最新-2018高中物理 第4、5章 光的折射与全反射 光的干

第4、5章 光的折射与全反射 光的干涉 衍射 偏振 单元测试
1．如图所示，a 、b 、c 、d 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 ．a 、b 是光的干涉图样
B ．c 、d 是光的干涉图样
C ．形成a 图样的光的波长比形成b 图样光的波长短
D ．形成c 图样的光的波长比形成d 图样光的波长短
【答案】A
【详解】干涉条纹是等距离的条纹，因此，a 、b 图是干涉图样，c 、d 图是衍射图样，故A
项正确，B 项错误；由公式Δx ＝L d
λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长，故C 项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故D 项错误．
2.双缝干涉实验装置如图所示,双缝间的距离为d,双缝到像屏的距离为l,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹.关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是( )
A.若将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将变得不清晰
B.若将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹
C.若将双缝间距离d 减小,像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D.若将双缝间距离d 减小,像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大
【答案】选B 、D. 【详解】根据,l 变化,像屏上仍有清晰的干涉条纹,只是条纹间距发生变化,A 错
误,B正确.d减小时,Δx变大,C错误,D正确.
3．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它也随你靠近而后退．对此现象正确的解释是 ( )
A．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的折射造成的
B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射
【答案】D
【详解】酷热的夏天地面温度高，地表附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射．
4.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )
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
【答案】选D.
【详解】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薄膜干涉现象,A错;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象,B错;在光导纤维束内传送图像是利
用光的全反射现象,C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D正确.
5．下列说法正确的是 ( )
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的应用
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰
【答案】D
【详解】太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象，A错；用光导纤维传送图像信息是利用了光的全反射，B错；眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象，C错；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，滤去了水面的反射光，使景像清晰，D对．
6.如图所示,P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜,叠合在一起组成一个长方体,一束单色光从P的上表面射入,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,射到P上表面的光线与P上表面的夹角为θ,下列判断正确的是( )
A.光线一定从Q的下表面射出
B.光线若从Q的下表面射出,出射光线与下表面的夹角一定等于θ
C.光线若从Q的下表面射出,出射光线与下表面的夹角一定大于θ
D.光线若从Q的下表面射出,出射光线与下表面的夹角一定小于θ
【解析】选D.由于没有确定几何尺寸,所以光线可能射向Q的右侧面,也可能射向Q的下表面,A错误;当光线射向Q的下表面时,它的入射角与在P中的折射角相等,由于n P＜n Q,进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角,那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ,B、C 错误，D正确.
7. 如图所示，红色细光束a射到折射率为2的透明球表面，入射角为45°，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为( )
A．30° B．45°
C．60° D．75°
【答案】A
【详解】由折射定律有2＝sin 45°
sin θ
，得折射角θ＝30°.画出光路图，由几何关系知，夹
角α＝30°，A正确．
8.光热转换是将太阳光能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳光能转换成水的内能.真空玻璃管
上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳光能转化为_________，这种镀膜技术的物理学依据是________.
【答案】内能光的干涉
【详解】太阳能热水器是把太阳光能转化为内能的装置，玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，此镀膜为增透膜，是利用了光的干涉原理.
9.如图所示,在双缝干涉实验中,已知SS1=SS2,且S1、S2到光屏上P点的路程差Δs=1.5×10-6 m.
(1)当S为λ=0.6 μm的单色光源时,在P点处将形成_____条纹.
(2)当S为λ=0.5 μm的单色光源时,在P点处将形成 _____ 条纹.(均选填“明”或“暗”)
【答案】(1)暗 (2)明
【详解】 (1)由题意，当λ=0.6 μm时，Δs=2λ+ λ,为半波长的奇数倍,故P点为暗条纹.
(2)当λ=0.5 μm时,Δs=3λ,为波长的整数倍,故这时P点将形成明条纹.
10.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力.有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率为ν
=8.1×1014 Hz,
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是_________.
(2)这种“增反膜”的厚度是多少？
(3)请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是( )
A.薄膜干涉说明光具有波动性
B.如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行
C.干涉条纹一定是彩色的
D.利用薄膜干涉也可以“增透”
【答案】(1)两反射光叠加后加强 (2)1.23×10-7 m
(3)A 、D
【详解】(1)为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强，从而使透射的紫外线减弱.
(2)光程差(大小等于薄膜厚度d 的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d=N λ′(N=1,2,…),因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的
.紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10-7 m.在膜中的波长是λ′=λ/n=2.47×10-7 m,故膜的厚度至少是1.23×
10-7
m.
(3)干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉条纹为彩色条纹，单色光的干涉条纹则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”.
11. 一束光波以45°的入射角，从AB 面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n ＝ 2.试求光进入AB 面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路．
【答案】C ＝45° 光路图如下
【详解】sin r ＝sin i n ＝222＝12
，r ＝30° 由sin C ＝1n ＝22
，得C ＝45°. 光在AC 面发生全反射，并垂直BC 面射出．
12．如图表示某双缝干涉的实验装置，当用波长为0.4μm 的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧只看到各有3条亮条纹，若换用波长为0.6μm 的橙光做实验，那么该像屏上除中央条纹外，两侧各有几条亮条纹？
【答案】2
【详解】设用波长为0.4 μm 的光入射，条纹宽度为Δx 1，则Δx 1＝l d λ1，屏上两侧各有3条亮纹，则屏上第三条亮纹到中心距离为3Δx 1. 用0.6μm 光入射，设条纹宽度为Δx 2，则Δx 2＝l d λ2，设此时屏上有x 条亮纹，则有x Δx 2＝3Δx 1
∴x ＝l d λ2＝3l d λ1
代入数据解之得x ＝2，∴两侧各有2条亮纹．。