第12单元 光-2024-2025学年高三物理一轮复习讲义（沪科版2020，上海专用）

第十二单元 光 第十二单元 光 课程标准 1.3.1 通过实验，理解光的折射定律。会测量材料的折射率。 1.3.2 知道全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。 1.3.3 观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长。 1.3.4 通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用。 3.4.1 通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。 3.4.2 知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 第 1 课时 光的折射 全反射 一、光的折射 光从介质 1 射入介质 2 时有一部分光进入了介质 2，并改变了传播方向的现象。反射光线 介质 1 N 入射光线 θ1 介质 2 折射光线 O N ' θ2 折射定律：当光从介质 1 射入介质 2 时，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角 θ1 的正弦与折射角 θ2 的正弦之比 为一常数。 折射率：当光从真空斜射入某种介质时，n = ，n > 1。 折射率与光速的关系：n = ，v 为光在介质中的速度。在光的折射现象中，光路可逆。 【例 1】 （2023年江苏高考）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ） A B C D 【例 2】 如图，一个玻璃球的球心为 O，球面内侧单色点光源 S 发出的一束光从 A 点射出，入射光线 SA 与水平直径 SC 间的夹角 θ = 30°。光在真空中的传播速度为 c，在该玻璃球中的传播速度为 c。求：折射光线 AB 与水平方向的夹角（锐角）β 的角度。A B C O S θ 二、选必学生实验 3 测量玻璃的折射率 1．实验装置与操作 （1）按照玻璃砖的宽度在白纸上画出两条平行线，将玻璃砖依平行线置于白纸上。θ1 θ2 b a 人眼 c d O Oʹ （2）在玻璃砖的一侧垂直于纸面插两枚大头针 a、b，其连线与玻璃砖表面成一定角度。在另一侧透过玻璃砖观察，并在该侧的适当位置再插两枚大头针 c、d，使四枚大头针依次___________。此时，它们位同一射入眼睛的光线上。 （3）根据大头针的位置在白纸上画出入射光线和出射光线，确定入射点 O 和出射点 Oʹ，画出玻璃砖中的_________光线。 （4）测量并记录光在空气和玻璃分界面上的入射角和折射角。改变___________角，再次测量并记录。 （5）实验结论：玻璃的折射率 n = 。 2．注意事项 （1）实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且 a 和 b 之间、b 和 O 点之间、c 与 d 之间、c 与 Oʹ 之间距离要稍大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。 （2）入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定 c、d 的位置。 【例 3】 在“测量玻璃的折射率”的实验中， （1）如图甲所示，关于该实验，有下列操作步骤： ① 摆好玻璃砖，确定玻璃砖上、下边界 aaʹ、bbʹ； ② 任意画出一条入射光线，在光路上插上大头针 P1、P2； ③ 在确定 P3、P4 位置时，应使 P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住________________________； ④ 在确定 P3、P4 位置时，两者距离应适当_________（选填“近”或“远”）一些，以减小误差。 （2）如图乙所示，过 P3、P4 作直线交 bbʹ 于 Oʹ，过 Oʹ 作垂直于 bbʹ 的直线 NNʹ，连接OOʹ。用量角器测量图乙中角 α = 30° 和 β = 60°，则玻璃的折射率 n = _________。 （3）小丹同学在实验中虽测出了入射角和折射角，但苦于无法得知非特殊角的正弦值，不能准确算出折射率，她利用实验室提供的圆规和刻度尺，以入射点 O 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 A、B 点，再过 A、B 点作法线 NN' 的垂线，垂足分别为 C、D 点，如图丙所示，则玻璃的折射率为___________（用图中线段的字母表示）。 三、全反射 1．产生条件：① 光从光密介质射向光疏介质；② 入射角大于临界角。C 光密介质 光疏介质 2．临界角：当折射角为 90°，折射光消失，即 n = 。此时的入射角表示为 C，有 sinC = ，或 C = arcsin。 3．应用：光导纤维的纤芯具有高折射率，外面包裹低折射率材料，光传播时在这两种介质的分界面上发生全反射。 纤芯 低折射率材料 低折射率材料 纤芯（折射率高） 【例 4】 （多选）如图所示，ABCD 是两面平行的透明玻璃砖，AB 面和 CD 面是玻璃和空气的界面，分别设为界面 Ⅰ 和界面 Ⅱ。光线从界面 Ⅰ 射入玻璃砖，再从界面 Ⅱ 射出回到空气中。如果改变光到达界面 Ⅰ 时的入射角，则（ ） A．只要入射角足够大，光线在界面 Ⅰ 上可能发生全反射现象 B．只要入射角足够大，光线在界面 Ⅱ 上可能发生全反射现象 C．不管入射角多大，光线在界面 Ⅰ 上都不可能发生全反射现象 D．不管入射角多大，光线在界面 Ⅱ 上都不可能发生全反射现象 【例 5】 【2023学年闵行一模】波 可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象，其本质是一种电磁波，具有一些和机械波相同的波的特性，又有和机械波不同的特点。 1．下面关于光的现象和原理说法不正确的是（ ） A．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是因为光的折射 B．激光防伪标识上的彩色图案是因为光的衍射 C．用“偏振片”可以检验并得到：光是横波 2．如图所示，折射率为 1.41 的直角棱镜 ABC 置于空气中。B C A 60° 30° （1）一束光从 BC 面垂直射入后又会从棱镜___________（选填“AB”、“BC”或“AC”）射出。 （2）其射出方向与射入方向之间的夹角约为_______。（结果保留两位有效数字） 同步精练 一、选择题 1． 光从空气斜射入介质中，比值 = 常数，这个常数（ ） A．与介质无关 B．与入射角和折射角的大小有关 C．与入射角的大小无关 D．与入射角的正弦值成正比，与折射角的正弦值成反比 2． 一束单色光由空气传入水中，该单色光的（ ） A．速度变大 B．速度不变 C．频率变大 D．频率不变 3． 一束光从空气射向某介质，在界面上发生反射和折射现象的光路图如图所示，下列判断正确的是（ ） A．AO 为入射光，OB 为反射光，OC 为折射光 B．BO 为入射光，OC 为反射光，OA 为折射光 C．CO 为入射光，OB 为反射光，OA 为折射光 D．条件不足，无法确定 4． （多选）一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法正确的是（ ） A．光从真空射入介质后，频率不变，波长改变，光速改变 B．此介质的折射率等于 C．入射角大于 45° 时可能发生全反射现象 D．无论入射角多大都不可能发生全反射现象 5． 如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A = 30°，一束红光垂直于 AB 边射入，从 AC 边上的 D 点射出，其折射角为 60°，则玻璃对红光的折射率为（ ） A． B． C． D． 6． 光在某种玻璃中的传播速度是 1.5×108 m/s，则光由该玻璃射入空气时，发生全反射的临界角 C 为（ ） A．30° B．45° C．60° D．90° 7． 【2023学年崇明一模】如图所示，一个半圆形的玻璃砖，其折射率 n。入射光 a 沿着玻璃砖半径射到直边上 O 点，分成两束光线 b 和 c，虚线为过 O 点的法线，则有（ ）α β γ O a b c A．n = sinγ/cosβ B．n = sinα/sinγ C．n = sinα/cosβ D．n = sinγ/sinβ 8． 某介质对空气的折射率为 1.414，一束光从介质射向空气，入射角为 60°，下列光路中正确的是（ ） 60° A 60° B 60° C 60° D 9． 如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率较玻璃低的介质包覆。若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为 θ，则下列有关此光线传递方式的叙述正确的是（ ） A．不论 θ 为何值，光线都不会发生全反射 B．不论 θ 为何值，光线都会发生全反射 C．θ 足够小时，光线才会发生全反射 D．θ 足够大时，光线才会发生全反射 二、填空题 10． 一束红光从空气射入某种上表面水平的透明介质（介质足够厚），入射角为 45°，折射角为 30°，则该介质的折射率为__________。若缓慢增大入射角，折射角将________（选填“增大”或“减小”），而且_________角的变化更快（选填“入射”或“折射”），折射光越来越_________（选填“强”或“弱”）。 11． 如图所示，一束光从空气斜射入某介质，入射光线与反射光线的夹角为 90°，折射光线与入射光线延长线的夹角 θ 为 15°，该介质的折射率 n = _______。O θ 12． 一个圆柱形筒，直径 d = 12 cm，高 H = 16 cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度 h = 9 cm。当筒中盛满液体时，人眼又恰能看到筒侧的最低点，则此液体的折射率为__________，光在此液体中的传播速度为________m/s。人眼 h H d 三、实验题 13． 小桂正在研究光折射时的特点。如图所示是一束光从空气射入水中时的光路，多次实验得到如下表数据： 入射角 15° 30° 45° 60° 折射角 11° 22° 33° 44° 分析表格数据可知： （1）光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）当光从空气垂直射到水面时，传播方向_________（选填“改变”或“不变”）。 （3）小桂让一束光沿着图中 BO 方向入射向水面时，发现光线沿着 OA 方向折射进入空气，这表明：光的折射现象中，光路是_________。 14． 【2010年福建高考】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所示。θ1 θ2 大头针 宽度 （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。 15． 【2019年天津高考】某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。 （1）【多选】下列哪些措施能够提高实验准确程度______。 （A）选用两光学表面间距大的玻璃砖 （B）选用两光学表面平行的玻璃砖 （C）选用粗的大头针完成实验 （D）插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 （2）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______。 A B C D 16． 【2023上海调研卷】使光束斜射入一矩形玻璃砖，光束通过玻璃砖后各个单色光会分开并平行地从玻璃砖射出。为测定玻璃砖对某一单色光的折射率，将玻璃砖置于方格纸上，用插针法得到四个大头针 a、b、c、d 的位置如图所示。 （1）画出入射光线、折射光线和出射光线； a b c d （2）由此得到玻璃砖对该单色光的折射率 n = ________。（保留 2 位有效数字） 第 2 课时 光的干涉 衍射 偏振 激光 一、光的干涉 1．产生条件 发生干涉的条件：两束光必须【频率相等】、振动方向相同、相位差恒定。发出这两束光的光源称为【相干光源】。 2．双缝干涉 光的干涉实验最早是英国物理学家【托马斯·杨】完成，这个实验称为杨氏双缝干涉实验。紫光与红光的条纹间距不同 白光干涉出现的彩色条纹，中央为白色 双缝干涉图样的特点： · 用单色光作为光源时，光屏上是【明暗相间，等间距】的条纹。红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。 · 用白光作为光源时，光屏上出现【彩色干涉条纹，中央明纹为白色】。 干涉条纹和光的波长之间的关系： 相邻明条纹中心间距或相邻暗条纹中心间距 Δx = λ 式中 d 为双缝间距，L 为光屏到双缝的距离，λ 为光的波长。 【例 1】 （多选）如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上出现明暗相间的光的干涉条纹，下列调整中可能使条纹间距保持不变的是（ ）光屏 双缝 激光器 A．增大激光频率并减少光屏到双缝的距离 B．同时增大激光频率与光屏到双缝的距离 C．同时减小缝的宽度和光屏到双缝的距离 D．同时增大双缝间距与光屏到双缝的距离 3．薄膜干涉 （1）概念：光照射到薄膜上，从膜的两个表面分别反射形成相干光而互相叠加的干涉现象。 （2）事例：阳光下的油膜和肥皂膜变得五彩斑斓，且竖直肥皂膜上出现水平的彩色条纹。 标准样板 纸片 待测平面 膜的两个表面反射光 形成干涉条纹 肥皂膜上出现的彩色条纹 利用干涉检查平整度 （3）应用：可以用来检查镜面或者其他精密光学平面的平整度。如果待测平面非常平整，会出现平行条纹；如果待测平面不够平整，条纹就会出现弯曲。 【例 2】 如图，将肥皂膜所附着的金属椭圆线圈竖直放置，观察肥皂膜上产生的干涉条纹，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹______（选填“窄”或“宽”）。若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转 90°，则干涉条纹__________（选填“随同线圈旋转 90°”或“保持不变”）。 二、选必学生实验 4 用双缝干涉实验测量光的波长 实验装置如图所示。 激光器 双缝 光强分布 传感器 L 双缝间隔 d 已知，可通过测量光屏上的光强分布数据得到干涉条纹间距 Δx，测量双缝到传感器接收面的距离 L，根据 Δx = λ，可求得激光器发出的单色光的波长 λ = 【】。 【例 3】 某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度 d = 0.2 mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，则相邻两亮纹间的距离 Δx = ________mm。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离 L = 2 m，则该激光的波长 λ = ________m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 三、光的衍射 当光在传播过程中遇到孔隙（或障碍物）后，偏离原来的直线运动方向绕过孔隙（或障碍物）继续传播的现象。 1．单缝衍射 类别 单缝衍射 双缝干涉 产生条件 孔隙或障碍物的尺寸比光的波长小或跟波长差不多。 两列相干光叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 亮度 中央明纹最亮，两侧变暗 各亮纹的亮度基本相同 相同点 都是波特有的现象，都能证明光是一种波 2．圆孔衍射 中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环。【圆孔越小，中央亮斑的直径越大】。圆孔衍射 3．圆盘衍射 相对于圆孔衍射图样，泊松亮斑较小。 【例 4】 （多选）下列属于光的衍射条纹的是（ ） A．彩色肥皂膜 B．泊松亮斑 C．光经过针尖 D．X 光照射 DNA 分子 【例 5】 用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（ ） （A）此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性 （B）用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 （C）若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 （D）若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大 四、光的偏振自然光包含 一切振动方向的光 光屏 起偏器 检偏器 在垂直于光传播方向的平面内光波沿某一振动的现象。【偏振现象表明光是横波】。 偏振光：自然光经过起偏器后，在垂直于传播方向的平面内只沿某一方向振动的光，可以通过检偏器加以检验。 应用；照相机镜头上加装偏振滤光片、立体电影等。 【例 6】 如图所示，P 是一偏振片，P 的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。一光束射向 P，该光束的振动方向与 P 的透振方向成 45° 角（用带有箭头的虚线表示）。从左向右看，顺时针旋转 P 半周，从另一侧观察到光束的亮度变化情况是（ ） A．先变亮，再变暗 B．先变亮，然后变暗，再变亮 C．先变暗，再变亮 D．先变暗，然后变亮，再变暗 五、激光 1．产生：激光是原子受激发辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。 2．特点：①单色性好，相干性好；③平行度好；②亮度高。 3．应用：光纤通信；激光测距；激光读写；激光加工；激光手术（亦称光刀手术）；激光武器。 【例 7】 （多选）关于激光的应用问题，下列说法中正确的是（ ） A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息 B．计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的 C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 同步精练 一、选择题 1． 【多选】对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（ ） A．不同颜色的光有可能发生干涉现象 B．不同颜色的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 2． 纵波不可能产生的现象是（ ） A．偏振现象 B．反射现象 C．折射现象 D．衍射现象 3． 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图（甲）所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如（乙）图所示，他改变的实验条件可能是（ ） A．减小光源到缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 4． 【2022年上海高考】在单缝衍射实验中，仅减小缝宽，光屏上演示条纹的（ ） A．间距变宽，光强增强 B．间距变窄，光强增强 C．间距变宽，光强减弱 D．间距变窄，光强减弱 5． 单色光分别入射到直径为 dA 和 dB 的圆孔，形成如图所示的图 A 和图 B，由图可知（ ） （A）A图是衍射图像，dA < dB （B）A图是干涉图像，dA > dB （C）B图是衍射图像，dA < dB （D）B图是干涉图像，dA > dB 6． 关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法错误的是（ ） （A）图甲检查工件的平整度利用光的干涉现象 （B）图乙医用内窥镜利用光的全反射现象 （C）图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野 （D）图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的 7． 一束红光经过狭缝在光屏上得到如图所示的图样，由此可知（ ） （A）该图样属于红光的干涉图样 （B）狭缝宽度必远大于红光波长 （C）光沿直线传播只是近似规律 （D）换用紫光照射，条纹间距变宽 8． 抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（ ） （A）这里应用的是光的干涉现象 （B）这里应用的是光的偏振现象 （C）如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 （D）如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细 9． 小明同学分别用红光和绿光借助光传感器（不改变单缝与双缝）做“双缝干涉实验”和“单缝衍射实验”，得到四幅图。其中是用红光做的单缝衍射的图像是（ ） A B C D 10． 【多选】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结论说法正确是（ ） （A）甲、乙是光的干涉图样 （B）丙、丁是光的干涉图样 （C）形成甲图样的光的波长比形成乙图样光的波长长 （D）形成丙图样的光的频率比形成丁图样光的频率低 11． 【多选】如图所示，a 是一偏振片，a 的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射 a 时能在 a 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． 如图，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，却看不到光亮，则（ ） A．电灯 S 发出的光是偏振光 B．偏振片 A 起检偏器的作用 C．以 SP 为轴将 A 转过 45°，可在 P 处看到光亮 D．将 B 沿 SP 向 A 平移至某位置时，可在 P 处看到光亮 13． 【多选】关于应用激光的事例中，下列说法正确的是（ ） A．激光平行度好可以用于测距 B．激光能量十分集中，为治疗近视眼而研制的“激光刀”就利用了这个特点，有效地减少了细菌的感染 C．激光的亮度高，可以用于城市广场照明 D．激光的相干性好，可用于双缝干涉实验 14． 激光是一种电磁波，某种排版系统中激光频率为 4×1014 Hz，则该激光的波长为（ ） A．0.25 μm B．0.50 μm C．0.75 μm D．1.33×106 m 二、填空题 15． 用激光器发出的光照射一宽度可调的单缝，在缝后一定距离处设置一光屏，如图所示。调节单缝的宽度，在单缝由宽到窄的过程中，衍射现象________明显（选填“更加”或“更不”），观察到中央明条纹的宽度__________，亮度_________。（以上两格均选填“变大”、“变小”或“不变”）激光器 单缝屏 光屏 三、综合题 光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将光束投射过画着线路图的掩膜，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有光刻胶的硅片上，受到光线照射的部分可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的线路图。 16． 目前用的光刻机主要是以 DUV（深紫外线）作为光源，其波长为193 nm，更先进的光刻机使用的是波长为 13.5 nm的 EUV（极紫外线）作为光源。相较于 DUV，EUV（ ） A．在真空中的传播速度更大 B．频率更大 C．更易发生干涉 D．更易发生衍射 17． “浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液，从而减小曝光波长提高分辨率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为 1.40，当不加液体时入射光束的波长为 193 nm，加上液体后，光在液体中的传播速度变为_________m/s，波长变为_______nm。（答案均保留 3 位有效数字）掩膜 投影物镜 光刻胶 硅片 浸没液体 传统光刻 浸没式光刻 18． 用二氧化碳激光打在不断滴落的锡滴上可以产生 EUV 光。若激光器的耗电功率为 1×106 W，将电能转化为激光能量的效率为 2%，每秒产生 5×104 个脉冲，每个脉冲持续时间为 3×10−13 s，则每个脉冲的长度为________m，携带的能量为________J。锡滴 激光脉冲 19． 电子在回旋加速器中做匀速圆周运动时会沿切线方向发出“同步辐射光”，光的频率是电子圆周运动频率的 n 倍，这种光也可以成为光刻机的光源。设同步辐射光的频率为 f，电子质量为 m，电荷量为 e，则加速器中匀强磁场的磁感应强度 B = _________；若电子运动半径为 r，则它的速率 v = __________。 2 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二单元 光 第十二单元 光 课程标准 1.3.1 通过实验，理解光的折射定律。会测量材料的折射率。 1.3.2 知道全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。 1.3.3 观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长。 1.3.4 通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用。 3.4.1 通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。 3.4.2 知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 第 1 课时 光的折射 全反射 一、光的折射 光从介质 1 射入介质 2 时有一部分光进入了介质 2，并改变了传播方向的现象。反射光线 介质 1 N 入射光线 θ1 介质 2 折射光线 O N ' θ2 折射定律：当光从介质 1 射入介质 2 时，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角 θ1 的正弦与折射角 θ2 的正弦之比 为一常数。 折射率：当光从真空斜射入某种介质时，n = ，n > 1。 折射率与光速的关系：n = ，v 为光在介质中的速度。在光的折射现象中，光路可逆。 【例 1】 （2023年江苏高考）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ） Comment by fj: A 2023年江苏高考5 A B C D 【例 2】 如图，一个玻璃球的球心为 O，球面内侧单色点光源 S 发出的一束光从 A 点射出，入射光线 SA 与水平直径 SC 间的夹角 θ = 30°。光在真空中的传播速度为 c，在该玻璃球中的传播速度为 c。求：折射光线 AB 与水平方向的夹角（锐角）β 的角度。 Comment by fj: 15° 圆的切面、法线的处理，光路可逆A B C O S θ 二、选必学生实验 3 测量玻璃的折射率 1．实验装置与操作 （1）按照玻璃砖的宽度在白纸上画出两条平行线，将玻璃砖依平行线置于白纸上。θ1 θ2 b a 人眼 c d O Oʹ （2）在玻璃砖的一侧垂直于纸面插两枚大头针 a、b，其连线与玻璃砖表面成一定角度。在另一侧透过玻璃砖观察，并在该侧的适当位置再插两枚大头针 c、d，使四枚大头针依次___________。此时，它们位同一射入眼睛的光线上。 （3）根据大头针的位置在白纸上画出入射光线和出射光线，确定入射点 O 和出射点 Oʹ，画出玻璃砖中的_________光线。 （4）测量并记录光在空气和玻璃分界面上的入射角和折射角。改变___________角，再次测量并记录。 （5）实验结论：玻璃的折射率 n = 。 2．注意事项 （1）实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且 a 和 b 之间、b 和 O 点之间、c 与 d 之间、c 与 Oʹ 之间距离要稍大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。 （2）入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定 c、d 的位置。 【例 3】 在“测量玻璃的折射率”的实验中， Comment by fj: （1）③ P3 以及 P1、P2 的像 ④ 远 （2） （3） （1）如图甲所示，关于该实验，有下列操作步骤： ① 摆好玻璃砖，确定玻璃砖上、下边界 aaʹ、bbʹ； ② 任意画出一条入射光线，在光路上插上大头针 P1、P2； ③ 在确定 P3、P4 位置时，应使 P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住________________________； ④ 在确定 P3、P4 位置时，两者距离应适当_________（选填“近”或“远”）一些，以减小误差。 （2）如图乙所示，过 P3、P4 作直线交 bbʹ 于 Oʹ，过 Oʹ 作垂直于 bbʹ 的直线 NNʹ，连接OOʹ。用量角器测量图乙中角 α = 30° 和 β = 60°，则玻璃的折射率 n = _________。 （3）小丹同学在实验中虽测出了入射角和折射角，但苦于无法得知非特殊角的正弦值，不能准确算出折射率，她利用实验室提供的圆规和刻度尺，以入射点 O 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 A、B 点，再过 A、B 点作法线 NN' 的垂线，垂足分别为 C、D 点，如图丙所示，则玻璃的折射率为___________（用图中线段的字母表示）。 三、全反射 1．产生条件：① 光从光密介质射向光疏介质；② 入射角大于临界角。C 光密介质 光疏介质 2．临界角：当折射角为 90°，折射光消失，即 n = 。此时的入射角表示为 C，有 sinC = ，或 C = arcsin。 3．应用：光导纤维的纤芯具有高折射率，外面包裹低折射率材料，光传播时在这两种介质的分界面上发生全反射。 纤芯 低折射率材料 低折射率材料 纤芯（折射率高） 【例 4】 （多选）如图所示，ABCD 是两面平行的透明玻璃砖，AB 面和 CD 面是玻璃和空气的界面，分别设为界面 Ⅰ 和界面 Ⅱ。光线从界面 Ⅰ 射入玻璃砖，再从界面 Ⅱ 射出回到空气中。如果改变光到达界面 Ⅰ 时的入射角，则（ ） Comment by fj: CD A．只要入射角足够大，光线在界面 Ⅰ 上可能发生全反射现象 B．只要入射角足够大，光线在界面 Ⅱ 上可能发生全反射现象 C．不管入射角多大，光线在界面 Ⅰ 上都不可能发生全反射现象 D．不管入射角多大，光线在界面 Ⅱ 上都不可能发生全反射现象 【例 5】 【2023学年闵行一模】波 可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象，其本质是一种电磁波，具有一些和机械波相同的波的特性，又有和机械波不同的特点。 Comment by fj: 1．A 2．（1）AC （2）45° 2023学年闵行一模4 1．下面关于光的现象和原理说法不正确的是（ ） A．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是因为光的折射 B．激光防伪标识上的彩色图案是因为光的衍射 C．用“偏振片”可以检验并得到：光是横波 2．如图所示，折射率为 1.41 的直角棱镜 ABC 置于空气中。B C A 60° 30° （1）一束光从 BC 面垂直射入后又会从棱镜___________（选填“AB”、“BC”或“AC”）射出。 （2）其射出方向与射入方向之间的夹角约为_______。（结果保留两位有效数字） 同步精练 一、选择题 1． 光从空气斜射入介质中，比值 = 常数，这个常数（ ） Comment by fj: C A．与介质无关 B．与入射角和折射角的大小有关 C．与入射角的大小无关 D．与入射角的正弦值成正比，与折射角的正弦值成反比 2． 一束单色光由空气传入水中，该单色光的（ ） Comment by fj: D A．速度变大 B．速度不变 C．频率变大 D．频率不变 3． 一束光从空气射向某介质，在界面上发生反射和折射现象的光路图如图所示，下列判断正确的是（ ） A．AO 为入射光，OB 为反射光，OC 为折射光 B．BO 为入射光，OC 为反射光，OA 为折射光 C．CO 为入射光，OB 为反射光，OA 为折射光 D．条件不足，无法确定 4． （多选）一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法正确的是（ ） Comment by jing fan: ABD A．光从真空射入介质后，频率不变，波长改变，光速改变 B．此介质的折射率等于 C．入射角大于 45° 时可能发生全反射现象 D．无论入射角多大都不可能发生全反射现象 5． 如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A = 30°，一束红光垂直于 AB 边射入，从 AC 边上的 D 点射出，其折射角为 60°，则玻璃对红光的折射率为（ ） Comment by fj: A 玻璃射入水中，会错选C，需要光路可逆 A． B． C． D． 6． 光在某种玻璃中的传播速度是 1.5×108 m/s，则光由该玻璃射入空气时，发生全反射的临界角 C 为（ ） Comment by fj: A A．30° B．45° C．60° D．90° 7． 【2023学年崇明一模】如图所示，一个半圆形的玻璃砖，其折射率 n。入射光 a 沿着玻璃砖半径射到直边上 O 点，分成两束光线 b 和 c，虚线为过 O 点的法线，则有（ ）α β γ O a b c A．n = sinγ/cosβ B．n = sinα/sinγ C．n = sinα/cosβ D．n = sinγ/sinβ 8． 某介质对空气的折射率为 1.414，一束光从介质射向空气，入射角为 60°，下列光路中正确的是（ ） Comment by fj: D 2008华师大拓展练习册11.2.1，0.66 60° A 60° B 60° C 60° D 9． 如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率较玻璃低的介质包覆。若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为 θ，则下列有关此光线传递方式的叙述正确的是（ ） Comment by fj: C 光纤 A．不论 θ 为何值，光线都不会发生全反射 B．不论 θ 为何值，光线都会发生全反射 C．θ 足够小时，光线才会发生全反射 D．θ 足够大时，光线才会发生全反射 二、填空题 10． 一束红光从空气射入某种上表面水平的透明介质（介质足够厚），入射角为 45°，折射角为 30°，则该介质的折射率为__________。若缓慢增大入射角，折射角将________（选填“增大”或“减小”），而且_________角的变化更快（选填“入射”或“折射”），折射光越来越_________（选填“强”或“弱”）。 Comment by fj: ，增大，入射，弱 11． 如图所示，一束光从空气斜射入某介质，入射光线与反射光线的夹角为 90°，折射光线与入射光线延长线的夹角 θ 为 15°，该介质的折射率 n = _______。O θ 12． 一个圆柱形筒，直径 d = 12 cm，高 H = 16 cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度 h = 9 cm。当筒中盛满液体时，人眼又恰能看到筒侧的最低点，则此液体的折射率为__________，光在此液体中的传播速度为________m/s。 Comment by fj: ，2.25×108 从水中射入空气，要使用光路可逆原理人眼 h H d 三、实验题 13． 小桂正在研究光折射时的特点。如图所示是一束光从空气射入水中时的光路，多次实验得到如下表数据： Comment by jing fan: 增大，不变，可逆的 入射角 15° 30° 45° 60° 折射角 11° 22° 33° 44° 分析表格数据可知： （1）光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）当光从空气垂直射到水面时，传播方向_________（选填“改变”或“不变”）。 （3）小桂让一束光沿着图中 BO 方向入射向水面时，发现光线沿着 OA 方向折射进入空气，这表明：光的折射现象中，光路是_________。 14． 【2010年福建高考】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所示。θ1 θ2 大头针 宽度 （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。 Comment by fanjing: n = ，大 2010学年福建理综19（1） 15． 【2019年天津高考】某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。 （1）【多选】下列哪些措施能够提高实验准确程度______。 Comment by fj: AD，D 2019年天津理综22（2） （A）选用两光学表面间距大的玻璃砖 （B）选用两光学表面平行的玻璃砖 （C）选用粗的大头针完成实验 （D）插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 （2）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______。 A B C D 16． 【2023上海调研卷】使光束斜射入一矩形玻璃砖，光束通过玻璃砖后各个单色光会分开并平行地从玻璃砖射出。为测定玻璃砖对某一单色光的折射率，将玻璃砖置于方格纸上，用插针法得到四个大头针 a、b、c、d 的位置如图所示。 Comment by jing fan: （1）略 （2）1.7（1.5 ~ 2.0 均可）） （1）画出入射光线、折射光线和出射光线； a b c d （2）由此得到玻璃砖对该单色光的折射率 n = ________。（保留 2 位有效数字） 第 2 课时 光的干涉 衍射 偏振 激光 一、光的干涉 1．产生条件 发生干涉的条件：两束光必须【频率相等】、振动方向相同、相位差恒定。发出这两束光的光源称为【相干光源】。 2．双缝干涉 光的干涉实验最早是英国物理学家【托马斯·杨】完成，这个实验称为杨氏双缝干涉实验。紫光与红光的条纹间距不同 白光干涉出现的彩色条纹，中央为白色 双缝干涉图样的特点： · 用单色光作为光源时，光屏上是【明暗相间，等间距】的条纹。红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。 · 用白光作为光源时，光屏上出现【彩色干涉条纹，中央明纹为白色】。 干涉条纹和光的波长之间的关系： 相邻明条纹中心间距或相邻暗条纹中心间距 Δx = λ 式中 d 为双缝间距，L 为光屏到双缝的距离，λ 为光的波长。 【例 1】 （多选）如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上出现明暗相间的光的干涉条纹，下列调整中可能使条纹间距保持不变的是（ ） Comment by fj: BD 2022学年徐汇区高二下调研8光屏 双缝 激光器 A．增大激光频率并减少光屏到双缝的距离 B．同时增大激光频率与光屏到双缝的距离 C．同时减小缝的宽度和光屏到双缝的距离 D．同时增大双缝间距与光屏到双缝的距离 3．薄膜干涉 Comment by fj: （1）表面，相干光，叠加 （2）油膜，水平 （3）平整度，平行，弯曲 （1）概念：光照射到薄膜上，从膜的两个表面分别反射形成相干光而互相叠加的干涉现象。 （2）事例：阳光下的油膜和肥皂膜变得五彩斑斓，且竖直肥皂膜上出现水平的彩色条纹。 标准样板 纸片 待测平面 膜的两个表面反射光 形成干涉条纹 肥皂膜上出现的彩色条纹 利用干涉检查平整度 （3）应用：可以用来检查镜面或者其他精密光学平面的平整度。如果待测平面非常平整，会出现平行条纹；如果待测平面不够平整，条纹就会出现弯曲。 【例 2】 如图，将肥皂膜所附着的金属椭圆线圈竖直放置，观察肥皂膜上产生的干涉条纹，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹______（选填“窄”或“宽”）。若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转 90°，则干涉条纹__________（选填“随同线圈旋转 90°”或“保持不变”）。 Comment by fj: 窄，保持不变 二、选必学生实验 4 用双缝干涉实验测量光的波长 实验装置如图所示。 激光器 双缝 光强分布 传感器 L 双缝间隔 d 已知，可通过测量光屏上的光强分布数据得到干涉条纹间距 Δx，测量双缝到传感器接收面的距离 L，根据 Δx = λ，可求得激光器发出的单色光的波长 λ = 【】。 【例 3】 某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度 d = 0.2 mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，则相邻两亮纹间的距离 Δx = ________mm。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离 L = 2 m，则该激光的波长 λ = ________m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 Comment by jing fan: 6.5，6.5×10−7，变小 三、光的衍射 当光在传播过程中遇到孔隙（或障碍物）后，偏离原来的直线运动方向绕过孔隙（或障碍物）继续传播的现象。 1．单缝衍射 类别 单缝衍射 双缝干涉 产生条件 孔隙或障碍物的尺寸比光的波长小或跟波长差不多。 两列相干光叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 亮度 中央明纹最亮，两侧变暗 各亮纹的亮度基本相同 相同点 都是波特有的现象，都能证明光是一种波 2．圆孔衍射 中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环。【圆孔越小，中央亮斑的直径越大】。圆孔衍射 3．圆盘衍射 相对于圆孔衍射图样，泊松亮斑较小。 【例 4】 （多选）下列属于光的衍射条纹的是（ ） Comment by fj: BCD 2022学年徐汇区高二下调研7 A．彩色肥皂膜 B．泊松亮斑 C．光经过针尖 D．X 光照射 DNA 分子 【例 5】 用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（ ） Comment by jing fan: D （A）此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性 （B）用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 （C）若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 （D）若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大 四、光的偏振自然光包含 一切振动方向的光 光屏 起偏器 检偏器 在垂直于光传播方向的平面内光波沿某一振动的现象。【偏振现象表明光是横波】。 偏振光：自然光经过起偏器后，在垂直于传播方向的平面内只沿某一方向振动的光，可以通过检偏器加以检验。 应用；照相机镜头上加装偏振滤光片、立体电影等。 【例 6】 如图所示，P 是一偏振片，P 的透振方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。一光束射向 P，该光束的振动方向与 P 的透振方向成 45° 角（用带有箭头的虚线表示）。从左向右看，顺时针旋转 P 半周，从另一侧观察到光束的亮度变化情况是（ ） Comment by fj: D A．先变亮，再变暗 B．先变亮，然后变暗，再变亮 C．先变暗，再变亮 D．先变暗，然后变亮，再变暗 五、激光 1．产生：激光是原子受激发辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。 2．特点：①单色性好，相干性好；③平行度好；②亮度高。 3．应用：光纤通信；激光测距；激光读写；激光加工；激光手术（亦称光刀手术）；激光武器。 【例 7】 （多选）关于激光的应用问题，下列说法中正确的是（ ） Comment by fj: AC 由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性，A 项错误。注意：课本P94正文说相干性，但P95思考2却说平行度，有争议 计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好，选项 B 错误。课本未提及 医疗中的激光“光刀”利用了激光的高亮度的特点，C 项正确。 激光测距利用的是激光的平行性 D 项错误。 A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息 B．计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的 C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 同步精练 一、选择题 1． 【多选】对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（ ） Comment by jing fan: BC A．不同颜色的光有可能发生干涉现象 B．不同颜色的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 2． 纵波不可能产生的现象是（ ） Comment by fj: A A．偏振现象 B．反射现象 C．折射现象 D．衍射现象 3． 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图（甲）所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如（乙）图所示，他改变的实验条件可能是（ ） Comment by fj: B A．减小光源到缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 4． 【2022年上海高考】在单缝衍射实验中，仅减小缝宽，光屏上演示条纹的（ ） A．间距变宽，光强增强 B．间距变窄，光强增强 C．间距变宽，光强减弱 D．间距变窄，光强减弱 5． 单色光分别入射到直径为 dA 和 dB 的圆孔，形成如图所示的图 A 和图 B，由图可知（ ） Comment by jing fan: A （A）A图是衍射图像，dA < dB （B）A图是干涉图像，dA > dB （C）B图是衍射图像，dA < dB （D）B图是干涉图像，dA > dB 6． 关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法错误的是（ ） Comment by jing fan: D （A）图甲检查工件的平整度利用光的干涉现象 （B）图乙医用内窥镜利用光的全反射现象 （C）图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野 （D）图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的 7． 一束红光经过狭缝在光屏上得到如图所示的图样，由此可知（ ） Comment by fj: C （A）该图样属于红光的干涉图样 （B）狭缝宽度必远大于红光波长 （C）光沿直线传播只是近似规律 （D）换用紫光照射，条纹间距变宽 8． 抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（ ） Comment by fj: D （A）这里应用的是光的干涉现象 （B）这里应用的是光的偏振现象 （C）如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 （D）如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细 9． 小明同学分别用红光和绿光借助光传感器（不改变单缝与双缝）做“双缝干涉实验”和“单缝衍射实验”，得到四幅图。其中是用红光做的单缝衍射的图像是（ ） Comment by jing fan: A A B C D 10． 【多选】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结论说法正确是（ ） Comment by jing fan: ACD （A）甲、乙是光的干涉图样 （B）丙、丁是光的干涉图样 （C）形成甲图样的光的波长比形成乙图样光的波长长 （D）形成丙图样的光的频率比形成丁图样光的频率低 11． 【多选】如图所示，a 是一偏振片，a 的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射 a 时能在 a 的另一侧观察到透射光（ ） Comment by fj: ABD 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． 如图，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，却看不到光亮，则（ ） Comment by fj: C A．电灯 S 发出的光是偏振光 B．偏振片 A 起检偏器的作用 C．以 SP 为轴将 A 转过 45°，可在 P 处看到光亮 D．将 B 沿 SP 向 A 平移至某位置时，可在 P 处看到光亮 13． 【多选】关于应用激光的事例中，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: ABD A．激光平行度好可以用于测距 B．激光能量十分集中，为治疗近视眼而研制的“激光刀”就利用了这个特点，有效地减少了细菌的感染 C．激光的亮度高，可以用于城市广场照明 D．激光的相干性好，可用于双缝干涉实验 14． 激光是一种电磁波，某种排版系统中激光频率为 4×1014 Hz，则该激光的波长为（ ） Comment by fj: C A．0.25 μm B．0.50 μm C．0.75 μm D．1.33×106 m 二、填空题 15． 用激光器发出的光照射一宽度可调的单缝，在缝后一定距离处设置一光屏，如图所示。调节单缝的宽度，在单缝由宽到窄的过程中，衍射现象________明显（选填“更加”或“更不”），观察到中央明条纹的宽度__________，亮度_________。（以上两格均选填“变大”、“变小”或“不变”）激光器 单缝屏 光屏 三、综合题 光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将光束投射过画着线路图的掩膜，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有光刻胶的硅片上，受到光线照射的部分可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的线路图。 Comment by jing fan: B 2.14×108，138 9×10−5，0.4 ， 16． 目前用的光刻机主要是以 DUV（深紫外线）作为光源，其波长为193 nm，更先进的光刻机使用的是波长为 13.5 nm的 EUV（极紫外线）作为光源。相较于 DUV，EUV（ ） A．在真空中的传播速度更大 B．频率更大 C．更易发生干涉 D．更易发生衍射 17． “浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液，从而减小曝光波长提高分辨率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为 1.40，当不加液体时入射光束的波长为 193 nm，加上液体后，光在液体中的传播速度变为_________m/s，波长变为_______nm。（答案均保留 3 位有效数字）掩膜 投影物镜 光刻胶 硅片 浸没液体 传统光刻 浸没式光刻 18． 用二氧化碳激光打在不断滴落的锡滴上可以产生 EUV 光。若激光器的耗电功率为 1×106 W，将电能转化为激光能量的效率为 2%，每秒产生 5×104 个脉冲，每个脉冲持续时间为 3×10−13 s，则每个脉冲的长度为________m，携带的能量为________J。锡滴 激光脉冲 19． 电子在回旋加速器中做匀速圆周运动时会沿切线方向发出“同步辐射光”，光的频率是电子圆周运动频率的 n 倍，这种光也可以成为光刻机的光源。设同步辐射光的频率为 f，电子质量为 m，电荷量为 e，则加速器中匀强磁场的磁感应强度 B = _________；若电子运动半径为 r，则它的速率 v = __________。 2 2 学科网（北京）股份有限公司 $$