高中物理 第四章 光的波动性 4.1 光的干涉每课一练 沪科版选修34
高中物理第四章光的波动性单元练习(含解析)沪科版选修3_4
第四章 光的波动性(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是( ) A ．光导纤维利用的是光的全反射现象 B ．X 光透视利用的是光的衍射现象 C ．分光镜利用的是光的色散现象D ．红外遥感技术利用的是一切物体都不停地辐射红外线的现象解析：选ACD.光导纤维是利用了光的全反射；X 光的透视是利用了X 光的强穿透能力；分光镜利用了光的色散；红外遥感技术是利用了一切物体不停地向外辐射红外线的现象．故A 、C 、D 正确．2.两束不同频率的单色光a 、b 从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( )A ．光束b 的频率比光束a 低B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小D ．若光束从水中射向空气，则光束b 的临界角比光束a 的临界角大解析：选C.由公式n ＝sin isin r可得折射率n a <n b ，选项C 正确．由于n a <n b ，所以νa <νb ，选项A错误．由n ＝c v知传播速度v a >v b ，B 选项错误．由sin C ＝1n知临界角C a >C b ，选项D 错误．3.太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于( ) A ．光的干涉、色散和衍射现象 B ．光的干涉、衍射和色散现象 C ．光的衍射、色散和干涉现象 D ．光的衍射、干涉和色散现象解析：选A.在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象；瀑布溅起的小水滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象．4.光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( ) A ．光纤通信利用光作为载体来传递信息 B ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C ．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D ．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝解析：选AD.光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，故B 、C 选项错误．5.实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合柯西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋Cλ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示．则( )A ．屏上c 处是紫光B ．屏上d 处是红光C ．屏上b 处是紫光D ．屏上a 处是红光解析：选D.由公式可知，光的波长越长，折射率越小．而在太阳光的可见范围内，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a 处是红光，d 处是紫光，则A 、B 、C 错误，D 正确．6.奶粉中碳水化合物(糖)的含量是检验奶粉质量的一种重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能测量被测样品的含糖量了．如图所示，S 是自然光源，A 、B 是偏振片，转动B ，使到达O 处的光最强，然后将被测样品P 置于A 、B 之间，则下列说法中正确的是( )A ．到达O 处光的强度会明显减弱B ．到达O 处光的强度不会明显减弱C ．将偏振片B 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片转过的角度等于αD ．将偏振片A 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片转过的角度等于α解析：选ACD.自然光通过偏振片A 后，变成偏振光，调整到偏振片B 与A 平行，偏振光能通过B ，在O 处得到较强的光．若在P 处放被测液体，由于旋光性，通过液体的光将不能全通过B ，此时在O 处得到的光会明显减弱．通过旋转B 或A 均能得到“旋光度”，选项A 、C 、D 正确．6.在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下： ①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小 ③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短 根据老师的假定，以上回答正确的是( ) A ．①② B ．①③ C ．②④ D ．③④解析：选C.由视深与实深的关系式h 视＝h 实n可知b 光的折射率最小，故③错误，即B 、D 两项均错；c 光从水下照亮水面的面积比a 的大说明c 光不容易发生全反射，即c 光的折射率比a 光的小，其频率也小于a 的频率，故①错误，A 项错误，综上可知n b <n c <n a ，νb <νc <νa ，再由v ＝c n及c ＝λν可得②④均正确．8.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( )A ．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：选B.由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红<ν黄<ν蓝<ν紫，故其折射率n 红<n 黄<n 蓝<n 紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红、黄、蓝、紫，再由光的反射定律，结合传播图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B 正确，A 、C 、D 均错．9.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 解析：选AD.由折射定律n ＝sin i sin r ，知n 1>n 2，λ1<λ2，由v ＝cn知v 1<v 2，故选项A 正确，选项B 错误．设玻璃板的厚度为h ，光在玻璃板中的传播时间t ＝h cos r ·v ＝nh cos r ·c ＝nhc 1－sin 2r＝hn c 1－sin 2i n2＝n 2h c n 2－sin 2i，n 越大，t 越大，即t 1>t 2，故选项C 错误，由sin C ＝1n 知，C 1<C 2，故选项D 正确．10.右图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出解析：选B.由折射率n ＝53知该棱镜的全反射临界角为C ＝37°(sin C ＝35)，从G 点入射的光线垂直进入棱镜后，在G 1点恰好发生全反射，则G 1M 圆弧上所有入射的光线均发生全反射，不会从棱镜中射出，只有NG 1圆弧上入射的光线折射后射出棱镜．所以只有B 正确，A 、C 、D 错误． 二、实验题(本题共2小题，共12分．按题目要求作答)11.(4分)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出____________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n ＝________．解析：当恰好看不见P 1、P 2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n ＝1sin θ. 答案：玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ1sin θ12.(8分)某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图(a)所示，激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点，图(b)中的黑点代表亮点的中心位置．(1)这个现象说明激光具有________性．(2)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍：如果双缝的缝间距离为a ，双缝到感光片的距离为L ，感光片上相邻两光点间的距离为b ，则光的波长λ＝abL.该同学测得L ＝1.0000 m ，缝间距a ＝0.22 mm ，用带十分度游标卡尺测感光片的点间距离时，尺与点的中心位置如图(b)所示．图(b)中第1个到第4个光点的距离是________ mm.实验中激光的波长λ＝________ m ．(保留两位有效数字)(3)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________． 解析：(1)激光的感光照片出现等间距的亮点，说明激光具有波动性． (2)由题图(b)知游标卡尺的读数为8.5 mm ，根据公式λ＝ab L 知λ＝0.22×10－3×13×8.5×10－31.0000 m ＝6.2×10－7m.(3)由λ＝ab L 知b ＝L λa，当红激光换成蓝激光时λ变小，故b 变小． 答案：(1)波动 (2)8.5 6.2×10－7m (3)变小三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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)13.(8分)如图所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB . (1)求介质的折射率．(2)折射光线中恰好射到M 点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射． 解析：依题意作出光路图，(1)由几何知识可知，入射角i ＝60°，折射角r ＝30°(2分) 根据折射定律得n ＝sin isin r(2分) 代入数据解得n ＝3(2分)(2)如图所示，由几何条件及折射定律可知不能．…(2分)答案：(1) 3 (2)不能14.(12分)如图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm.若已知水的折射率n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)解析：如图所示，设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员实际长为L ，由题意知，C 为临界角，则sin C ＝1n ＝34，(3分) 从图可得sin C ＝R R 2＋h 2(3分)R r ＝Ll(2分) 得h ＝n 2－1·L lr (2分)取L ＝2.2 m ，解得h ＝2.1 m(1.6～2.6 m 都算对) (2分)答案：2.1 m15.(14分)如图所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6m ，现分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点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4×10－7m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°.解析：已知P 点与S 1和S 2的距离之差，由出现亮暗条纹的条件可判断是亮条纹或暗条纹． (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2，得λ1＝n λ2＝1.5×4×10－7m ＝6×10－7m. (2分)根据路程差δ＝2.1×10－6m ， 所以N 1＝δλ1＝2.1×10－66×10－7＝3.5.(3分)由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．(2分) (2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n，得n ＝1sin37°＝53.(2分)由此可知，B 光在空气中波长λ2′为： λ2′＝n λ介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7m. 则路程差δ和波长λ2′的关系： N 2＝δλ2′＝2.1×10－65.25×10－7＝4.(3分)可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹．(2分) 答案：(1)P 为暗条纹 (2)P 为亮条纹16.(14分)如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A ＝60°，∠C ＝90°，一束极细的光于AC 的中点D 垂直AC 面入射，AD ＝a ，棱镜的折射率n ＝2，求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中传播速度为c )． 解析：(1)如图所示，i 1＝60°，设全反射临界角为C ，sin C ＝1n ＝12，C ＝45°，i 1>45°，发生全反射．(4分)i 2＝i 1－30°＝30°<C ，存在折射现象．(2分) 由折射定律n ＝sin rsin i 2＝2，r ＝45°.(2分)(2)镜中光速：v ＝c n＝c2，(3分)所求时间t ＝3av＋av cos30°＝52a 3c.(3分)答案：(1)45° (2)52a3c。
高二物理沪科版选修3-4单元检测：第4章 光的波动性(含解析)
物理沪科版选修3—4第4章光的波动性单元检测（时间：45分钟满分：100分）一、选择题（每小题6分，共48分，每题至少有一个选项符合题意，多选、错选者不得分，选对但是选不全者得3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2．一束复色光以入射角i从玻璃界面MN射向空气时分成a、b、c三束光，如图所示，则（）。
A．在玻璃中a光速度最大B．用同一装置做光的双缝干涉实验时，c光相邻的干涉条纹间距最大C．发生全反射时b光的临界角比a光大D．若逐渐增大入射角i，c光将首先返回玻璃中3．将波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（）。
A．λ/4n B．λ/2n C．λ/4 D．λ/24．甲乙两种单色光均垂直射到一条直光纤的竖直端面上，甲光穿过光纤的时间比乙光的时间短，则（）。
A．光纤对甲光的折射率较大B．甲光的频率比乙光大C．用它们分别做为同一双缝干涉装置的光源时，甲光相邻的干涉条纹间距较大D．甲光比乙光更容易发生全反射5．一束白光从顶角为θ的三棱镜的一侧，以较大的入射角θ1射入棱镜，经棱镜折射在光屏P上可得到彩色光带，如图所示。
入射角θ1逐渐减小到零的过程中，屏上彩色光带的变化情况可能是（）。
A．各色光同时消失B．部分色光消失C．红光最先消失D．紫光最先消失6．如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P，一光束SA总是射向圆心O，在光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在P上先看到七色光带，然后各色光陆续消失，则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是（）。
高中物理第四章光的波动性4.4光的折射练习(含解析)沪科版选修3_4
4.4光的折射同步测控1.对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是( )A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能发生明显的衍射现象B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D．光的衍射现象说明了光具有波动性解析：选ABD.光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故上述选项中正确的是A、B、D.2.红光透过双缝在墙上呈现明、暗相同的条纹，若将其中一条缝封住，在墙上可以观察到( )A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱B．一片红色C．仍有条纹，但形状与原来不同D．光源的像解析：选C.红光透过双缝在墙上呈现明、暗相间的干涉条纹，若将其中的一条缝封住，则在墙上可以观察到单缝衍射条纹，干涉条纹是明、暗相间的等间距条纹，而单缝衍射条纹是中央又宽又亮，从中央到两侧，条纹宽度减小，亮度减弱，所以两者条纹形状不同，故选C. 3.如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明( )A．光是电磁波B．光是一种横波C．光是一种纵波D．光是概率波解析：选B.太阳光或白炽灯发出的光是自然光，当通过偏振片P后变为偏振光，旋转P或Q 时，通过P的偏振光的振动方向和Q的透振方向不平行时，光屏上透射光的强度就会发生变化，该实验说明光是一种横波，偏振是横波特有的现象．4.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则( )①这是利用光的干涉现象②这是利用光的衍射现象③如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了④如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了A．①③B．②④C．①④D．②③解析：选B.上述现象符合光的衍射产生的条件，故②正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故④也正确．课时作业一、选择题1.关于衍射，下列说法正确的是( )A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B．双缝干涉中也存在衍射现象C．一切波都很容易发生明显的衍射现象D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实解析：选AB.衍射图样是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过两个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍射．一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件．2.在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( )A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽解析：选ACD.当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故B错误，A、C、D正确．3.关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( )A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光解析：选BD.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，沿各个方向振动的光波的强度相同，所以A错；偏振光也是横波，所以振动方向垂直于传播方向，而且偏振光是沿着某一特定方向振动的光，所以B正确；C项后半句话错误；D项正确．4.如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样( )解析：选B.泊松亮斑为不透光的圆盘阴影，中心有一亮斑，而周围还有明暗相间的圆环，故B正确．图A小孔较大，没发生明显的衍射，D小孔较小，发生了小孔衍射，C为干涉条纹．5.在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是( )A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱C ．P 不动，旋转偏振片Q ，屏上光的亮度不变D ．P 不动，旋转偏振片Q ，屏上光的亮度时强时弱解析：选BD.P 是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转化为偏振光，该偏振光的振动方向与P 的透振方向一致，所以当Q 与P 的透振方向平行时，光通过Q 的光强最大；当Q 与P 的透振方向垂直时，光通过Q 的光强最小，即无论旋转Q 或P ，屏上的光强都是时强时弱的，所以选项B 、D 正确．6.沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下( )A ．只有波长较短的一部分光才能到达地面B ．只有波长较长的一部分光才能到达地面C ．只有频率较大的一部分光才能到达地面D ．只有频率较小的一部分光才能到达地面解析：选BD.据光发生明显衍射的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线才能到达地面，据λ＝c f知，到达地面的光是频率较小的部分，故B 、D 正确．7.关于光的干涉、衍射及其应用，下列说法中正确的是( )A ．在光的干涉和衍射现象中，都出现明暗相间的单色条纹或彩色条纹，因此干涉现象和衍射现象是相同的B ．水面上的油层在阳光的照射下出现彩色条纹是干涉现象，泊松亮斑是衍射现象C ．增透膜增加透射光，减小反射光是利用了光的干涉D ．激光防伪商标，看起来是彩色的，这是光的干涉现象解析：选BCD.光的干涉和衍射虽然有很多共性，但属于不同的光现象，A 项错误；油膜的彩色条纹是薄膜干涉产生的，泊松亮斑是很小的圆斑，是光衍射产生的，B 项正确；增透膜的作用是增加透射光的强度，减小反射光的损失，厚度应等于光波在膜中波长的1/4，其原理利用了光的干涉，C 项正确；激光防伪商标的彩色条纹是薄膜干涉引起的，D 项正确．8.某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一偏振滤光片使景像清晰，关于其原理下列说法正确的是( )A ．增强透射光的强度B ．减弱所拍摄景物周围反射光的强度C ．减弱透射光的强度D ．增强所拍摄景物周围反射光的强度解析：选B.利用光的偏振现象．偏振滤光片与反射光的振动方向垂直，减弱所拍摄景物周围反射光的强度，使景物清晰，故正确选项为B.9.如图所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列判断正确的是( )A ．甲为单缝衍射的图样B ．乙为双缝干涉的图样C ．甲为双缝干涉的图样D ．乙为单缝衍射的图样解析：选AB.双缝干涉图样的条纹间隔是均匀的，单缝衍射的条纹是中间宽、两侧逐渐变窄，由此可见选项A 、B 正确．10.如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( )A．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大解析：选AC.光源发出的光经过起偏器之后成为偏振光，若光纤的折射率不发生变化，则在某个方向传播的光是不会发生变化的，那么通过检偏器的偏振光也是一定的，也就是说光接收器所接收的光强度是一定的．若被测物体的温度发生了变化，会导致光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，根据光的偏振知识可知，到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大，反之亦然，因此选项A、C正确．二、非选择题11.在图中，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．解析：A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，B中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．题图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7 m数量级上，所以题图A对应的圆孔的孔径比题图B所对应的圆孔的孔径小．题图B的形成可以用光的直线传播解释．答案：衍射小于12.用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？(1)小孔的直径为1 cm；(2)小孔的直径为1 mm；(3)小孔的直径为0.5 μm.解析：小孔的直径大小决定屏上的现象．当孔的直径较大，比光的波长大得多时，光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相比时，光的衍射现象明显．(1)当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑．这是光沿直线传播的结果．(2)当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像．这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果．(3)当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹．这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生衍射的结果．答案：见解析。
2020年沪科版高中物理选修3-4第4章《光的波动性》测试题含答案
2020年沪科版高中物理选修3-4第4章《光的波动性》测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.用包括有红光、绿色、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最远的干涉条纹是()A．紫色条纹B．绿色条纹C．红色条纹D．都一样近【答案】C【解析】本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两条亮条纹间的间距Δx＝λ可知：条纹间的间距与波长成正比，故C项正确．2.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()A．B．C．D．R【答案】B【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＝OC tan 30°＝，故A、C、D错误，B正确．故选B.3.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()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【答案】B【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．故选B.4.如图所示，两束不同的单色光P和Q，沿半径方向射向半圆形玻璃砖，其折射光线都是从圆心O 点沿OF方向射出，则在该玻璃中()A．P光束的折射率比Q光束的折射率大B．P光束的频率比Q光束的频率小C．P光束的波长比Q光束的波长小D．P光束传播时间比Q光束所需时间长【答案】B【解析】由图看出，单色光Q的偏折角较大，根据折射定律得知，玻璃对单色光Q的折射率较大，故A错误．折射率越小，光的频率越小，所以P光束的频率比Q光束的频率小，故B正确．由c ＝λf知光的频率越小，波长越长，则P光束的波长比Q光束的波长大，故C错误．由v＝分析得知，P光在玻璃传播速度较大，所以P穿过玻璃砖所需时间比Q短，故D错误．故选B.5.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【答案】D【解析】干涉条纹间距均匀，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽，D正确6.两束单色光线A，b以相同的角度从某种玻璃射入空气，发现a发生了全反射，b没有发生全反射，则下列说法中正确的是（）A．光线a的波长较大B．玻璃对光线a的折射率较大C．光线b的临界角较小D．光线b在玻璃中的速度较小【答案】B【解析】A，两束单色光线A，b以相同的角度从某种玻璃射入空气，发现a发生了全反射，b没有发生全反射，知a光的临界角小于b光的临界角，根据sinC=知，a光的折射率大，则a光的频率大，根据知a光的波长较小．故A错误，B正确，C错误．D，根据v=知，a光的折射率大，则a光在介质中的速度小，b光在介质中的速度大小．故D错误．7.如图所示，将一束由两种色光混合的复色光沿SE方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜上表面，得到三束光线A、B、C，若平面镜的上、下表面足够宽，则()A．光束A为单色光，光束B、C为复色光B．玻璃对光束C的折射率大于对光束B的折射率C．A、B、C三束光线一定互相平行D．通过相同的双缝干涉装置，光束B产生的相邻亮条纹间距要大于光束C产生的相邻亮条纹间距【答案】C【解析】两种色光在上表面都发生反射，反射角相同，则由图可知光束A是复色光．而光束B、C 由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的．根据光的可逆性，知两光速仍然平行射出，且光束B、C是单色光．故A错误；由图知：光束B的偏折程度大于光束C，根据折射定律可知光束B的折射率大于光束C，故B错误．一束由两种色光混合的复色光沿SE方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等．所以由光路可逆可得出射光线平行．改变α角，光线A、B、C仍保持平行，故C正确；光束B的折射率大于光束C的折射率，则光束B的频率大于光束C，光束B的波长小于光束C的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光B产生的条纹间距比光束C的小，故D错误．8.在双缝干涉实验中，使甲波长为λ的单色光，中间零级亮条纹到双缝的距离相等，那么第四级亮条纹到双缝的距离差是()A． 2λB． 2.5λC． 3λD． 4λ【答案】D【解析】根据双缝干涉的条纹原理可知，第四级亮条纹到双缝的距离差为4λ，故D正确，A、B、C错误．9.两束细平行光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()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【答案】B【解析】作出两种光线在平行玻璃砖的光路图．根据na＝，nb＝，由题意知na<nb, ra＞，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．rb10.如图所示，两束不同的单色光P和Q以适当的角度射向半圆形的玻璃砖，然后均有O点沿OF 方向射出，则下列说法正确的是()A．P在真空中的传播速度比Q大B．P和Q由水中射向空气中时，P的临界角小C．P穿过玻璃砖所需时间比Q短D．分别用P和Q做同一双缝干涉实验时，P对应的干涉条纹间距小【答案】C【解析】不同频率的光在真空中的光速是相同的，故A错误．由图可知：单色光P和Q的折射角相等，P光的偏折角较小，根据折射定律知P光的折射率比Q光的小，根据临界角公式sin C＝，知P光发生全反射的临界角较大，故B错误．由v＝知P光在玻璃砖中传播速度大，而单色光在玻璃砖中传播的距离相等，故P光穿过玻璃砖所需的时间比Q光短，故C正确．P光的折射率小，频率小，波长长，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则知P光形成的干涉条纹间距比Q光的大，故D错误．11.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时，从后面开来的汽车发出的强光照在自行车尾灯上，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯由透明介质做成，其外形如图所示．下列说法中正确的是()A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射D．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射【答案】B【解析】光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180°，B正确．12.一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【答案】A【解析】一束单色光经由空气射入玻璃，是由光疏介质进入光密介质，由n＝可知，光的传播速度变慢；一单色光在不同的介质中传播时频率不变，由v＝λf可知，波长变短；综上所述可知选项A正确，选项B、C、D错误．13.红宝石激光器发出的激光波长为693 nm，让红宝石激光器发出的激光和太阳光经绿色滤光片(只让绿光通过)后获得的绿色光分别通过同一个小孔发生衍射现象，则( )A．激光的衍射现象较明显，衍射条纹较宽B．绿色光的衍射现象较明显，衍射条纹较宽C．两者衍射同样明显，衍射条纹的宽度也相等D．由于是不同性质的光，无法比较它们的衍射现象程度和条纹宽度【答案】A【解析】该激光和绿色光都是可见光，但该激光的波长比绿色光长，通过同样的小孔发生衍射现象时激光比绿色光明显，激光的衍射条纹也比绿色光的衍射条纹宽，因此选项A正确，B、C、D 都错．14.如图所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星A接收到地球表面p处发出的光信号，则A感知到的发光物应在()A．图中p点B．图中p点靠近M的一侧C．图中p点靠近N的一侧D．以上位置都有可能【答案】B【解析】由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的p处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，A、C、D错误．15.如图所示是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线()A．不能从圆弧NF1射出B．只能从圆弧NG1射出C．能从圆弧G1H1射出D．能从圆弧H1M射出【答案】B【解析】设圆弧的半径为R，由临界角公式sin C＝，所以R sin C＝R＝R，由题可知，设当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出．当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆孤NG1射出，B正确．16.全息照相在拍摄过程中，应用了激光的什么特点()A．干涉B．衍射C．偏振D．直线传播【答案】A【解析】在拍摄全息相片时，同一束激光分为两部分，一部分直接照射到底片上，另一部分通过拍摄物反射到底片上，在底片上发生干涉，底片记录下干涉条纹，因此应用了激光的干涉原理．17.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图所示．下列说法中正确的是()A．介质的折射率等于B．介质的折射率等于1.5C．介质的折射率等于D．增大入射角，可能发生全反射现象【答案】A【解析】根据折射率的定义得：n＝＝＝，故A正确，B、C错误；光从真空斜射向某种介质的表面，是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，故D错误．故选A.18.如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是 ()A．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小【答案】B【解析】偏振光通过一些介质后，其振动方向相对原来的振动方向会发生一定角度的旋转，旋转的这个角度叫旋光度，旋光度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关．测量旋光度的大小，就可以知道介质相关物理量的变化．若待测物体的温度越高，则偏振光通过光纤后的旋光度越大，通过检偏器后光的强度就会越小，故选B.19.如图所示，把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的同心圆环，对这些亮暗圆环的相关阐释合理的是()A．远离中心点处亮环的分布较疏B．用白光照射时，不会出现干涉形成的圆环C．是透镜曲面上反射光与透镜上方平面上的反射光干涉形成的D．与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的【答案】D【解析】远离中心点处亮环的分布较密，故A错误；用白光照射时，仍然会出现干涉形成的圆环，故B错误；这些亮暗圆环是透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的，故C错误；当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，故D正确．20.如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由红光和蓝光组成的光从真空沿AO方向从直径面斜射入玻璃，B、C两点为两单色光的射出点．已知从B点射出的单色光由O到B 的传播时间为tB，从C点射出的单色光由O到C的传播时间为tC，则()A．OC光线为红光，t B＝t CB．OB光线为红光，t B＝t CC．OC光线为红光，t B＞t CD．OB光线为红光，t B＜t C【答案】A【解析】玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率，由折射定律知，红光和蓝光以相同的入射角射入玻璃砖时，红光的折射角大，所以OC光线为红光．设任一光线在O点的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R.则光在玻璃中的速度为：v＝；由几何知识得：s＝2R cos(90°－r)＝2R sin r，则光在玻璃传播时间为：t＝＝＝由折射定律得：n sin r＝sin i则得：t＝由题知，入射角i相同，R、c相等，所以时间t相同，即有tB＝tC.故A正确．故选：A.第II卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.原子发生受激辐射时，发出的光的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，形成激光．激光测距仪——激光雷达(发出极短时间的激光脉冲)用来测量距离可以达到很高的精度，同时它还能测定被测目标的方位、运动速度和轨道，甚至能描述目标的形状，进行识别和自动跟踪．(1)说明激光的主要特点；(2)美国“阿波罗”宇宙飞船在登月科考活动中，在月球上安放了一台激光反射器，这台反射器成功地解决了用激光测量月地间距离的问题．请分析这台激光反射器用什么光学仪器好；(3)在光的干涉实验中，为什么使用激光产生的干涉现象最清晰？(4)激光束可切割物质，焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔，是利用了激光的什么性质？【答案】(1)高亮度，单色性好，方向性好，相干性好，平行度好(2)全反射棱镜(3)激光具有单色性好，易得到稳定的相干光源(4)高能量，且方向性好22.在双缝干涉实验中，双缝间的距离为0.02 cm，双缝到光屏的距离是100.00 cm，用一种黄光做此实验，在光屏上测出第1条与第21条黄色亮条纹中心间的距离是5.90 cm，试求这种黄光的波长．如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00 cm范围内最多能有多少条暗条纹？【答案】5.90×10－7m16条【解析】Δx＝＝m＝2.95×10－3m，λ＝＝m＝5.90×10－7m而红光波长λ′＝m＝7.5×10－7mΔx′＝λ′＝m＝3.75×10－3m，所以暗条纹数为n＝＝16条．23.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心，由于复色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对这两种单色光的折射率分别为n1＝和n2＝.求：(1)这两个光斑之间的距离；(2)为使光屏上的光斑消失，复色光的入射角至少为多少？【答案】(1)(1－)R(2)45°【解析】(1)作出光路图，由折射定律有：n1＝，n2＝代入数据得：β1＝45°，β2＝60°故ab＝Pb－Pa＝R tan 45°－R tan 30°＝(1－)R.(2)当两种色光在界面处均发生全反射时光屏上的光斑消失，且玻璃对其折射率为n2的色光先发生全反射，故sin C1＝＝即入射角α＝C1＝45°.24.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＝.【答案】2h【解析】作出光路图如图．由n＝，得 sinθ＝n sin 45°＝×＝由数学知识知x＝h tanθ＝2h。
高中物理第四章光的波动性4.1光的干涉练习(含解析)沪科版选修3-4
同步测控，不会产生干预现象．这是因为( )A．两个光源发出光频率不同B．两个光源发出光强度不同C．两个光源光速不同D．这两个光源是彼此独立，不是相干光源解析：选D.两光源发出光虽都是白光，但频率不确定没法比拟，选项A错误．光强度对光是否发生干预没有影响，所以B错误．光速在真空中是确定，但它对光干预也没影响，选项C错误．题中两个光源是两个独立光源，二者产生不是相干光，选项D正确．，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干预条纹．要得到相邻条纹间距更大干预图样，可以( )A．增大S1与S2间距B．减小双缝屏到光屏距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光解析：选C.在双缝干预实验中，相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx＝Ldλ，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d，或者增大双缝屏到光屏距离L，或者换用波长更长光做实验．由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误．，所用单色光是用普通光加滤光片产生．检查中所观察到干预条纹是由以下哪两个外表反射光叠加而成( )A ．a 上外表与b 下外表B ．a 上外表与b 上外表C ．a 下外表与b 上外表D ．a 下外表与b 下外表解析：选C.薄膜干预是透明介质形成厚度与光波波长相近膜两个面反射光叠加而成．垫上薄片，a 下外表与b 上外表之间空气膜发生干预． 4.如下图杨氏双缝干预图中，小孔S 1、S 2发出光在像屏某处叠加时，如果光程差为__________时就加强，形成明条纹．如果光波波长是400 nm ，屏上P 点与S 1、S 2距离差为1800 nm ，那么P 处将是______条纹．解析：由光干预条件知光程差为波长整数倍时就加强，形成明条纹．Δx ＝1800400λ＝92λ，将形成暗条纹． 答案：波长整数倍 暗课时作业一、选择题，当它们在某一区域叠加后，看不到干预图样，这是因为( )A ．手电筒射出光不是单色光B ．干预图样太细小看不清楚C ．周围环境光太强D ．这两束光为非相干光源解析：选D.两束光频率不同，不能满足干预产生条件，即频率一样要求，所以看不到干预图样．，双缝作用是( )A．遮住过于强烈灯光B．形成两个振动情况一样光源C．使白光变成单色光D．使光发生折射解析：选B.此题考察光双缝干预实验装置，双缝作用是获得相干光源，故正确选项为B.3.以下两个光源可作为相干光源是( )A．两个一样亮度烛焰B．两个一样规格灯泡C．双丝灯泡D．出自一个光源两束光解析：选D.相干光源必须满足频率一样、振动方向一样、相位差恒定，只有D选项符合条件．，以下说法中正确是( )A．只有厚度均匀薄膜，才会发生干预现象B．只有厚度不均匀楔形薄膜，才会发生干预现象C．厚度均匀薄膜会形成干预条纹D．观察肥皂液膜干预现象时，观察者应与光源在液膜同一侧解析：选D.当光从薄膜一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来光波路程差满足振动加强条件，就会出现明条纹，满足振动减弱条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现．当薄膜厚度均匀时，不会出现干预条纹，但也发生干预现象，如果是单色光照射，假设满足振动加强条件，整个薄膜前方都是亮，否那么整个薄膜前方都是暗．如果是复色光照射，某些颜色光因干预而减弱，另一些颜色光因干预而加强，减弱光透过薄膜，加强光被反射回来，这时会看到薄膜颜色呈某种单色光颜色，但不形成干预条纹．5.如下图为双缝干预实验图样示意图．图甲为用绿光进展实验时屏上观察到条纹情况，a为中央亮条纹；图乙为换用另一颜色单色光实验时观察到条纹情况，a′为中央亮条纹，那么以下说法正确是( ) A．图乙可能是红光实验产生条纹．说明红光波长较长B．图乙可能是紫光实验产生条纹．说明紫光波长较长C．图乙可能是紫光实验产生条纹．说明紫光波长较短D．图乙可能是红光实验产生条纹．说明红光波长较短解析：选A.双缝干预现象中将在光屏上产生明、暗相间干预条纹，条纹间距与光波长成正比，由题图可以看出图乙比图甲条纹间距大，说明产生乙光波长大．应选A.，以下说法正确是(n为自然数，λ为光波波长)( )A．在距双缝路程相等点形成暗条纹B．在距双缝路程差为nλ点形成亮条纹C ．在距双缝路程差为n ·λ2点形成亮条纹 D ．在距双缝路程差为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫n ＋12λ点形成暗条纹 解析：选BD.双缝干预中，亮条纹位置是离双缝距离差为波长整数倍点，即nλ，离双缝距离相等点也是亮条纹，所以A 不正确，B 正确；暗条纹位置是离双缝距离差为半波长奇数倍点，C 错D 正确．7.用如下图实验装置观察光薄膜干预现象．图甲是点燃酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立附着一层肥皂液薄膜金属丝圈．将金属丝圈在其所在竖直平面内缓慢旋转，观察到现象是( )A ．当金属丝圈旋转30°时干预条纹同方向旋转30°B ．当金属丝圈旋转45°时干预条纹同方向旋转90°C ．当金属丝圈旋转60°时干预条纹同方向旋转30°D ．干预条纹保持原来状态不变解析：选D.金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜形状与各处厚度几乎不变．因此，形成干预条纹保持原状态不变，D 正确，A 、B 、C 错误．，在屏幕上观察到彩色干预条纹，假设在双缝中一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )A ．只有红色与绿色双缝干预条纹，其他颜色双缝干预条纹消失B ．红色与绿色双缝干预条纹消失，其他颜色干预条纹依然存在C ．任何颜色双缝干预条纹都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮解析：选C.两列光波发生干预条件之一是频率相等，利用双缝将一束光分成能够发生叠加两束光，在光屏上形成干预条纹，但分别用绿色滤光片与红色滤光片挡住两条缝后，红光与绿光频率不等，不能发生干预，因此屏上不会出现干预条纹，但仍有红光与绿光通过双缝把屏照亮．，其装置如图甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两块纸片，从而在两玻璃外表之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到干预条纹如图乙所示．干预条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应薄膜厚度差恒定．现假设在图甲装置中抽去一张纸片，那么当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到干预条纹( )A．变疏B．变密C．不变D．消失解析：选A.抽去一张纸片后，劈形空气薄膜劈势减缓，一样水平距离上，劈形厚度变化减小，以至于干预时光程差减小，条纹变宽，数量减少(变疏)，应选项A正确．10.市场上有种灯具俗称“冷光灯〞，用它照射物品时能使被照物品处产生热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯降低热效应原因之一是在灯泡后面放置反光镜玻璃外表上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除玻璃外表反射回来热效应最显著红外线，以λ表示此红外线波长，那么所镀薄膜厚度最小应为( ) A.18λ B.14λ C.12λ D ．λ解析：选B.在灯泡后面放置反光镜外表上镀了一层薄膜，应使膜厚度满足产生相消干预条件，即红外线从前外表与后外表光产生干预中暗条纹，从而使热效应大大降低，光程差应满足半波长奇数倍，膜厚度最小为14λ，B 正确． 二、非选择题11.如下图是双缝干预实验装置，屏上O 点到双缝S 1、S 2距离相等．当用波长为0.75 μm 单色光照射时，P 是位于O 上方第二条亮纹位置，假设换用波长为0.6 μm 单色光做实验，P 处是亮纹还是暗纹？在OP 之间共有几条暗纹？解析：当用波长为λ1＝0.75 μm 单色光照射时，P 为O 上方第二条亮纹，所以P 到双缝S 1、S 2距离差Δr ＝2λ1＝2×0.75 μm ＝1.5 μm.改用λ2＝0.6 μm 单色光时，路程差Δr ＝52λ2，所以P 为暗纹． 从O 到P 路程差由零逐渐增大，必有路程差为λ22与3λ22两点，即OP 之间还有两条暗纹．答案：暗纹 两条12.一般认为激光器发出是频率为ν“单色光〞，实验上它频率并不是真正单一，激光频率是它中心频率，它所包含频率范围是Δν(也称频率宽度)，如下图．让单色光照射到薄膜外表a ，一局部光从前外表反射回来，这局部光称为甲光，其余光进入薄膜内部，其中一小局部光从薄膜后外表b 反射回来，再从前外表折射出，这局部光称为乙光．当甲、乙两局部光相遇后叠加而发生干预，成为薄膜干预．乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt .理论与实践都证明，能观察到明显稳定干预现象条件是：Δt 最大值Δt m 与Δν乘积近似等于1，即只有满足：Δt m ·Δν≈1，才会观察到明显稳定干预现象．红宝石激光器发出激光频率为ν＝4.32×1014 Hz ，它频率宽度为Δν×109 Hz ，让这束激光由空气斜射到折射率为n ＝ 2 薄膜外表，入射时与薄膜外表成45°，如下图．(1)求从O 点射入薄膜光传播速度；(2)估算在题图所示情况下，能观察到明显稳定干预现象薄膜最大厚度．解析：(1)光在薄膜中传播速度v ＝c n≈×108 m/s. (2)设从O 点射入薄膜中光线折射角为r ，根据折射定律有n ＝sin45°sin r，所以折射角为r ＝arcsin ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫sin45°n ＝arcsin ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12＝30°.乙光在薄膜中经过路程s ＝2d cos r ，乙光通过薄膜所用时间Δt ＝s v ＝2d v cos r. 当Δt 取最大值Δt m 时，对应薄膜厚度最大．又因为Δt m·Δν≈1，所以2d mv cos r≈1Δν解出d m≈≈×10－2 m.答案：(1)2.12×108 m/s (2)1.15×10－2 m。
高中物理 第4章 光的波动性 4.1 光的干涉学业分层测评
第4章 4.1 光的干涉(建议用时：45分钟)[学业达标]1.以下光源不可作为相干光源的是( ) A.两个相同亮度的烛焰 B.两个相同规格的灯泡 C.双丝灯泡D.出自一个光源的两束光E.一束平行单色光经双缝后分为两束【解析】 相干光的条件，必须是频率相同，相位差恒定. 【答案】 ABC2.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)( )【导学号：38910046】A.在距双缝的路程相等的点形成暗条纹B.在距双缝的路程差为n λ的点形成亮条纹C.在距双缝的路程差为n λ2的点形成亮条纹D.在距双缝的路程差为(n ＋12)λ的点形成暗条纹E.在距离双缝的路程差恰好是一个波长时，形成亮条纹【解析】 在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx 为波长的整数倍时，即Δx ＝k λ，k ＝0,1,2,3，…这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx 为半波长的奇数倍时，即Δx ＝(2k ＋1)λ2，k ＝0,1,2,3…这些点为减弱点，该处出现暗条纹；故选项B 、D 正确，A 、C 错误.路程差恰好是一个波长时出现亮条纹，E 正确.【答案】 BDE3.下列现象中，属于光的干涉现象的是( ) A.雨后马路上油膜呈彩色 B.肥皂泡在阳光下呈现出彩色 C.阳光通过三棱镜形成彩色光带 D.单色光通过双缝时形成明暗相间条纹 E.室内同时打开两盏电灯，灯光变亮【解析】 阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的色散现象，C 错误.室内打开两盏电灯，不符合干涉条件，E 错误，故A 、B 、D 正确.【答案】 ABD4.下列说法正确的是( )A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光C.涂有增透膜的照相机镜头，增强了对照射光的透射程度D.从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果E.雨后天空出现彩虹是薄膜干涉现象【解析】 由于干涉实验中，波长越大，条纹间距越大而红光波长最长，故偏离中央明条纹最远的是红光，B 对；增透膜增加了透射光的能量，且应该增透的是对人的视觉最敏感的绿光，从而才能使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后，相干而形成的，C 、D 对.雨后天空出现彩虹是光的折射形成的，E 错.【答案】 BCD5.在双缝干涉实验中，光屏上P 点到双缝S 1、S 2的距离之差Δs 1＝0.75 μm ，光屏上Q 点到双缝S 1、S 2的距离之差Δs 2＝1.5 μm.若用频率ν＝6.0×1014Hz 的黄光照射双缝，则P 点出现________条纹，Q 点出现___________条纹.【解析】 由光的频率ν＝6.0×1014Hz ，知光的波长λ＝c /ν＝5×10－7m.P 点到双缝S 1、S 2的距离之差Δs 1＝0.75 μm ＝7.5×10－7m ＝1.5λ.Q 点到双缝S 1、S 2的距离之差Δs 2＝1.5 μm ＝15×10－7m ＝3λ，因此，P 点出现暗条纹，Q 点出现亮条纹.【答案】 暗 亮6.在双缝干涉实验中，由双缝S 1、S 2发出的光在光屏上某点P 叠加，若光的波长为600 nm ，光屏上P 点到S 1、S 2的距离分别为 3.2×10－2mm 和 1.1×10－2mm ，则P 点将出现________(选填“亮”或“暗”)条纹.【解析】 由S 1P －S 2P ＝3.2×10－2mm －1.1×10－2mm ＝2.1×10－2mmS 1P －S 2P λ＝2.1×10－2 mm600×10－6mm＝35 即S 1P －S 2P ＝35λ，故P 点出现亮条纹. 【答案】 亮7.为了减少在透镜表面由于光的反射带来的能量损失，可以在透镜表面上涂一层增透膜.当薄膜的厚度等于入射光在薄膜中传播的波长的14时，从薄膜的前后两个表面反射回来的光所经过的路程差恰好等于半个波长，干涉时相消，减小了反射光的能量，增加了透射光的能量.一透镜表面涂了一层对绿光折射率为1.38的氟化镁薄膜，为使波长为5.52×10－7m 的绿光在薄膜上反射叠加相消，求所涂薄膜的最薄厚度是多少.【解析】 (1)由n ＝c v ＝λ0f λf ＝λ0λ得，光在镀膜中的波长λ＝λ0n ＝5.52×10－71.38 m ＝4×10－7m所以，所涂薄膜的最薄厚度是λ4＝1×10－7m【答案】 1×10－7m[能力提升]8.用波长为λ的单色光照射单缝O ，经双缝N 、M 在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图419所示，图中a 、b 、c 、d 、e 为相邻亮条纹的位置，c 为中央亮条纹，则光从( )【导学号：38910047】图419A.O 到达a 、b 的路程差为零B.N 、M 到达b 的路程差为λC.O 到达a 、c 的路程差为4λD.N 、M 到达e 的路程差为2λE.N 、M 到达c 点的路程差为零【解析】 路程差是指从双缝处开始算起的，产生亮条纹是|s 1－s 2|＝n λ(其中n ＝0,1,2,3…)，c 点为中央亮条纹，N 、M 到达c 点的路程差是0；b 、d 两点是第一级亮条纹，N 、M 到达b 点的路程差为λ；a 、e 两点是第二级亮条纹，N 、M 到达e 点的路程差为2λ，故B 、D 、E 正确，A 、C 错误.【答案】 BDE9.某同学利用如图4110所示实验观察光的干涉现象，其中A 为单缝屏，B 为双缝屏，C 为光屏.当他让一束阳光照射A 屏时，C 屏上并没有出现干涉条纹，他移走B 后，C 上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因可能是________.图4110【解析】 双缝干涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看做是由许多个点光源沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源.【答案】 单缝S 太宽10.如图4111所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m ，屏上P点距双缝S 1和S 2的路程差为7.95×10－7m.则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10－7m 的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”“变窄”或“不变”).图4111【解析】 根据路程差Δx ＝λ2·3，故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹.改用波长为6.30×10－7m 的激光，则波长变大，条纹间距变宽.【答案】 暗条纹 变宽11.如图4112所示，在双缝干涉实验中，若用λ1＝5×10－7m 的光照射，屏上O 点是中央亮条纹，屏上A 点为第二级亮条纹所在处.若换用λ2＝4×10－7 m 的光照射时，屏上O 点处是什么情况？屏上A 点处又是什么情况？【导学号：38910048】图4112【解析】 从双缝到屏上O 点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零.所以O 点仍然是亮条纹.从双缝到屏上A 点的路程差d ＝S 2A －S 1A ，用λ1光照射时为第二级亮条纹，即d ＝2λ1 代入数据d ＝1×10－6m ，这个路程差1×10－6m 对于波长为λ2的光波来说1×10－6m 4×10－7m＝2.5即为半波长的奇数倍，A 处为暗条纹d ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0，±1，±2…)1×10－6m ＝(2k ＋1)4×10－72m ，即k ＝2当k ＝0时为第一级暗条纹，所以当k ＝2时应为第三级暗条纹. 【答案】 见解析。
高中物理 第4章 光的波动性 4.2 用双缝干涉仪测定光的波长课后训练 沪科版选修34
用双缝干涉仪测定光的波长练习1．如图所示，用波长为λ的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的路程差为d，则（）。
A．距O点最近的一条暗条纹必是d＝λ/2B．对屏上某点d＝nλ/2（n为正整数）时，出现暗条纹C．距O点越远的点d越长，就越容易出现暗条纹D．用各色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小2．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（）。
A．相邻干涉条纹之间距离相等B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的两倍C．屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距3．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
（1）将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、__________、A。
（2）本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意__________和__________。
（3）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图（a）所示。
然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图（b）中手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm。
（4）已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝__________，求得所测红光波长为__________ mm。
4．在双缝干涉实验中，测得光波是波长为7.5×10－7 m的红光，在屏幕上相邻两条明纹的间距与另一单色光（用相同装置）在屏幕上相邻两条明纹的间距之比为3∶2，则另一单色光的波长为______ m。
高中物理第4章光的波动性章末综合测评沪科版选修3-4
- 让每一个人同等地提高自我章末综合测评 ( 四)( 时间： 60 分钟满分：100分)一、选择题 ( 此题包含8 小题，每题 6 分，共 48 分 . 在每题给出的 5 个选项中，有3 项切合题目要求. 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得4 分，选对 3 个得 6 分. 每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分 )1. 一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图 1 所示 . 以下说法中正确的选项是()图 1A.此介质的折射率等于B.此介质的折射率等于2C.当光芒从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D.当光芒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E.光进入介质时波长变短sin 45°【分析】 n＝sin 30° ＝2，选项 A 错、 B 对 . 当光芒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，选项C对 D错.因进入介质后光速变小，而频次不变，故 E 对.【答案】BCE2.一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，以下图能正确描绘其光路的是 ()- 让每一个人同等地提高自我【分析】由折射定律可知，光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，可能发生全反射，由此判断A、 C正确； B、 E图中光从空气射到玻璃砖表面，应有折射光芒，且折射角小于λ 射角，B、D错误，E正确.【答案】ACE3. 一束单色光由空气射入玻璃，这束光的()A. 速度变慢B. 波长变短C. 频次增高D. 波长变长E. 频次不变【分析】单色光由空气射入玻璃时，依据cv 变慢，光从一种介质v＝知，光的速度n进入另一种介质时，光的频次不变，依据v＝λf知光从空气射入玻璃时，波长变短.【答案】ABE4.如图 2 所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、 b 两束光芒.则()图 2A. 在玻璃中，a光的流传速度小于 b 光的流传速度B. 在真空中，a光的波长小于 b 光的波长C. 玻璃砖对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率D. 若改变光束的入射方向使θ 角渐渐变大，则折射光芒 a 第一消逝E. 分别用a、b光在同一个双缝干预实验装置上做实验， a 光的干预条纹间距大于 b 光的干预条纹间距【分析】经过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于 b 光的偏折程度，玻璃砖对a 光的折射率大于b 光的折射率，选项C错误. a 光的频次大于 b 光的频次，波长小于 b 光的c波长，选项 B 正确 . 由n＝v知，在玻璃中， a 光的流传速度小于 b 光的流传速度，选项 A 正确. 入射角增大时，折射率大的光芒第一发生全反射， a 光第一消逝，选项 D 正确 . 做双缝干L涉实验时，依据x＝dλ得 a 光的干预条纹间距小于 b 光的干预条纹间距，选项 E 错误 .【答案】ABD5. 如图 3 所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用 n1和 n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，以下说法中正确的选项是()图 3＜n2为蓝光， b 为红光＞n2为红光， b 为蓝光、 b 两种光在三棱镜中的速度不一样【分析】由题图可知， b 光芒经过三棱镜后的偏折角较小，所以折射率较小，是红光.【答案】ABE6. 对于以下光学现象，说法正确的选项是()A.水中蓝光的流传速度比红光快B.光从空气射入玻璃时不行能发生全反射C.在岸边察看前面水中的一条鱼，鱼的实质深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干预实验，用红光时获得的条纹间距更宽E.偏振现象说明光是纵波【分析】依据光的性质、折射率与光速的关系、光的折射、光的干预解决问题.在介质中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光跟着频次的增大，其折射率也增大，根c据 v＝n知，水中蓝光的流传速度比红光慢，选项 A 错误；光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射，光从空气射入玻璃时，不会发生全反射，选项B正确；在岸边察看水中h的鱼，视深h′＝n，故视深h′小于鱼的实质深度h，选项C正确；蓝光比红光的波长短，l由干预条纹宽度x＝dλ知，用红光时获得的条纹间距比蓝光的宽，选项 D 正确；偏振现象说明光是横波，选项E错误.【答案】BCD7. 某学习小组在研究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A、 B 不一样颜色的光()【导学号：】图 4A. 在同种介质中， A 光的波长比 B 光的波长长B. 从空气中以相同的入射角射入相同的介质，A光的折射角比B光的小、 B 两种光在水中的速度相同大、 B 两种光从相同的介质入射到空气中，渐渐增大入射角， B 光先发生全反射光比 B光易发生显然的衍射现象【分析】由图可知， B 光折射率较大， B 光的频次大.同种介质中， A光的波长比 B 光的波长长，选项A、 E 正确；从空气中以相同的入射角射入相同的介质， A 光的折射角比B 光的大，选项 B 错误；A、B两种光在水中的速度，A光较大，选项C 错误；因为 B 光的折射率较大， B 光的全反射临界角较小，A、B 两种光从相同的介质入射到空气中，渐渐增大入射角， B光先发生全反射，选项D正确 .【答案】ADE8.(2016 ·石家庄一中检测) 直线P1P2过平均玻璃球球心O，细光束 a、b 平行且对于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图 5 所示 . a、b光对比 ()图 5A. 玻璃对a光的折射率较小B. 玻璃对a光的临界角较大光在玻璃中的流传速度较小光在玻璃中的流传时间较短E.两种光在玻璃中的流传时间相等【分析】由图可判断出玻璃对光束 b 的折射率大于光束a，A正确；依据公式sin C 1c＝n，可知玻璃对 a 光的临界角大于 b 光的临界角，B正确；依据公式n＝v，可知 b 光在玻璃中的流传速度比 a 光小，C正确；依据以上剖析可知， b 光在玻璃中走过的距离比 a 光大，同时流传速度比 a 光小，于是流传时间比 a 光长，D、E错误.【答案】ABC二、非选择题( 本大题共 4 小题，共52 分，按题目要求作答)9.(12分)在“双缝干预测光的波长”实验中，调理分划板的地点，使分划板的中心刻线对齐中央亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图 6 甲所示 . 转着手轮，使分划线向一侧挪动，使分划板的中心刻线对齐第3 条亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图6 乙所示. 已知双缝间距d＝mm，双缝到屏的距离L＝m，则甲图所示读数为________mm，乙图所示读数为 ________mm.被测光波的波长为________.【导学号：】图 6【分析】图甲读数为 mm，图乙读数为 mm.亮条纹间距＝错误 ! mm＝ mm.xL由公式x＝dλ得：λ＝dLx＝错误! m＝×10－7m.【答案】×10－7 m10.(12分 ) 如图 7 所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验获得的光路图. 玻璃砖的入射面 AB和出射面 CD其实不平行，则()图 7(1)出射光芒与入射光芒 ________( 选填“仍平行”或“不再平行” ).(2) 以入射点O为圆心，以R＝5 cm长度为半径画圆，与入射光芒PO交于 M点，与折射光芒 OQ交于 F 点，过 M、 F 点分别向法线作垂线，量得MN＝cm， EF＝cm，则该玻璃砖的折射率 n＝________.【分析】(1) 因为玻璃砖的入射面AB和出射面 CD其实不平行，所以出射光芒与入射光线不再平行 .(2)该玻璃砖的折射率MNsin ∠MON OM MNn＝＝＝＝错误 ! ＝.sin ∠EOF EF EFOF【答案】(1) 不再平行(2)11.(14 分)(2016 ·海南高考 ) 如图 8 所示，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于 A 点.一细束单色光经球心 O从空气中射入玻璃体内( 入射面即纸面 ) ，入射角为 45°，出射光芒射在桌面上RB点处.测得 AB 之间的距离为.现2将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光芒在球面上恰巧发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离.不考虑光芒在玻璃体内的多次反射.【导学号：】图 8【分析】当光芒经球心O入射时，光路图如图(a) 所示：图 (a)sin i设玻璃的折射率为n，由折射定律有：n＝sin r①式中，入射角 i ＝°， r 为折射角，△ OAB为直角三角形所以：sin r ＝AB452＋2OA AB②1发生全反射时，临界角C知足：sin C＝n③在玻璃体球面上光芒恰巧发生全反射时，光路图如图(b) 所示：图 (b)设此光阴线入射点为E，折射光芒射到玻璃体球面的D点，由题意有：∠EDO＝ C④在△ EDO 内，依据正弦定理有：ODOEsin90°－ r＝sin C⑤2联立以上各式并利用题给条件得： OE ＝ 2 R .【答案】22R12.(14 分 ) 图 9 为单反照相机取景器的表示图， ABCDE 为五棱镜的一个截面， AB ⊥ BC .光芒垂直 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，最后光芒垂直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 )【导学号：】图 9【分析】光芒在棱镜中的光路图如下图，依据反射定律和题设条件，得4α＝90°所以入射角 α＝°依据全反射规律， sin＝ 1C n1故 sin °≥ n所以 n ≥ sin 11°，即折射率的最小值为sin °.【答案】1sin °。
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4.1 光的干涉
[基础题]
1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )
A．手电筒射出的光不是单色光
B．干涉图样太细小看不清楚
C．周围环境的光太强
D．这两束光为非相干光源
答案 D
解析两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉图样．2．关于光的干涉，下列说法正确的是( )
A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
C．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹
答案AC
解析两列波产生干涉时，频率必须相同，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A正确，B错误．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹(注意是半波长而不是波长)，故C正确，D错误．
3．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )
A．单缝的作用是获得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．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
答案 B
解析在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有惟一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确．在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C 错误．两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误．
4．下列关于双缝干涉条纹的说法中正确的是( )
A ．用同一种单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的单色条纹
B ．用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍
C ．用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍
D ．用同一种单色光经双缝干涉的暗条纹到两缝的距离之差一定为该色光半波长的奇数倍 答案 ABD
解析 同一单色光干涉条纹为明暗相间的单色条纹，选项A 正确；光程差ΔL ＝kλ(k 为整
数)时，为明条纹，选项B 正确，C 错误；ΔL ＝(2k －1)λ2
(k ＝1,2…)时，为暗条纹，选项D 正确．
5．如图1所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置( )
图1
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
答案 B
解析 由λ＝c f 知f 变小，λ变大．若出现第二条暗条纹，则P 到双缝的光程差ΔL ＝32
λ，当λ变大时，ΔL 也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，即在P 点上方，B 正确．
6．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )
A ．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象
B ．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象
C ．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹
D ．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧
答案 D
解析 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象．如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的．如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光因干涉而加强．减弱
的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹．所以A、B、C错误，D正确．
[能力题]
7．光的双缝干涉实验装置如图2所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O 点到两缝的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况，下列叙述正确的是( )
图2
A．红光在O点出现亮条纹
B．红光的第一条亮条纹在P点的上方
C．O点不是蓝光的亮条纹
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
答案AB
解析O点无论对哪种颜色的光来说，到S1、S2的光程差都为0，故各色光都会在O点出现亮条纹，故A正确，C错误；红光的波长比绿光的长，故屏上某点到S1、S2的光程差等于红光波长的位置应在P点的上方，即红光的第一条亮条纹在P点的上方，B正确；同理，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，D错误．
8．如图3所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则( )
图3
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移
D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移
答案 D
解析本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，
稍微向上移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光，由单缝S 发出的光到达屏上P点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移．
9．如图4所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )
图4
A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
答案 C
解析干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层．在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整．因此选项C是正确的．
10.如图5所示是单色光的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．在此时刻，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点为某中间状态的相叠加点．如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么( )
图5
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹
B．B位置出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．以上结论都不对
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，屏上对应出现的都是亮条纹．
11．在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏上距两缝路程差ΔL ＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差ΔL ＝________的地方出现暗条纹．若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差ΔL ＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差ΔL ＝________的地方出现暗条纹． 答案 kλ(k ＝0,1,2,3…) (2k －1)λ2
(k ＝1,2,3…) (2k －1)λ
2
(k ＝1,2,3…) kλ(k ＝0,1,2,3…) [探究与拓展题]
12．如图6所示是双缝干涉实验装置，使用波长为6.0×10－7 m 的橙色光源照射单缝S ，在光屏中央P 处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹，在位于P 点上方的P 1点
出现第一条亮条纹中心(即P 1到S 1、S 2的路程差为一个波长)，现换用波长为4.0×10－7 m 的紫色光照射单缝时，问：
图6
(1)屏上P 处将出现什么条纹？
(2)屏上P 1处将出现什么条纹？
答案 (1)亮条纹 (2)暗条纹
解析 (1)从单缝S 射出的光波被S 1、S 2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P 点到S 1、S 2的距离相等，即分别由S 1、S 2射出的光到P 点的路程差为零，因此P 点是中央亮条纹的中心，因而无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P 点都是中央亮条纹(也叫零级亮条纹)的中心．
(2)分别由S 1、S 2射出的光到P 1点的路程差刚好是橙色光的一个波长，即|P 1S 1－P 1S 2|＝6.0
×10－7 m ＝λ橙，则两列光波到达P 1点时振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮条
纹．当换用波长为4.0×10－7 m 的紫色光时，|P 1S 1－P 1S 2|＝6.0×10－7 m ＝32
λ紫，则两列光波到达P 1点时振动情况完全相反，即分别由S 1、S 2射出的光到达P 1点时相互削弱，因此在P 1点出现暗条。