大于15°解析:转动前,光束1(反射光)与入射光间的夹角为A=45°×2=90°,光束2(折射光)与入射光间的夹角为B=45°+(180°-24°)=201°.转动后,反射光与入射光的夹角A′=60°×2=120°.根据折射定律,=,得r=30°,则折射光与入射光间的夹角为B′=60°+(180°-30°)=210°.因为ΔA=A′-A=30°,ΔB=B′-B=9°,故B,C两项正确.6.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图(甲)所示,O是圆心,MN是法线,AO,BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sin i-sin r图象如图(乙)所示.则( B )A.光由A经O到B,n=1.5B.光由B经O到A,n=1.5C.光由A经O到B,n=0.67D.光由B经O到A,n=0.67解析:由图象可得:sin i<sin r,则i<r,所以光线从玻璃射入空气发生折射,即光由B经O到A.根据折射定律得=由图象得==所以可得,n=1.5,故B正确.7.半球面形的碗中盛满水,碗底中央放置一枚硬币A.一位观察者的眼睛高出碗口B的竖直距离为h.当观察者向后缓缓退步的过程中,他离碗口B的水平距离x超过何值时,就不能再看到碗底的硬币.已知水的折射率为n=.解析:作出光路图如图.由n=,得sin θ=nsin 45°=×=由数学知识知x=htan θ=2h.答案:2h8.两束细平行光a和b相距为d,从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面,如图所示,若玻璃对a的折射率小于对b的折射率.当它们从玻璃砖的下表面射出后,有( B )A.两束光仍平行,间距等于dB.两束光仍平行,间距大于dC.两束光仍平行,间距小于dD.两束光不再相互平行解析:作出两种光线在平行玻璃砖的光路图.根据n a=,n b=,由题意知n a<n b,r a>r b,故d′>d.光线经两侧面平行的玻璃砖后方向不变,折射光线平行,B对.9.如图所示,两束单色光a,b射向一块半圆柱形玻璃砖圆心O,经折射后沿Oc射出玻璃砖.下列说法正确的是( B )A.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率B.a光的频率大于b光的频率C.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度D.在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度解析:由图知,两束光的折射角相等,a的入射角大于b的入射角,通过折射定律n=可知,玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故A错误;由于折射率越大,光的频率越大,则a 光的频率比b光的频率大,故B正确;在真空中,a光和b光的传播速度相同,故C错误;由于玻璃砖对a光的折射率大,则由公式v=知,在玻璃砖中a光的传播速度小于b光的传播速度,故D错误.10.由某种透明物体制成的等腰直角棱镜ABO,两腰都为16 cm,且两腰与Ox和Oy轴都重合,如图所示,从BO边的C点注视A棱,发现A棱的位置在D点,在C,D两点插上大头针,测出C 点的坐标为(0,12),D点的坐标为(9,0),则该透明物质的折射率为( A )A.n=B.n=C.n=D.n=解析:作出光路图,棱镜的折射率n==,由几何知识得, sin ∠CDO===0.8,sin ∠CAO===0.6,解得,n=.故选A.11.半径为R的玻璃半圆柱体,截面如图所示,圆心为O,两束平行单色光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,∠AOB=60°,若玻璃对此单色光的折射率n=,则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为( B )A. B. C. D.R解析:光路图如图所示,可知θ1=60°由折射率n==,可得θ2=30°由几何关系得:光线射到底边上时的入射角θ3=30°光线在底边折射时,由折射定律得n=可得θ4=60°由几何知识得:CO=CB,所以OC==R在△OCD中可得:所求距离d=OD=OCtan 30°=,B正确.12.直角三角形的玻璃砖ABC放置于真空中,∠B=30°,CA的延长线上S点有一点光源,发出的一条光线由D点射入玻璃砖,如图所示.光线经玻璃砖折射后垂直BC边射出,且此光束经过SD用时和在玻璃砖内的传播时间相等.已知光在真空中的传播速度为c,BD=d,∠ASD= 15°.求:(1)玻璃砖的折射率;(2)SD两点间的距离.解析:(1)作光路图如图所示,由几何关系可知入射角i=45°,折射角r=30°,n=,可得n=.(2)在玻璃砖中光速v=;光束经过SD和在玻璃砖内的传播时间相等,则有=,可得SD=d.答案:(1)(2)d2全反射1.(多选)下列说法正确的是( BD )A.因为水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介质B.因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质C.同一束光,在光密介质中的传播速度较大D.同一束光,在光密介质中的传播速度较小解析:因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质,故A错误,B正确;由v=可知,光在光密介质中的传播速度较小,故C错误,D正确.2.光线从折射率为的介质中射向空气,如果入射角为60°,如图所示光路可能的是( C )解析:根据sin C=可求出临界角为45°,由于入射角大于临界角,则必定发生全反射,因此只有反射光线而无折射光线.故C正确.3.(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108 m/s,光从该介质射向空气时( AC )A.介质的临界角是30°B.大于或等于30°的所有角都是临界角C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射D.临界角可能是60°解析:由n===2,sin C=知临界角C=30°,所以A,C正确.4.如图所示为光线由空气进入全反射玻璃棱镜,再由棱镜射入空气的光路图.指出哪种情况是可以发生的( A )解析:光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时,在斜边发生全反射,故A正确. 5.如图所示,夏天,在平静无风的海面上,向远方望去,有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中.古人不明白产生这种景象的原因,对它作了不科学的解释,认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“海市蜃楼”,也叫蜃景.沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺,可望而不可及,这也是“蜃景”.下列有关蜃景的说法中错误的是( B )A.海面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.沙面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小C.A是蜃景,B是景物D.C是蜃景,D是景物解析:海面上,下层空气的温度比上层低,则下层空气的密度比上层要大,故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大,选项A正确.由于人眼认为光线是沿直线传播的,故A是蜃景,B 是景物,选项C正确.太阳照到沙面上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小,即上层折射率大,选项B错误.从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角逐渐增大,也可能发生全反射.人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒影,故C是蜃景,D是景物,选项D正确.6.(多选)已知介质对某单色光的临界角为C,则( ABC )A.该介质对单色光的折射率等于B.此单色光在该介质中的传播速度等于csin C(c是光在真空中的传播速度)C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍解析:由临界角的计算式sin C=,得n=,选项A正确;将n=代入sin C=,得v=csin C,选项B正确;设该单色光的频率为f,在真空中的波长为λ0,在介质中的波长为λ,由波长、频率、光速的关系得c=λ0f,v=λf,由sin C==,λ=λ0sin C,选项C正确;该单色光由真空传入介质时,频率不发生变化,选项D错误.7.如图所示,在清澈平静的水底,抬头向上观察,会看到一个十分有趣的景象:(1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋),都呈现在顶角θ= 97.6°的倒立圆锥底面的“洞”内;(2)“洞”外是水底的镜像;(3)“洞”边呈彩色,且七色的顺序为内紫外红.试分析上述水下观天的奇异现象.解析:(1)水面外的景物射向水面的光线,凡入射角0≤i≤90°时,都能折射入水中被人观察到.根据折射定律,在i=90°的临界角条件下n=,sin r===sin C.因为水的临界角C=48.8°,所以,倒立圆锥的顶角为θ=2r=2C= 97.6°.(2)水底发出的光线,通过水面反射成虚像,也可以在水下观察到,但是由于“洞”内有很强的折射光,所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成的水底镜像.(3)光线从空气中折射入水中时,要发生色散现象:红光的折射率最小,偏向角最小;紫光的折射率最大,偏向角最大.因为眼睛感觉光线是沿直线传播的,所以从水中看到的彩色“洞”边,是内紫外红(如图所示).答案:见解析8.如图所示,已知介质Ⅰ为空气,介质Ⅱ的折射率为,则下列说法中正确的是( A )A.光线a,b都不能发生全反射B.光线a,b都能发生全反射C.光线a发生全反射,光线b不发生全反射D.光线a不发生全反射,光线b发生全反射解析:根据发生全反射的条件,光从光密介质射到光疏介质中时,介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质,所以光线b可能发生全反射,但由sin C==,临界角为C=45°.图中光线b与界面的夹角为60°,则此时的入射角为30°<45°,故光线b也不能发生全反射,故选项A正确. 9.如图所示,直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面,且∠BAC=30°,有一束平行光线垂直射向AC边.已知这种介质的折射率n>2,则( D )A.可能有光线垂直于AB边射出B.光线只能从BC边垂直射出C.光线只能从AC边垂直射出D.一定既有光线垂直于BC边射出,又有光线垂直于AC边射出解析:因n>2,而sin C=,所以sin C<,即C<30°,射到AB边的入射角i=30°,发生了全反射.部分光线反射后射到AC边的入射角i=60°,再次发生全反射而垂直射到BC边上射出;部分光线射到BC边的入射角i=60°,再次发生全反射而垂直射到AC边上射出.同理,射到BC边上的光线,经两次全反射后垂直AC射出.10.如图所示,一束平行光从真空射向一块半圆形的折射率为1.5的玻璃砖,以下说法错误的是( A )A.只有圆心两侧范围外的光线能通过玻璃砖B.只有圆心两侧范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折D.圆心两侧范围外的光线将在曲面上产生全反射解析:光线从玻璃砖射到右侧圆弧面上,在有些区域会发生全反射,只有部分区域有光射出,设光线射到C点时恰好发生了全反射,此时入射角为i,则i=C;根据临界角公式sin C=,得sin i==则r=Rsin i=R在C点的上方,入射角大于临界角,光线发生全反射,在AC范围内没有光线射出,根据对称性可知,玻璃砖下方对称部位,也没有光线射出,所以圆心两侧R范围外的光线在曲面上发生全反射,其他范围的光线都可以通过玻璃砖,其中通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折;故A错误,B,C,D 正确.11.国内最长的梅溪湖激光音乐喷泉,采用了世界一流的喷泉、灯光和音响设备,呈现出让人震撼的光与水的万千变化,喷泉的水池中某一彩灯发出的一条光线射到水面的入射角为30°,从水面上射出时的折射角是45°.(1)求光在水面上发生全反射的临界角;(2)在水池中 m深处有一彩灯(看做点光源),求这盏彩灯照亮的水面面积.解析:(1)由折射定律n=得n==;发生全反射时,由n==,得C=45°.(2)作出光路图,有几何知识得sin C≈,S=πR2,且有sin C=,解得S≈22 m2.答案:(1)45°(2)22 m212.如图所示的高为H圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透明液体,容器底部安装一块平面镜,容器直径L=2H,在圆心正上方h高度处有一点光源S,从液体上方观察,要使S发出的光照亮整个液体表面,h应该满足什么条件?解析:设点光源S通过平面镜所成像为S′,如图,反射光线能照亮全部液面,入射角θ≤C,C 为全反射临界角sin C==,C=30°tan θ=≤tan C解得h≥(-1)H则H>h≥(-1)H.答案:(1)H>h≥(-1)H3光的干涉1.(多选)用a,b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置,在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样,其中图(甲)是a光照射形成的,图(乙)是b光照射形成的,则关于a,b两束单色光,下述说法中正确的是( AC )A.a光的频率比b光的大B.在水中a光传播的速度比b光的大C.水对a光的折射率比b光大D.b光的波长比a光的短解析:从图中可以看出,a光的条纹间距小,说明a光的波长小,频率大,选项D错误,选项A正确;水对频率低的单色光的折射率小,即水对b光的折射率小,选项C正确;折射率小的光在水中的传播速度大,即b光在水中的传播速度大,选项B错误.2.(多选)在光的双缝干涉实验中,若要使相邻两个亮条纹间的距离变大,可以采取的措施是( BC )A.增加双缝间的距离B.增加光屏到双缝的距离C.采用频率更小的光照射双缝D.增加激光器到双缝的距离解析:双缝干涉条纹间距Δx=λ,故要增大屏上相邻亮条纹之间的距离Δx,可以增加双缝到屏的距离l,减小双缝之间的距离d或者增加光的波长λ;根据v=λf可知,减小光的频率可以增加光的波长,故A,D错误,B,C正确.3.在双缝干涉实验中,测得第一条亮条纹和第三条亮条纹相距4.0×10-2m,若双缝间距为0.1 mm,双缝到光屏的距离为l=4.0 m,则光波的波长为( B )A.8.0×10-8 mB.5.0×10-7 mC.1.5×10-8 mD.1.0×10-7 m解析:由公式Δx=λ有λ=,Δx= m=2×10-2 m,且l=4.0 m,d= 0.1 mm=10-4m,则光波波长λ=5.0×10-7 m.故B正确.4.双缝干涉实验装置如图所示,双缝间距离为d,双缝与光屏间距为L,调整实验装置使光屏上得到清晰的干涉条纹.关于该干涉条纹及改变条件后其变化情况,下列叙述正确的是( C )A.屏上所有的亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的,所有的暗线是波谷与波谷叠加形成的B.若将双缝间距d减小,光屏上两相邻亮条纹间距变小C.若用频率较大的单色光进行实验,其他条件不变的前提下,光屏上相邻暗条纹间距减小D.若用红光照射双缝的一条狭缝,用紫光照射双缝的另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹解析:干涉条纹间的暗线是由于两列光波波峰与波谷的叠加形成的,两列光波波谷与波谷的叠加形成亮纹,故A错误;根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ,知d减小,相邻亮条纹的距离增大,故B错误;若用频率较大的单色光进行实验,即波长变短,其他条件不变的前提下,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ可知,光屏上相邻暗条纹间距减小,故C正确;若用红光照射双缝的一条狭缝,用紫光照射双缝的另一条狭缝,不满足干涉条件,屏上将不会呈现彩色条纹,故D错误.5.杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,则两列光相同.如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹.解析:产生光的干涉前提是两列光的频率相等.波峰与波峰或者波谷与波谷相叠加振动加强,所以A,B出现亮条纹,波峰与波谷叠加振动减弱,所以C点处产生暗条纹.答案:频率 C6.如图所示,A,B,C,D代表双缝产生的四种干涉图样,回答下面问题:(1)如果A图样是红光通过双缝产生的,那么换用紫光得到的图样用图样表示最合适.(2)如果将B图样的双缝距离变小,那么得到的图样用图样表示最合适.(3)如果将A图样的双缝到屏的距离变小,那么得到的图样用图样表示最合适.(4)如果将A图样的装置从空气移入水中,那么得到的干涉图样用图样表示最合适.解析:利用公式Δx=λ知光源由红光换成紫光时,λ变小,相应Δx也变小,(1)中应选C;双缝距离d减小时,Δx变大,(2)中应选D;双缝到屏的距离l变小,Δx变小,(3)中应选C;将装置从空气移入水中时,波长λ减小,Δx也减小,(4)中应选C.答案:(1)C (2)D (3)C (4)C7.如图所示是一种观察光的干涉现象的装置,称为劳埃德镜,图中M是一块由普通平板玻璃制成的反射镜,单色缝光源S与镜面M平行(图中S只画成一个点),右面P是光屏.P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域.图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线,则下列说法正确的是( C )A.光屏上AD间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹B.光屏上只有AB间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹C.光屏上只有BC间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹D.光屏上只有CD间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹解析:从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,图中BC间的区域表示叠加的区域,这时,在屏幕上可以观察到明暗相间的干涉条纹.故C正确.8.如图所示,用单色光做双缝干涉实验,P处为第二条暗纹,改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时,则同侧第二条暗条纹的位置( B )A.仍在P处B.在P点上方C.在P点下方D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到解析:由λ=知,f变小,λ变大.若出现第二条暗条纹,则P到双缝的路程差Δr=λ,当λ变大时,Δr也要变大,故第二条暗纹的位置向上移,在P点上方,B正确.9.如图所示是研究光的双缝干涉的示意图,挡板上有两条狭缝S1,S2,由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹.已知入射激光的波长为λ,屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等,如果把P处的亮条纹记作第0号亮条纹,由P向上数,与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹,与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹,则P1处的亮条纹恰好是10号亮条纹.设直线S1P1的长度为r1,S2P1的长度为r2,则r2-r1等于( B )A.9.5λB.10λC.10.5λD.20λ解析:由题设可知,从中央亮条纹P算起,P1点处是第10号亮条纹的位置,表明缝S1,S2到P1处的距离差r2-r1为波长的10倍,且刚好是10个波长,所以选项B正确.10.如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1,S2距离之差为2.1×10-6 m,分别用A,B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,在下列已知条件下P点处是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为 3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°.(3)若让A光照射S1,B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.解析:(1)设A光在空气中的波长为λ1,在介质中的波长为λ2,由n=,得λ1=nλ2=1.5×4×10-7 m=6×10-7 m,根据路程差Δr=2.1×10-6 m,所以==3.5由此可知,从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍,所以用A光做光源,P点处为暗条纹.(2)根据临界角与折射率的关系sin C=,得n==由此可知,B光在空气中的波长λ2为λ2=nλ介=×3.15×10-7 m=5.25×10-7 m由路程差Δr和波长λ的关系得==4可见,用B光做光源,P点处为亮条纹.(3)若让A光和B光分别照射S1和S2,这时既不能发生干涉,也不发生衍射,此时在光屏上只能观察到亮光.答案:(1)暗条纹(2)亮条纹(3)光屏上只能观察到亮光11.在双缝干涉实验中,光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7 m,如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝,试问:(1)该黄光的波长是多少?(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹?解析:(1)由于光在真空中的传播速度恒为c,则由波长、频率间关系式得λ== m=5×10-7 m.(2)两列光到P点的路程差Δr=7.5×10-7 m=λ,所以是暗条纹.答案:(1)5×10-7 m (2)见解析12.将频率为6×1014 Hz的激光从S1和S2投射到屏上,若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10-6 m,那么点P处是亮条纹还是暗条纹?设O为到S1和S2的路程相等的点,则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹?(不含O,P两点处)解析:单色光的波长λ== m=5×10-7 m,路程差为3×10-6 m,==12,即路程差是半波长的偶数倍,P点出现亮条纹,而O点处为中央亮条纹,所以,在PO间有5条亮条纹,6条暗条纹.答案:亮条纹6条暗条纹5条亮条纹4实验:用双缝干涉测量光的波长1.(多选)在“观察光的干涉现象”实验中,某小组同学用绿色的激光在光屏上得到了较为清晰的干涉图样,为了得到条纹间距更大的干涉图样,他们讨论出下列几种方案,其中可行的是( AC )A.只需将光源改为红色的激光B.只需把双缝间距略微调大C.只需把光屏到双缝的距离调大D.只需把光源到双缝的距离调大解析:在波的干涉中,干涉条纹的间距Δx=λ,由公式可得,条纹间距与波长、双缝到光屏之间的距离l成正比,与双缝间的距离d成反比,故要增大条纹间距应减小d,增大双缝到光屏的距离l或增大光的波长,故A,C正确,B,D错误.2.某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,实验装置如图所示.(1)粗略调试后,出现了干涉图样,但不够清晰,以下调节做法正确的是.A.旋转测量头B.上下拨动金属拨杆C.左右拨动金属拨杆D.前后拨动金属拨杆(2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图所示,若要使两者对齐,该同学应如何调节.A.仅左右转动透镜B.仅旋转单缝C.仅旋转双缝D.仅旋转测量头(3)下列图示中条纹间距表示正确的是.。
2019-2020学年高中物理人教版选修3-4同步作业与测评：第十三章 《光》单元测评 Word版
姓名，年级：时间：第十三章《光》单元测评本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共40分)一、选择题(1～6为单选,7～10为多选,每小题4分，共40分）1．下列说法正确的是( )A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来换频道的D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象答案B解析用三棱镜观察太阳光谱是利用同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，是白光通过三棱镜时发生了色散现象，故该操作是利用了光的折射原理，故A错误；在光导纤维束内传送图象是利用了光的全反射现象，所以B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的，故C错误；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象，故D错误。
2．与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。
小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是（）A．地球上有人用红色激光照射月球B．太阳照射到地球的红光反射到月球C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹答案C解析发生月全食时，太阳光线无法直达月表，但是能通过地球的大气层折射到达月表，太阳光中红光波长最长，容易发生折射穿透大气层到达月表，所以我们便看到了暗红色的月全食,故选C。
3．如图所示，一个三棱镜的折射率n＝2，其截面为直角三棱镜，∠A＝30°，∠C＝90°。
一条单色光线从空气垂直AB边入射,该光线的出射光线有几条( )A．2条 B．3条C．4条 D．1条答案C解析如图所示,该光线在AB边上反射一次,折射一次,折射角为零度。
在AC边上,光线的入射角为30°，折射光线①从棱镜出射，设折射角为α,由n＝错误!，sinα＝错误!，可得α＝45°,反射光线在BC边上的入射角为60°，因棱镜的全反射临界角为θ＝arcsin错误!＝45°＜60°,所以光线在BC边上发生全反射。
人教版高中物理选修3-4：第十三章 光 章末检测
第十三章《光》测试卷第Ⅰ卷(选择题共42分)一、选择题(本题有14小题，每小题3分，共42分．其中1～8题为单选题，9～14题为多选题)1．一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的()A．速度变慢，波长变短B．速度不变，波长变短C．频率增高，波长变长D．频率不变，波长变长解析：光从空气射入玻璃中，其频率f不变；又由n＝cv，推出速度v变小；再由v＝λf，推出λ变小，A项正确．答案：A2．关于光的性质，下列说法不正确的是()A．光在介质中的速度小于光在真空中的速度B．双缝干涉说明光具有粒子性C．光在同种均匀介质中沿直线传播D．光的衍射现象说明光是一种波解析：由折射率公式n＝cv＞1可得A项正确；干涉、衍射是波所特有的现象，故B项错误，D项正确；由常识得C项正确．答案：B3．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示．下列说法中正确的是()A．此介质的折射率等于1.5B．此介质的折射率等于 3C．当光线从此介质射向真空中时，入射角大于等于45°时可发生全反射现象D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象解析：n＝sin 45°sin 30°＝2，A、B两项错误；当光线从介质中射向真空中时，随入射角增大折射角增大，当折射角等于90°时，即发生全反射，此时入射角为C，则有n＝2＝sin 90°sin C解得C＝45°，即入射角大于等于45°时发生全反射现象，C项正确，D项错误．答案：C4．有两种单色光以相同的入射角从空气射入水中，折射角分别为θ1、θ2，它们在水中传播相同的距离所用时间分别为t1、t2，则有()A．若t1>t2，则θ1>θ2B．若t1<t2，则θ1<θ2C．若t1>t2，则θ1＝θ2D．若t1<t2，则θ1>θ2解析：通过相同距离、时间长的速度小，其折射率大；入射角相同时，折射角就小，故D项正确．答案：D5．与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A．地球上有人用红色激光照射月球B．太阳照射到地球的红光反射到月球C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹解析：发生月全食时，太阳光线无法直达月表，但是能通过地球的大气层折射到达月表，太阳光中红光波长最长，容易发生折射穿透大气层到达月表，所以我们便看到了暗红色的月全食，故C项正确．答案：C6．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为()A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 mC．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m解析：根据双缝干涉图样的相邻两亮条纹间距公式Δx＝ldλ，可得：d＝lΔxλ＝1.00×589×10－90.350×10－2m≈1.68×10－4 m，C项正确，A、B、D三项错误．答案：C7．如图所示，一个三棱镜的折射率n＝2，其截面为直角三角形，∠A＝30°，∠C＝90°.一条单色光线从空气垂直AB边入射，该光线的出射光线有几条() A．2条B．3条C．4条D．1条解析：如图所示，该光线在AB边上反射一次，折射一次，折射角为零度．在AC边上，光线的入射角为30°，折射光线①从棱镜出射，设折射角为α，由n＝sin asin 30°，sin a＝22，，可得α＝45°，反射光线在BC边上的入射角为60°，因棱镜的全反射临界角为θ＝arcsin 1n＝45°＜60°，所以光线在BC边上发生全反射．全反射光线在AB边上的入射角为0°，折射角为0°，出射光线为②；同时在AB边上还要发生反射．反射光线沿光路的反方向行进，在BC边上发生全反射．在AC边上以45°的折射角出射光线③，并同时发生反射；反射光线在AB边上的入射角为0°，折射角为0°，出射光线④，并同时发生反射，此后光线又沿原光路行进．可见，射入棱镜的光线的出射光线有四条，故C项正确．答案：C8．如图所示为折射率较大的三棱镜的主截面，它是等腰直角三角形．光线a 垂直于斜面射入棱镜时，其出射光线为b.如果以直角棱为轴使棱镜顺时针转过一小角到图中虚线位置，则原入射光线射入棱镜后新的出射光线b′和a() A．将会相交B．b′的反向延长线与a相交C．b′与a平行D．一定不平行，只是不能判断如何相交解析：折射率较大的等腰直角三棱镜是全反射棱镜，故C项正确．答案：C9．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是()A．不同的色光有可能发生干涉现象B．不同的色光不可能发生干涉现象C．光的强度不同有可能发生干涉现象D．光的强度不同不可能发生干涉现象解析：两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同的色光频率不同，所以不可能发生干涉现象，A项错误，B项正确；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，C项正确，D项错误．答案：BC10．一束光穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则()A．介质2的折射率最大B．光线在介质2中的波长最长C．光在介质3中的速度最大D ．入射光线到达介质2和介质3的界面时，一定也发生反射解析：由光线经过介质时的入射角和折射角之间的大小关系可知n 3＞n 1＞n 2，A 项错误；由v ＝c n 可知在介质2中传播的速度最大，C 项错误；光在不同介质内传播时的频率不变，根据v ＝fλ可知传播速度越大，波长越长，B 项正确；光由介质2进入介质3时，发生折射，也发生反射，D 项正确．答案：BD11．如图所示，直角三棱镜ABC 的一个侧面BC 紧贴在平面镜上，∠BAC ＝β，从点光源S 发出的一细光束SO 射到棱镜的另一侧面AC 上，适当调整入射光SO 的方向，当SO 与AC 成α角时，其折射光与平面镜发生一次反射，从AC 面射出后恰好与SO 重合，则( )A ．此棱镜的折射率为cos αcos βB ．此棱镜的折射率为cos βcos αC ．增大α角，光线有可能因在AC 面上发生全反射无法射入棱镜D ．增大α角，无论α角多大，光线都能射入棱镜解析：根据光路可逆原理知，光线经AC 面折射后垂直于BC ，所以折射角为90 °－β，又入射角为90°－α，根据折射定律得n ＝sin (90°－α)sin (90°－β)＝cos αcos β，A 项正确，B 项错误；发生全反射的条件之一是光由光密介质进入光疏介质，故C 项错误，D 项正确．答案：AD12．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n 为自然数，λ为光波波长)( )A ．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹B ．在距双缝的光程差为nλ的点形成明条纹C ．在距双缝的光程差为n λ2的点形成明条纹D ．在距双缝的光程差为⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋12λ的点形成暗条纹 解析：在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ＝nλ，n ＝0、1、2、3…这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n ＋1)λ2，n ＝0、1、2、3…这点为减弱点，该处出现暗条纹．B 、D 两项正确．答案：BD13．如图所示，甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )A ．甲、乙是光的干涉图样B ．丙、丁是光的衍射图样C ．形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长短D ．形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长短解析：由图样可得甲和乙是等间距的，丙和丁是不等间距的且中间最宽，所以甲和乙是干涉条纹，丙和丁是衍射条纹，A 、B 两项正确；其中甲比乙的条纹间距大，故形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长长，C 项错误；丙比丁的条纹间距大，形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长，D 项错误．答案：AB14．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC 为直角三角形(AC 边未画出)，AB为直角边，∠ABC ＝45°；ADC 为一圆弧，其圆心在BC 边的中点．此玻璃的折射率为1.5.P 为一贴近玻璃砖放置的、与AB 垂直的光屏．若一束宽度与AB 边长度相等的平行光从AB 边垂直射入玻璃砖，则( )A ．从BC 边折射出一束宽度与BC 边长度相等的平行光B ．屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度C ．屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度D ．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：作光路图可知平行光从AB 边射入后不发生折射，射到BC 边上时，由临界角公式可得：sin C ＝1n ＝11.5＝23，得C <45°，故全部光线发生全反射，A 项错误；BC 边反射的光射向ADC 弧形边后，由于弧ADC 对平行光有会聚作用，可知B 项正确，C 项错误；同时当屏向下移动时，屏上亮区将先变小后变大，故D 项正确．答案：BD第Ⅱ卷(非选择题 共58分)二、填空题(本题有2小题，共14分．请将答案写在题中的橫线上)15．(6分)用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果．(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________．(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________，计算玻璃的折射率的公式是________．解析：(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行(除过圆心的光线)，A项错误．(2)测量较准确的是图D，因B图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差．测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n＝sin i sin r.答案：(1)A(2)D n＝sin i sin r16．(8分)在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝．(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)．(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)．(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填“大”或“小”)．[已知λ红>λ蓝]解析：由条纹间距公式Δx＝ldλ(其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的垂直距离，λ为光的波长)可知，d越小，λ、l越大，Δx越大，反之，Δx越小．答案：(1)越大(2)越大(3)小三、计算题(本题有4小题，共44分．解答应写出必要文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)17．(10分)图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)解析：光线在棱镜中的光路图如图所示，根据反射定律和题设条件，得4α＝90°所以入射角α＝22.5°根据全反射规律，sin C＝1 n故sin 22.5°≥1 n所以n≥1sin 22.5°，即折射率的最小值为1sin 22.5°.答案：1sin 22.5°18．(10分)1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃德利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃德镜实验)．(1)洛埃德镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜．试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域．(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹．写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式．解析：(1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S在镜中的像，画出边缘光线，范围如图所示．此范围即为相交区域．(2)由杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系式Δx ＝L d λ，又因为d ＝2a ，所以Δx ＝L 2a λ.答案：(1)见解析图 (2)Δx ＝L 2a λ19．(12分)如图所示，有一棱镜ABCD ，∠B ＝∠C ＝90°，∠D ＝75°.某同学想测量其折射率，他用激光笔从BC 面上的P 点射入一束激光，从Q 点射出时与AD 面的夹角为45°，Q 点到BC 面垂线的垂足为E ，∠PQE ＝15°.求：(1)该棱镜的折射率；(2)改变入射激光的方向，使激光在AD 边恰好发生全反射，其反射光直接到达CD 边后是否会从CD 边出射？请说明理由．解析：(1)如图所示，QF 为法线，∠D ＝75°则∠EQA ＝75°，∠PQE ＝15°，∠PQA ＝60°，∠PQG ＝30°，所以入射角i ＝∠PQG ＝30°，折射角r ＝45°因为光从棱镜射向空中，所以该棱镜的折射率n ＝sin r sin i ＝sin 45°sin 30°＝ 2.(2)设全反射临界角为C ，如图所示sin C ＝1n ＝22，C ＝45°，∠JOD ＝90°－C ＝45°，∠D ＝75°，因而∠OJD ＝60°，激光在CD 边的入射角30°<45°，因而激光能够从CD 边出射．答案：(1)2 (2)能 理由见解析20．(12分)如图所示，一柱形玻璃的横截面是半径为R 的14圆弧，圆心O ，以O 为原点建立直角坐标系xOy .一单色光平行于x 轴射入玻璃，入射点的坐标为(0，d )，单色光在玻璃中的折射率为n ＝2，不考虑单色光经圆弧面反射后的情况．(1)当d 多大时，该单色光在圆弧面上刚好发生全反射？(2)当d→0时，求该单色光照射到x轴上的坐标．(θ很小时，sin θ≈θ)解析：(1)如图1，当光射到圆弧面上的入射角小于或等于临界角θ时，均可从圆弧面射出，则sin θ＝1n，解得θ＝45°.根据几何关系：d＝22R.(2)如图2，当光射到圆弧面上的入射角很小时，设折射角为α，入射角为β，由折射定律：sin α＝n·sin β在△OEF中，由正弦定理：OFsin (π－α)＝Rsin (α－β)当d→0时，sin θ＝θ，则：OF＝αα－βR，α＝nβ联立解得：OF＝(2＋2)R.答案：(1)22R(2)(2＋2)R。
2019-2020年高中物理第13章光限时检测新人教版选修3-4
一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1〜6 小题只有一个选项符合题目要求，第7〜10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1. （福州八县一中XX〜xx学年高二下学期期末联考）对于以下光学现象或运用，说法错误的是（）A. 自行车尾灯的内部构造实质是一列竖直排布的紧密的全反射三棱镜B. 海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景C. 夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象D. 光导纤维的内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成答案：B解析：海市蜃楼呈正立的虚像，B错误；根据光的传播特征可判A C、D正确。
2. （济南一中xx〜xx学年高二下学期质检）如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是（）答案：A解析：A图中从玻璃射向空气可能发生全反射，A正确；B图中从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不会发生全反射，B错误；C图中光线在玻璃空气界面既有反射又有折射，因为是从光密介质进入光疏介质，折射角应大于入射角，C错误；D图中光线从空气射向玻璃，折射角应小于入射角，D错误。
fix yC3. （河北承德一中xx〜xx学年高二下学期检测）如图所示为一个内侧面与外侧面平行，中空部分也为空气的三棱镜，将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，光从AC面射出，在图示的出射光线中（光线②平行于BC边）正确的是（）A. 只能是①B.只能是②C.只能是③D.①②③都有可能答案：B解析：让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，根据平行玻璃砖的光学特性可知，射入中空部分的光线与入射光线平行，从中空部分射出AC面时，出射光线也与入射光线平行，所以在图示的出射光线应是②，故B正确，ACD昔误。
4. 如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）。
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2019-2020学年高中物理第十三章光章末练案新人教版选修3-4 ●练案●A组1．关于光的干涉，下列说法中正确的是( )A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的B．在双缝干涉现象里，中央形成的是暗条纹C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定2．下列关于“杨氏双缝干涉实验”的说法中，正确的是( )A．单缝的作用是获得两个频率保持不变的相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽3．在单色光的双缝干涉实验中( )A．两束光波峰和波谷重叠处出现亮条纹，半个周期后变为暗条纹B．两束光波谷和波谷重叠处出现暗条纹，半个周期后变为亮条纹C．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍处，出现亮条纹D．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍处，出现暗条纹4．关于光的干涉现象，下列说法正确的是( )A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的B．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定5．关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是( )A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍6．由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为( ) A．白光是由很多不同波长的光组成的B．两个波源发出的光，其强度不相同C．不同波长的光的速度不同D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源7．取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现象，有关这一现象的叙述正确的是( )A．这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果B．这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果C．这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果D．这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果8．如图16－1所示，是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。
在此刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加。
如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么( )图16－1A．A、B、C三个位置都出现亮纹B．B位置出现暗条纹C．C位置出现亮条纹或暗条纹由其他条件决定D．以上结论都不对B组1.如图所示，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上。
M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合。
OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角。
只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率。
某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是_____________________。
若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n＝________。
2.在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。
他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。
则：(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________。
3.在“杨氏双缝干涉实验”中，由双缝S 1、S 2发出的光在屏上某点P 叠加，若光波波长为λ＝600 nm ，P 点到S 1、S 2的距离分别为3.2×10－2 m 和1.1×10－2 m ，则P 点将出现明条纹还是暗条纹？4.如图所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A ＝30°，斜边AB ＝a 。
棱镜材料的折射率为n ＝2。
在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜。
画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。
【参考答案】A 组1.答案：C解析：在双缝干涉现象中，条纹间距是相等的，且中间为亮条纹，故A 、B 错；干涉产生的条件是频率相同，相位差固定，因此C 对，D 错。
2.答案：B解析：单缝的作用是产生线光源，故A 错；双缝的作用是产生频率相同的两相干光，故B 对；当光屏上的点到双缝的光程差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，故C 错；由Δx ＝L dλ知，频率越小，波长越大的光在光屏上出现的条纹宽度越宽。
3.答案：C解析：光波的叠加与机械波的叠加，原理是一样的，只不过机械波的加强或减弱通过振幅的变化观察出来，而光的加强或减弱则通过条纹的明、暗观察出来，若峰峰相遇或谷谷相遇都是加强区，出现亮条纹，而且一直是亮条纹。
故A 、B 错误；若Δr ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，出现亮条纹，若Δr ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋12λ(n ＝0,1,2，…)，出现暗条纹，故C 正确，D 错误。
4.答案：C解析：条纹间距是指相邻的亮条纹或相邻的暗条纹的中央到中央的距离，且Δx ＝l d λ，与亮条纹或暗条纹的宽度不是一回事，由分析知，只有C 项正确。
5.答案：A 、B 、D解析：同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，选项A 正确；光程差Δr ＝k λ(k＝0,1,2,3，…)时，为明条纹，选项B 正确、C 错误；Δr ＝2k ＋12(k ＝0,1,2,3，…)时，为暗条纹，选项D 正确。
6.答案：D解析：题中是两个独立光源，二者产生的不是相干光，选项D 正确。
7.答案：B解析：形成干涉条纹是有一定条件的，即两列相干光的光程差需要连续变化，Δx ＝k λ时，形成明条纹，当Δx ＝(2k ＋1)λ2时，形成暗条纹，当入射光是白光时，就会形成彩色条纹，对平板玻璃来说，每一块平板玻璃上下表面都是平行的，故不具备产生干涉条纹的条件，而中间的空气膜，则可能具备这一条件，故应选B 。
8.答案：A解析：在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如题图中C 点)。
所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置。
对光波而言，该点是完全暗的。
本题中，A 、B 、C 连线上所有的点到缝S 1、S 2的距离相等，所以A 、B 、C 三点都是振动加强的点，屏上对应出现的是都是亮条纹。
B 组1.解析：在白纸上画一条与y 轴正方向夹角较小的直线OA ，把大头针P 1、P 2竖直地插在所画的直线上，直到y ＜0的区域内透过玻璃能够看到P 1、P 2的像。
插上P 3后，P 3刚好能够挡住P 1、P 2的像，n ＝sin βsin α。
2.答案：(1)偏小 (2)不变 (3)可能偏大，可能偏小，可能不变解析：甲同学测量的光路图如图甲所示，真实值n ＝sin i sin r ，测量值n ′＝sin i sin r ′，因r ′>r ，故n >n ′，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值n ＝sin i sin r，与真实值相等；丙同学的测量可能出现三种可能，光路图如图丙所示，当出射点为c 时，测量值与真实值相同，当出射点在c 左侧时，测量值小于真实值，当出射点在c 点右侧时，测量值大于真实值，故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，可能不变。
3.答案：亮条纹解析：Δx ＝3.2×10－2 m －1.1×10－2 m ＝2.1×10－2 m,2.1×10－2＝n ·λ2得n ＝7×104，n 为半波长的偶数倍，故P 点将出现亮条纹。
4.答案：在BC 边上离B 点a 8的位置 解析：设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得sin i sin r＝n ① 由已知条件及①式得 r ＝30°②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图(a)所示。
设出射点为F ，由几何关系可得AF ＝38a即出射点在AB 边上离A 点38a 的位置。
如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示。
设折射光线与AB 的交点为D 。
由几何关系可知，在D 点的入射角θ＝60°④设全反射的临界角为θc ，则sin θc ＝1n⑤ 由⑤和已知条件得θc ＝45°⑥ 因此，光在D 点全反射设此光线的出射点为E ，由几何关系得 ∠DEB ＝90°BD ＝a －2AF ⑦BE ＝DB sin30°⑧联立③⑦⑧式得BE ＝18a即出射点在BC 边上离B 点18a 的位置。