第4章 光（易错46题9大考点）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光（易错46题9大考点） 一．光的折射定律（共8小题） 二．折射率的波长表达式和速度表达式（共3小题） 三．光的全反射现象（共6小题） 四．光的折射与全反射的综合问题（共11小题） 五．光的单缝衍射和小孔衍射（共2小题） 六．光发生明显衍射的条件（共3小题） 七．光的偏振现象及原理（共5小题） 八．偏振现象的应用（共2小题） 九．用双缝干涉测量光的波长（共6小题） 一．光的折射定律（共8小题） 1．（2023秋•兴庆区校级期末）在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体（　　） A．比物体所处的实际位置高 B．比物体所处的实际位置低 C．跟物体所处的实际位置一样高 D．以上三种情况都有可能 2．（2023秋•桃城区校级期末）一长方体鱼缸长为0.8m，高为0.6m，鱼缸内水面高度为0.48m，此时鱼缸正视图如图所示，其中P为右侧缸沿上的一点，Q为鱼缸底部左边上的一点。某同学从A点沿AP方向观察鱼缸底部的小石子，发现石子恰好位于Q处。将鱼缸水放掉之后，测得石子到Q点的距离为0.28m。已知A、P、Q所在的平面与鱼缸正视面平行，石子可视为质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。则水的折射率为（　　） A． B． C． D． 3．（2024春•金凤区校级期末）（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（　　） A．水的折射率为 B．水的折射率为 C．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60° 4．（2023秋•黔东南州期末）（多选）高速公路路标表面有一均匀透明介质球组成的“反光膜”，能把车灯射出的光逆向返回，使得夜晚路标在灯光的照射下特别亮。如图所示，介质球的半径为R，某单色光平行于直径DB从空气射入介质球，在球内经一次反射后，再次折射回空气时，出射光线恰好与入射光线平行，已知该单色光的入射点A到直径DB的距离为，下列说法正确的是（　　） A．该单色光从空气射入介质球时，射入角为60° B．介质球对单色光的折射率为 C．若仅改变该单色光的入射点，则出射光线一定与入射光线平行 D．仅增大该单色光的频率，可能没有光线射出介质球 5．（2023秋•南京期末）如图所示，一束光沿圆心方向从半圆形表面射入玻璃半球后从底面射出，入射光线与法线的夹角为30°，折射光线与法线的夹角为53°。已知光在真空中的速度为3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求： （1）这束光在此玻璃半球中的折射率。 （2）这束光在此玻璃半球中的传播速率。 6．（2023秋•宝安区期末）如图所示，某研究小组通过检测宝石颗粒的折射率以检验宝石的真伪。利用激光照射一长方体宝石。长方形ABCD为激光在宝石中的光路所在截面。入射光线PO从AB的中点O射入，从C点射出，PO与法线之间的夹角为θ1＝45°。AB＝2cm，。经查阅，该宝石的绝对折射率为2.4。 （1）请通过计算判断该宝石是否为伪造产品； （2）若该宝石AB边和CD边足够长，入射光线PO与法线之间的夹角调整为60°，请问折射光线OP′能否透过CD界面？ 7．（2023秋•鄠邑区期末）当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射后，便形成了彩虹。如图所示，一束单色光以入射角α＝45°射入空气中的球形水滴，折射出两条光线1、2（只考虑光在水滴内的第一次反射），已知入射光线与出射光线2之间的偏向角φ＝150°。求： （1）水滴对单色光的折射率n； （2）出射光线1、2的夹角θ。 8．（2023秋•海安市期末）如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，一束光从A点恰能照到桶底边缘的B点；当桶内油的深度为时，光线沿AB方向射入，恰好照到桶底上的C点，C、B两点相距，真空中的光速为c。求： （1）油的折射率n； （2）到达C点的光线在油中传播的时间t。 二．折射率的波长表达式和速度表达式（共3小题） 9．（2023秋•鞍山期末）某同学利用如图甲所示玻璃制成的实心“水晶球”模拟彩虹的形成，该同学让一细束复色光从P点射入水晶球，最后分成a、b两束单色光从水晶球射出，光路图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．彩虹的形成是光的干涉现象 B．“水晶球”对a光的折射率比b光的大 C．在“水晶球”中，a光的传播速度比b光的大 D．遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显的衍射现象 10．（2023秋•辽阳期末）如图所示，一束复色光以45°的入射角照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射后从玻璃砖上表面折射出两条平行光线a、b，关于a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率较小 B．a光在玻璃砖中的速度比b光快 C．b光在玻璃砖中的波长比a光短 D．b光先从玻璃砖上表面射出 11．（2023秋•重庆期末）（多选）如图所示，在第十四届中国航展上空，歼﹣20穿云破雾、呈现了驾“七彩祥云”的壮观景象。因为飞机的发动机喷出高温尾流会使得飞机周围的空气经过机翼后膨胀降温，在飞机表面形成一层水雾。阳光照射到水雾上，由于不同颜色的光折射率不同，就会形成七彩光芒。如图所示，将原理简化并作出光路图。已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是（　　） A．a光在水雾半球中的传播时间为 B．a光在水雾半球中的传播时间为 C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变长 D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大 三．光的全反射现象（共6小题） 12．（2024春•仓山区校级期末）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　） A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 13．（2023秋•长沙期末）一束只含两种频率的光，照射到底面有涂层的平行均匀玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．增大从空气到玻璃的入射角（90°之内），a、b光可能在玻璃内上表面发生全反射 B．用同一装置进行单色光双缝干涉实验，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距 C．a光的频率小于b光的频率 D．当从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 14．（2024春•海淀区期末）某种手机防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，如图所示，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（　　） A．防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 B．其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可视角度θ越小 C．可视角度θ与屏障高度d无关 D．从上往下看，看到的图像比发光像素单元位置低 15．（2024春•深圳期末）（多选）篆刻书法艺术家邓散木先生为毛泽东主席篆刻的龙钮大印，陈列于韶山毛泽东同志纪念馆。如图所示，两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，龙钮大印置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有（　　） A．此现象体现了光的全反射原理 B．基座上部玻璃棱柱折射率 C．光从玻璃进入空气，波长变长 D．光从玻璃进入空气，波速变小 16．（2023秋•甘肃期末）如图所示，一束截面为圆形（半径R）的平行单色光垂直射向一玻璃半球的面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D＝4R，玻璃对该单色光的折射率为。不考虑光的干涉和衍射，试求圆形亮区的面积。 17．（2023秋•海门区期末）如图所示，取一个半径为r＝4cm的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h＝4cm，在液面上方恰好看不到大头针。 （1）求该液体的折射率n； （2）在软木塞圆心的正上方h1＝4cm处有一点光源，求该光源照亮容器底面的阴影面积S。已知液面的高度H＝4cm。 四．光的折射与全反射的综合问题（共11小题） 18．（2023秋•市南区校级期末）在测量某玻璃砖的折射率实验中，正确操作后在纸上作出了如图所示的光路图，玻璃砖上下两边平行，虚线AC为过C点的法线，入射光线从O点射入，其延长线交AC于B点，测得OB的长度为2cm，OC的长度为2.5cm。已知光在真空中的传播速度为c＝3×108m/s。下列说法错误的是（　　） A．增大入射角，光线可能在下表面发生全反射 B．光线在玻璃砖内传播的速率为2.4×108m/s C．入射角越大，光线通过玻璃砖的时间越长 D．入射角改变，光线的侧移量（即图中的Δx）也改变 19．（2024春•仓山区校级期末）如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S＝2πRℎ（如图乙，其中R为球的半径，ℎ为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n＝1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（　　） A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为 B．整个半球面透光的面积为 C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射 D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大 20．（2024春•东城区期末）光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为r、长为L（L≫r）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角θ0从轴心射入后分为a、b两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对a光的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　） A．a光为绿光，b光为红光 B．该玻璃材料对b光的折射率小于n C．若a光恰好发生全反射，则a光在该玻璃丝中的传播时间t＝ D．若n＜，则a光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射 21．（2023秋•南昌县校级期末）（多选）如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图，玻璃圆柱体的半径为2R，空心部分是半径为R的圆，两圆同心。一束单色光（平行于截面）从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中，光束经折射后恰好与内圆面相切于B点，已知该玻璃材料对此单色光的折射率为。欲使该光束从A点入射后，恰好在内圆面上发生全反射，入射角为i′。则（　　） A．i＝60° B．i＝45° C．i′＝45° D．i′＝30° 22．（2024春•南宁期末）（多选）如图，将一半径为R的半球形玻璃砖放置在水平面，以球心O为原点建立一维坐标系Oy，Oy与水平面垂直，MN为玻璃砖直径。一束半径为R的光束沿垂直水平面射向玻璃砖，光束中心与玻璃砖球心O重合。距离球心O为0.5R的光线从半球面上的P点射出后与y轴相交于Q点，光线PQ与y轴的夹角为15°，不考虑光线在玻璃砖中的反射。下列说法正确的是（　　） A．沿球心O入射的光线在玻璃砖中传播的速度不变 B．该玻璃砖的折射率 C．半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为πR2 D．半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为 23．（2024春•长沙期末）（多选）如图是由折射率的材料制作的光学器件的切面图，内侧是O以为圆心，R为半径的半圆，外侧为矩形，其中BC＝2R。一束单色光从BC的中点O1射入器件，入射角为α，满足，光线进一步射到内侧圆面时恰好发生全反射，不计光线在器件内的多次反射，已知光在真空中的速度为c。则（　　） A．光线在O1折射后的折射角为β＝30° B．光在器件中的传播速度 C．光在器件中传播的时间 D．内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线恰好垂直 24．（2024春•重庆期末）（多选）如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面一侧是半径为R的四分之一圆弧，其余两侧为直面AC与BC，且AC＝BC＝R。该部件独特的性能是放在O点的光源发出的光线，在圆弧AB上有三分之二最终能从AC、BC面射出，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．该透明光学部件的全反射临界角为30° B．该透明光学部件的折射率为 C．光线透过该部件最长时间为 D．该透明光学部件AC边不透光长度为 25．（2023秋•绵阳期末）如图所示为一等腰直角棱镜截面图，一束单色光从直角边AB上的D点以入射角θ＝60°入射，已知棱镜折射率为，AB边长为L，AD距离为，光在真空中的传播速度为c。不考虑被AC、BC内表面第二次反射后的光线。求： （1）单色光从D点到AC面的传播时间； （2）单色光射到BC面时的入射角。 26．（2023秋•未央区校级期末）“天宫课堂”逐渐成为中国太空科普的国家品牌。某同学观看太空水球光学实验后，想研究光在水球中的传播情况，于是找到一块横截面如图所示的半圆柱形玻璃砖模拟光的传播，半圆的半径为R，O为圆心。入射光线PQ以∠AQP＝30°的方向射入玻璃砖，入射点Q到圆心O的距离为，光线恰好从玻璃砖圆弧AB的中点E射出。 （1）求玻璃砖的折射率； （2）现使光线PQ向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出。（不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光） 27．（2023秋•江阴市校级期末）如图所示为半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠后剩余的球冠。一束半径的圆形光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知玻璃的折射率，光在真空中的传播速度为c，球冠（不含底面）的表面积公式为S＝2πRh，R为球的半径，h为球冠的高度。不考虑光在球冠内的反射。求： （1）光束正中间的光线通过球冠的时间； （2）能发光的球面的面积。 28．（2023秋•泰安期末）如图所示，一圆柱状玻璃砖，其横截面为半径为R的四分之一圆面，放在水平面MN上，圆心在O点。一列与OA面等高的平行光束沿水平方向垂直射向OA面，该光束通过玻璃砖后在水平面MN上留下照亮区域，在玻璃砖左侧竖直放置一高为的遮光板，恰能使水平面BN部分不被照亮，不考虑光在OA、OB面的反射，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）现把遮光板撤去，从OA的中点射入的一束光线，在MN上的P处留下一个光点，P点到O点的距离是多少？ 五．光的单缝衍射和小孔衍射（共2小题） 29．（2023秋•莱西市期末）如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时，利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是（　　） A．甲发生的是干涉现象，乙发生的是衍射现象 B．无论发生甲、乙哪种现象，当只减小单缝宽度时，两现象条纹间距均变大 C．当所用光线由红光变成蓝光时，甲现象条纹间距变大，乙现象条纹间距减小 D．发生甲现象时，说明光没有沿直线传播 30．（2024春•通州区期末）如图所示，挡板上有两条方向竖直、距离很近的狭缝，当用单色光垂直照射双缝时，与挡板平行的光屏上出现图①所示的条纹。下列说法正确的是（） A．若将其中任意一条狭缝挡住，光屏上的条纹将由图样①变为图样② B．若增大两狭缝之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样③ C．若改用频率更大的单色光，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④ D．若增大挡板与光屏之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④ 六．光发生明显衍射的条件（共3小题） 31．（2023秋•包河区校级期末）如图所示，是用频率不同的单色光a、b射入水球对应的光路图，下列说法中正确的是（　　） A．a光更容易发生明显的衍射现象 B．单色光a在水中的传播速度比b光快 C．a光的频率大于b光的频率 D．利用同一个双缝干涉装置，a光得到的干涉条纹间距大于b光 32．（2024春•辽宁期末）有时我们能观察到日晕现象，如图甲所示，日晕是当太阳光线在卷层云中的冰晶折射时而产生的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 C．分别用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较窄 D．b光比a光更容易发生明显衍射现象 33．（2024春•海口期末）（多选）如图，两束单色光以相同的入射角从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°。下列说法正确的是（　　） A．玻璃对a光折射率为 B．在相同介质中，a光的速度比b光的速度小 C．用同一装置对a光和b光分别进行单缝衍射实验，b光的中央亮纹更宽 D．用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到条纹间距较小 七．光的偏振现象及原理（共5小题） 34．（2023秋•莱西市期末）下列有关甲、乙、丙、丁四种物理现象说法正确的是（　　） A．甲图中弹簧振子上下做等幅振动 B．乙图中闭合开关S的瞬间，A1、A2两灯马上亮起 C．丙图中此时刻LC振荡回路中的电流等于零 D．丁图中电场和磁场垂直，并和传播方向垂直，故电磁波是横波，且有偏振性 35．（2023秋•鼓楼区校级期末）下列关于光的说法合理的是（　　） A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 B．图乙是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑” C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波 D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2（S1、S2到S等距）的路程差是半波长的偶数倍，则P1处是亮纹中心 36．（2023秋•郫都区校级期末）（多选）关于光现象及其应用，下列说法正确的有（　　） A．海市蜃楼是由光在不均匀介质中发生光的折射和全反射造成的 B．光的衍射现象说明光具有粒子性，全息照相主要是利用了光的衍射现象 C．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象 D．光的偏振现象说明光是横波 E．交通信号灯采用的红黄绿三种色光中，红光波长最短，最不易发生明显衍射 37．（2024春•朝阳区校级期末）（多选）关于以下四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是一束单色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定小于b光束在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i从0°增大到90°（不包括90°）过程中，始终有光线从bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离L，相邻两条亮条纹间的距离Δx将减小 D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 38．（2024春•仓山区校级期末）（多选）对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（ ） A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环 B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出 C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波 八．偏振现象的应用（共2小题） 39．（2023秋•未央区校级期末）以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　） A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大 B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离Δx增大 C．图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小 D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上光的亮度保持不变 40．（2023秋•东安区校级期末）关于下列四幅图的说法中，正确的是（　　） A．甲图中，手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅，这属于受迫振动现象 B．图乙中，表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 C．图丙中，频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显 D．图丁中，在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，该眼镜的工作原理是光的干涉 九．用双缝干涉测量光的波长（共6小题） 41．（2023秋•淄博期末）小齐同学利用光的双缝干涉原理测量液体的折射率。方法是将待测液体填充到特制透明容器中（容器未画出，不考虑器壁对光的影响），放置在双缝与光屏之间（之前为空气），如图所示。测量填充前的相邻两条亮条纹中心间距x1和填充后的相邻两条亮条纹中心间距x2，然后可以计算出该液体的折射率。已知常见的液体折射率如表所示，某次实验测得x1＝0.75mmx2＝0.55mm，则该液体为（　　） 介质 水 酒精 煤油 花生油 折射率 1.33 1.36 1.45 1.47 A．水 B．酒精 C．煤油 D．花生油 42．（2024春•秦淮区校级期末）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为Δx，下列说法正确的是（　　） A．中央亮纹最亮最宽 B．测得单色光的波长 C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变 D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 43．（2023秋•泰安期末）如图甲所示是用双缝干涉测量光的波长实验的装置。实验中： （1）已知测量头主尺是毫米刻度尺，游标尺上有50个等分刻度。一同学转动手轮使分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的示数为1.14mm；接着继续同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，为 　 　mm。已知双缝间距d＝2.00×10﹣4m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L＝0.900m，所测光的波长λ＝ 　 　nm。（保留三位有效数字） （2）该实验为减小误差，并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列各项采用了类似方法的有 　 　。 A.螺旋测微器将螺距通过螺母上的圆周放大，测量出了微小距离 B.卡文迪什在扭秤实验中把万有引力的效果放大，测量出了万有引力常数 C.《用单摆测重力加速度》的实验中单摆周期的测量 D.《用油膜法估测油酸分子的大小》实验用滴定法测量1滴油酸酒精溶液体积 44．（2023秋•东安区校级期末）现用如图1所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互 　 　放置；（选填“垂直”或“平行”） （2）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有 　 　； A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量 C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 （3）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图2所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长λ＝ 　 　； （4）若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 　 　（填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度 　 　（填“变大”“变小”或“不变”）。 45．（2023秋•龙岗区校级期末）如图1所示：某同学对该实验装置进行调节并观察实验现象： （1）图2中甲、乙图是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是 　 　。（选填“甲”或者“乙”） （2）在实验中，仅将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变 　 　。（选填“宽”或者“窄”） （3）某次实验，当分划板的中心刻线对准某亮条纹的中心如图3所示，则螺旋测微计读数为 　 　mm。 46．（2023秋•江阴市校级期末）小明同学在实验室进行了光的波长与折射率的测定实验。 波长的测定：利用如图1所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）关于本实验下列说法正确的是 　 　。 A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致 B．若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动 C．若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图3所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx时，波长的测量值大于实际值 （2）某次测量时，选用的双缝的间距为0.4mm，测得屏与双缝间的距离为0.5m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则所测单色光的波长为 　 　nm。 （3）小明在进行折射率测定后，在网上查找到了如下的资料：常规材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足（此时折射角取负值）。请你推测该材料对于电磁波的折射率n＝﹣1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 　 　。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 光（易错46题9大考点） 一．光的折射定律（共8小题） 二．折射率的波长表达式和速度表达式（共3小题） 三．光的全反射现象（共6小题） 四．光的折射与全反射的综合问题（共11小题） 五．光的单缝衍射和小孔衍射（共2小题） 六．光发生明显衍射的条件（共3小题） 七．光的偏振现象及原理（共5小题） 八．偏振现象的应用（共2小题） 九．用双缝干涉测量光的波长（共6小题） 一．光的折射定律（共8小题） 1．（2023秋•兴庆区校级期末）在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体（　　） A．比物体所处的实际位置高 B．比物体所处的实际位置低 C．跟物体所处的实际位置一样高 D．以上三种情况都有可能 【答案】A 【解答】解：物体反射的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看见岸上的物体，实际是变高了的物体的虚像。 故选：A。 2．（2023秋•桃城区校级期末）一长方体鱼缸长为0.8m，高为0.6m，鱼缸内水面高度为0.48m，此时鱼缸正视图如图所示，其中P为右侧缸沿上的一点，Q为鱼缸底部左边上的一点。某同学从A点沿AP方向观察鱼缸底部的小石子，发现石子恰好位于Q处。将鱼缸水放掉之后，测得石子到Q点的距离为0.28m。已知A、P、Q所在的平面与鱼缸正视面平行，石子可视为质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。则水的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：光路图如图所示： 由几何关系得：，θ＝53° tanr＝＝，r＝37° 由折射定律得：＝，故A正确，BCD错误。 故选：A。 3．（2024春•金凤区校级期末）（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（　　） A．水的折射率为 B．水的折射率为 C．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60° 【答案】BC 【解答】解：AB、他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，由此可知当α＝41°时激光恰好能发生全反射，根据全反射的临界公式可得： 解得：n＝，故B正确，A错误； CD、当他以α＝60°向水面发射激光时，根据几何关系可知，此时的入射角i为30°，根据折射定律可得： 由此可知，折射角r大于30°，因此岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，故C正确，D错误； 故选：BC。 4．（2023秋•黔东南州期末）（多选）高速公路路标表面有一均匀透明介质球组成的“反光膜”，能把车灯射出的光逆向返回，使得夜晚路标在灯光的照射下特别亮。如图所示，介质球的半径为R，某单色光平行于直径DB从空气射入介质球，在球内经一次反射后，再次折射回空气时，出射光线恰好与入射光线平行，已知该单色光的入射点A到直径DB的距离为，下列说法正确的是（　　） A．该单色光从空气射入介质球时，射入角为60° B．介质球对单色光的折射率为 C．若仅改变该单色光的入射点，则出射光线一定与入射光线平行 D．仅增大该单色光的频率，可能没有光线射出介质球 【答案】AB 【解答】解：AB．光路图，如图所示： 设该单色光的入射角为i，折射角为γ，根据题意结合几何关系有：，代入数据解得：i＝60° 由几何关系可知r＝θ，则i＝2γ＝60°，解得r＝30° 由折射定律有 代入数据解得，故AB正确； C．在同一过球心的截面内，只有沿直径和直径两侧对称的两条，共三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行，故C错误； D．根据，所以全反射临界角大于30°，增大单色光的频率，根据折射率与入射光的频率的关系可知入射光射入球体后，其折射角变小，由光路可逆可知，则在介质右侧发生的反射不是全反射，即会有光线射出介质球，故D错误。 故选：AB。 5．（2023秋•南京期末）如图所示，一束光沿圆心方向从半圆形表面射入玻璃半球后从底面射出，入射光线与法线的夹角为30°，折射光线与法线的夹角为53°。已知光在真空中的速度为3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求： （1）这束光在此玻璃半球中的折射率。 （2）这束光在此玻璃半球中的传播速率。 【答案】（1）这束光在此玻璃半球中的折射率为1.6。 （2）这束光在此玻璃半球中的传播速率为1.875×108m/s。 【解答】解：（1）由题意，入射角为i＝30°，折射角为r＝53° 由折射定律n＝可知 ＝1.6 （2）由折射率与光在介质中的速率关系式 解得 v＝1.875×108m/s 答：（1）这束光在此玻璃半球中的折射率为1.6。 （2）这束光在此玻璃半球中的传播速率为1.875×108m/s。 6．（2023秋•宝安区期末）如图所示，某研究小组通过检测宝石颗粒的折射率以检验宝石的真伪。利用激光照射一长方体宝石。长方形ABCD为激光在宝石中的光路所在截面。入射光线PO从AB的中点O射入，从C点射出，PO与法线之间的夹角为θ1＝45°。AB＝2cm，。经查阅，该宝石的绝对折射率为2.4。 （1）请通过计算判断该宝石是否为伪造产品； （2）若该宝石AB边和CD边足够长，入射光线PO与法线之间的夹角调整为60°，请问折射光线OP′能否透过CD界面？ 【答案】（1）通过计算判断该宝石是伪造产品； （2）若该宝石AB边和CD边足够长，入射光线PO与法线之间的夹角调整为60°，折射光线OP′能透过CD界面。 【解答】解：（1）由几何关系可知，，所以在AB面上的折射角：θ2＝30° 根据折射定律有： 代入数据解得： 由题意真宝石折射率为2.4，因此是伪造产品 （2）当OP光线与法线的夹角θ1＝60°时，经界面AB折射后，射到CD边M点假设可以从CD边射出，折射定律： 又根据几何关系θ2＝θ3 根据上述公式可得：θ4＝θ1＝60°＜90° 因此可以透过CD边界 答：（1）通过计算判断该宝石是伪造产品； （2）若该宝石AB边和CD边足够长，入射光线PO与法线之间的夹角调整为60°，折射光线OP′能透过CD界面。 7．（2023秋•鄠邑区期末）当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射后，便形成了彩虹。如图所示，一束单色光以入射角α＝45°射入空气中的球形水滴，折射出两条光线1、2（只考虑光在水滴内的第一次反射），已知入射光线与出射光线2之间的偏向角φ＝150°。求： （1）水滴对单色光的折射率n； （2）出射光线1、2的夹角θ。 【答案】（1）水滴对单色光的折射率为；（2）出射光线1、2的夹角为120°。 【解答】解：（1）由题意可知，根据几何关系可得，第一次折射的折射角为， 根据折射率的定义式有， （2）出射光线1、2的夹角 θ＝180°﹣45°﹣15°＝120° 答：（1）水滴对单色光的折射率为；（2）出射光线1、2的夹角为120°。 8．（2023秋•海安市期末）如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，一束光从A点恰能照到桶底边缘的B点；当桶内油的深度为时，光线沿AB方向射入，恰好照到桶底上的C点，C、B两点相距，真空中的光速为c。求： （1）油的折射率n； （2）到达C点的光线在油中传播的时间t。 【答案】（1）油的折射率n为； （2）到达C点的光线在油中传播的时间t为。 【解答】解：（1）光路如所示： 由题意知，底面直径与桶高相等，所以图中角r＝45°，角i 可以计算出sini＝ 所以油的折射率n＝ （2）根据n＝可得所以光在油中的速度v＝ 根据几何关系可得光程s＝＝ 光在油中传播的时间t＝ 联立解得： 答：（1）油的折射率n为； （2）到达C点的光线在油中传播的时间t为。 二．折射率的波长表达式和速度表达式（共3小题） 9．（2023秋•鞍山期末）某同学利用如图甲所示玻璃制成的实心“水晶球”模拟彩虹的形成，该同学让一细束复色光从P点射入水晶球，最后分成a、b两束单色光从水晶球射出，光路图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．彩虹的形成是光的干涉现象 B．“水晶球”对a光的折射率比b光的大 C．在“水晶球”中，a光的传播速度比b光的大 D．遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显的衍射现象 【答案】B 【解答】解：A、彩虹的形成是光的折射现象，故A错误； B、在P点，a、b两束单色光的入射角相同，a光的偏折程度大，由可知，“水晶球”对a光的折射率比b光的大，故B正确； C、“水晶球”对a光的折射率比b光的大，由可知，在“水晶球”中，a光的传播速度比b光的小，故C错误； D、“水晶球”对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光大，由c＝λf知b光的波长比a光的长，遇到同样的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射，故D错误。 故选：B。 10．（2023秋•辽阳期末）如图所示，一束复色光以45°的入射角照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射后从玻璃砖上表面折射出两条平行光线a、b，关于a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率较小 B．a光在玻璃砖中的速度比b光快 C．b光在玻璃砖中的波长比a光短 D．b光先从玻璃砖上表面射出 【答案】D 【解答】解：A、由题图作出光路图，如图所示。 由折射定律有 na＝，nb＝ 因θ＜α，可知玻璃砖对a光的折射率比b光的大，由于折射率越大，光的频率越大，则a光的频率比b光的大，故A错误； B、根据v＝，可知，折射率越大，光在介质中传播的速度越小，即知a光在玻璃砖中的速度比b光慢，故B错误； C、根据v＝λν可知，a光的频率比b光大，a光在玻璃砖中的速度比b光慢，则b光在玻璃砖中的波长比a光长，故C错误； D、设玻璃砖的厚度为d，光线进入玻璃砖后的折射角为γ，则光在玻璃砖中传播的时间为t＝＝＝ 根据上述光路图可知 0＜γ＜45° 可知2θ＜2α＜90° 则有sin2θ＜sin2α＜1 则有ta＞tb，则b光先从玻璃砖上表面射出，故D正确。 故选：D。 11．（2023秋•重庆期末）（多选）如图所示，在第十四届中国航展上空，歼﹣20穿云破雾、呈现了驾“七彩祥云”的壮观景象。因为飞机的发动机喷出高温尾流会使得飞机周围的空气经过机翼后膨胀降温，在飞机表面形成一层水雾。阳光照射到水雾上，由于不同颜色的光折射率不同，就会形成七彩光芒。如图所示，将原理简化并作出光路图。已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是（　　） A．a光在水雾半球中的传播时间为 B．a光在水雾半球中的传播时间为 C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变长 D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大 【答案】AC 【解答】解：AB．设入射角为θ，对于b光，由折射定律可知，nb＝＝，解得sinθ＝0.5，即θ＝30° 对于a光，由折射定律可知，na＝，解得na＝，即a光的折射率为 假设a光在水雾半球中传播的速度为va，则va＝ 所以a光在水雾半球中的传播时间为t＝ 解得t＝，故A正确，B错误； C．b光从水雾半球进入空气速度变快，根据λ＝，光的频率不变，则波长变长，故C正确； D．根据v＝，可知在水雾半球中a光的速度比b光的速度小，故D错误。 故选：AC。 三．光的全反射现象（共6小题） 12．（2024春•仓山区校级期末）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　） A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 【答案】B 【解答】解：A、在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，则绿光的偏折程度更大，根据题意可知，绿光比红光更靠近P点，故A错误； B、红光的折射率小于绿光的折射率，根据全反射的临界角公式可知，θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失，故B正确； C、全反射现象只能发生在由光密介质射入光疏介质的时候发生，所以入射光不可能在MN面发生全反射，故C错误； D、根据折射定律可知，，θ逐渐减小，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误； 故选：B。 13．（2023秋•长沙期末）一束只含两种频率的光，照射到底面有涂层的平行均匀玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．增大从空气到玻璃的入射角（90°之内），a、b光可能在玻璃内上表面发生全反射 B．用同一装置进行单色光双缝干涉实验，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距 C．a光的频率小于b光的频率 D．当从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 【答案】D 【解答】解：A、因为a、b两光束在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，由光路可逆性原理可知，光一定能射出，不会发生全反射，故A错误； BC、根据光路图，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，即na＞nb，折射率大的频率大，故fa＞fb，根据c＝λf，可知a 光波长短，根据双缝干涉条纹间距公式 Δx＝，可知a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故B、C错误； D、根据临界角与折射率的关系sinc＝，由于a光的折射率较大，所以a光的临界角较小，故D正确。 故选：D。 14．（2024春•海淀区期末）某种手机防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，如图所示，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（　　） A．防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 B．其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可视角度θ越小 C．可视角度θ与屏障高度d无关 D．从上往下看，看到的图像比发光像素单元位置低 【答案】B 【解答】解：A、防窥屏实现防窥效果的原理是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，能射出到空气中的光其入射角都小于临界角，没有发生全反射，故A错误； B、透明介质的折射率越小，则在空气中的折射角越小，则由几何关系可知，可视角度θ越小，故B正确； C、由图可知，屏障的高度d越大，光线射到界面的入射角越小，则在空气中的折射角越小，则可视角度θ越小，故C错误； D、根据光路可逆，可知从上往下观察手机屏幕，看到的图像比发光像素单元位置高，故D错误。 故选：B。 15．（2024春•深圳期末）（多选）篆刻书法艺术家邓散木先生为毛泽东主席篆刻的龙钮大印，陈列于韶山毛泽东同志纪念馆。如图所示，两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，龙钮大印置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有（　　） A．此现象体现了光的全反射原理 B．基座上部玻璃棱柱折射率 C．光从玻璃进入空气，波长变长 D．光从玻璃进入空气，波速变小 【答案】AC 【解答】解：A．印章反射的光在上侧等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边发生了全反射，从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章，即此现象体现了光的全反射原理，故A正确； B．根据几何关系可知，图中入射光在等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边的入射角为45°，则临界角 C＜45° 由于 解得 故B错误； CD．根据折射率与光速的关系有 光从玻璃进入空气，频率不变，传播速度变大，由于 v＝λf 可知，波长变长，故C正确，D错误。 故选：AC。 16．（2023秋•甘肃期末）如图所示，一束截面为圆形（半径R）的平行单色光垂直射向一玻璃半球的面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D＝4R，玻璃对该单色光的折射率为。不考虑光的干涉和衍射，试求圆形亮区的面积。 【答案】圆形亮区的面积为2（9﹣4）πR2。 【解答】解：如图所示，该单色光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点F到亮区中心E的距离r就是所求圆的半径 设该光临界角为C，由全反射的知识 可得 C＝45° 又因，由几何知识得 所以圆形亮区的面积 答：圆形亮区的面积为2（9﹣4）πR2。 17．（2023秋•海门区期末）如图所示，取一个半径为r＝4cm的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h＝4cm，在液面上方恰好看不到大头针。 （1）求该液体的折射率n； （2）在软木塞圆心的正上方h1＝4cm处有一点光源，求该光源照亮容器底面的阴影面积S。已知液面的高度H＝4cm。 【答案】（1）求该液体的折射率n为； （2）该光源照亮容器底面的阴影面积S等于64πcm2。 【解答】解：（1）观察者在水面上各个方向都刚好看不到水下的大头针，说明由大针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射，由题意作出光路图如图所示 这时入射角等于临界角C，由几何关系可得 sinC＝ 又sinC＝ 由以上两式解得水的折射率为n＝ 代入数据可得：n＝ （2）从光源发出的光线射到软木塞右侧边缘时，设入射角为α，折射角为β， sinα＝＝ sinβ＝＝ 根据折射率公式：n＝ 由以上各式解得：x＝4cm 照亮底面圆的半径为x+r＝8cm 面积为64πcm2 答：（1）求该液体的折射率n为； （2）该光源照亮容器底面的阴影面积S等于64πcm2。 四．光的折射与全反射的综合问题（共11小题） 18．（2023秋•市南区校级期末）在测量某玻璃砖的折射率实验中，正确操作后在纸上作出了如图所示的光路图，玻璃砖上下两边平行，虚线AC为过C点的法线，入射光线从O点射入，其延长线交AC于B点，测得OB的长度为2cm，OC的长度为2.5cm。已知光在真空中的传播速度为c＝3×108m/s。下列说法错误的是（　　） A．增大入射角，光线可能在下表面发生全反射 B．光线在玻璃砖内传播的速率为2.4×108m/s C．入射角越大，光线通过玻璃砖的时间越长 D．入射角改变，光线的侧移量（即图中的Δx）也改变 【答案】A 【解答】解：A、根据平行玻璃砖的光学特性可知，入射光线与出射光线平行。入射光线在上表面的入射角小于90°，由折射定律可知，则折射角小于全反射临界角，而折射光线在下表面的入射角等于在上表面的入射角，则折射光线在下表面的入射角小于全反射临界角，所以折射光线不可能在下表面发生全反射，故A错误； B、设OA＝d，根据几何关系可得 又由折射定律有 联立解得光线在玻璃砖内传播的速率为 v＝2.4×108m/s，故B正确； C、入射角越大，折射光线在玻璃中的长度越长，通过玻璃砖的时间越长，故C正确； D、可以考虑极限情况，当光线垂直入射时，侧移量是0，入射角增加，开始有侧移量，说明入射角改变，光线的侧移量（即图中的Δx）也改变，故D正确。 本题选错误的，故选：A。 19．（2024春•仓山区校级期末）如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圆底面）的表面积为S＝2πRℎ（如图乙，其中R为球的半径，ℎ为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n＝1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是（　　） A．从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为 B．整个半球面透光的面积为 C．所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射 D．若将入射光由红光换成紫光，则半球面透光的面积增大 【答案】A 【解答】解：A．由光学知识有 ， 解得 C＝53° 由题意得从半球面射出的光中，最短路径时刚好发生全反射，最短路径 L＝0.6R 在玻璃内的传播时间最短为 故A正确； B．整个半球面透光的面积为 故B错误； C．发生全反射的光与射入到半球底面的光比例为 即所有射入到半球底面的光，有的会发生全反射，故C错误； D．若将入射光由红光换成紫光，折射率变大，临界角变小，则半球面透光的面积减小，故D错误。 故选：A。 20．（2024春•东城区期末）光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为r、长为L（L≫r）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角θ0从轴心射入后分为a、b两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对a光的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　） A．a光为绿光，b光为红光 B．该玻璃材料对b光的折射率小于n C．若a光恰好发生全反射，则a光在该玻璃丝中的传播时间t＝ D．若n＜，则a光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射 【答案】C 【解答】解：AB、设折射角为α，根据折射定律有：n＝，由于a光的折射角大于b光的折射角，因此内芯材料对b光的折射率大于对a的折射率n，频率越大，折射率越大，则a为红光，b为绿光，故AB错误； C、根据速度与折射率的关系有：n＝ 根据几何关系可知光程为s＝ a光在该玻璃丝中的传播时间t＝ 其中n＝ 解得t＝ 故C正确； D、光线a的临界角为C，如图 由于sinC＝ 随着入射角θ0逐渐增大，光线a与边界间的夹角逐渐减小，恰好达到临界角时，根据几何关系C+α＝ 而n＝ 整理得sinθ0＝ 此时开始有光从纤维侧壁射出。故D错误； 故选：C。 21．（2023秋•南昌县校级期末）（多选）如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图，玻璃圆柱体的半径为2R，空心部分是半径为R的圆，两圆同心。一束单色光（平行于截面）从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中，光束经折射后恰好与内圆面相切于B点，已知该玻璃材料对此单色光的折射率为。欲使该光束从A点入射后，恰好在内圆面上发生全反射，入射角为i′。则（　　） A．i＝60° B．i＝45° C．i′＝45° D．i′＝30° 【答案】BD 【解答】解：AB、光束经折射后恰好与内圆面相切于B点时，设光线在A点的折射角为r，画出光路图，如图所示。 由几何关系有 根据折射定律有 解得 i＝45°，故A错误，B正确； CD、设在A点的入射角为i′时，光束经折射后到达内圆面上的C点，并在C点发生全反射，则光束在内球面上的入射角∠ACD恰等于临界角θ，如图所示 解得 ∠ACD＝θ＝45° 根据正弦定理 解得 根据折射定律有 解得 i′＝30°，故C错误，D正确。 故选：BD。 22．（2024春•南宁期末）（多选）如图，将一半径为R的半球形玻璃砖放置在水平面，以球心O为原点建立一维坐标系Oy，Oy与水平面垂直，MN为玻璃砖直径。一束半径为R的光束沿垂直水平面射向玻璃砖，光束中心与玻璃砖球心O重合。距离球心O为0.5R的光线从半球面上的P点射出后与y轴相交于Q点，光线PQ与y轴的夹角为15°，不考虑光线在玻璃砖中的反射。下列说法正确的是（　　） A．沿球心O入射的光线在玻璃砖中传播的速度不变 B．该玻璃砖的折射率 C．半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为πR2 D．半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为 【答案】BD 【解答】解：A、光线在玻璃砖中传播的速度为，所以光线在玻璃砖中传播的速度减小，故A错误； B、如图所示。 由几何关系可知入射角θ满足 解得：θ＝30° 折射角为α＝15°+30°＝45° 由折射定律有n＝，即，故B正确； CD、设临界角为C，根据临界角公式有 解得：C＝45° 底面积的半径为 半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为，故C错误，D正确。 故选：BD。 23．（2024春•长沙期末）（多选）如图是由折射率的材料制作的光学器件的切面图，内侧是O以为圆心，R为半径的半圆，外侧为矩形，其中BC＝2R。一束单色光从BC的中点O1射入器件，入射角为α，满足，光线进一步射到内侧圆面时恰好发生全反射，不计光线在器件内的多次反射，已知光在真空中的速度为c。则（　　） A．光线在O1折射后的折射角为β＝30° B．光在器件中的传播速度 C．光在器件中传播的时间 D．内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线恰好垂直 【答案】AC 【解答】解：A、根据折射率的定义可知n＝ 解得sinβ＝ 则β＝30° 故A正确； B、根据折射率与光速之间的关系可得n＝ 解得光在器件中的传播速度v＝c 故B错误； C、光线射到内侧圆面时恰好发生全反射，入射角γ等于临界角C，则光在内侧圆面的入射角为γ，则sinγ＝ 可得：γ＝60° 光线的传播路径如图所示 由几何关系可知O1O2＝R 且反射光线水平向右射出CD界面，则在光在器件中的路程为 s＝R+（BC﹣Rsinβ）＝R+（×2R﹣R×）＝R 光在器件中传播的时间为t＝ 解得t＝ 故C正确； D、光在内侧圆面的入射角为60°，则内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线不垂直，故D错误； 故选：AC。 24．（2024春•重庆期末）（多选）如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面一侧是半径为R的四分之一圆弧，其余两侧为直面AC与BC，且AC＝BC＝R。该部件独特的性能是放在O点的光源发出的光线，在圆弧AB上有三分之二最终能从AC、BC面射出，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．该透明光学部件的全反射临界角为30° B．该透明光学部件的折射率为 C．光线透过该部件最长时间为 D．该透明光学部件AC边不透光长度为 【答案】AC 【解答】解：AB．若射到E点和G点的光线恰能发生全反射，可知射到AE之间和GB之间的光线都能从透明光学部件中射出，由题意可知该两部分占圆弧的三分之二，可知 ∠ADE＝C＝30° 折射率n＝＝2 故A正确，B错误； C．光线在该部件中的速度 v＝ 光线透过该部件最长时间为从C点射出的光线，则最长时间 t＝ 解得t＝ 故C正确； D．该透明光学部件AC边不透光长度为 EC＝R﹣Rtan30°＝R 故D错误。 故选：AC。 25．（2023秋•绵阳期末）如图所示为一等腰直角棱镜截面图，一束单色光从直角边AB上的D点以入射角θ＝60°入射，已知棱镜折射率为，AB边长为L，AD距离为，光在真空中的传播速度为c。不考虑被AC、BC内表面第二次反射后的光线。求： （1）单色光从D点到AC面的传播时间； （2）单色光射到BC面时的入射角。 【答案】（1）单色光从D点到AC面的传播时间是； （2）单色光射到BC面时的入射角是15°。 【解答】解：（1）设光进入棱镜的折射角为α，光在D点折射满足 解得α＝30° 设光达到AC上的E点，如图 根据几何关系，可得折射光与AC交点到A的间距为AE＝ 单色光从D点到AC面的传播距离为 根据折射率与光传播速度的关系式有 则单色光从D点到AC面的传播时间 解得 （2）由于α+β＝90° 解得β＝60° 由于 则光到达AC界面发生全反射，如上图所示，单色光射到BC面时的入射角为γ，根据几何关系有 90°﹣γ+β+45°＝180°， 解得γ＝15° 答：（1）单色光从D点到AC面的传播时间是； （2）单色光射到BC面时的入射角是15°。 26．（2023秋•未央区校级期末）“天宫课堂”逐渐成为中国太空科普的国家品牌。某同学观看太空水球光学实验后，想研究光在水球中的传播情况，于是找到一块横截面如图所示的半圆柱形玻璃砖模拟光的传播，半圆的半径为R，O为圆心。入射光线PQ以∠AQP＝30°的方向射入玻璃砖，入射点Q到圆心O的距离为，光线恰好从玻璃砖圆弧AB的中点E射出。 （1）求玻璃砖的折射率； （2）现使光线PQ向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出。（不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光） 【答案】（1）玻璃砖的折射率为； （2）现使光线PQ向左平移，恰不能使光线从圆弧面射出时移动的距离是。 【解答】解：（1）又几何关系可知光线PQ的入射角α＝60°，设对应折射光线QE的折射角为β，如图所示 由几何关系得 即得β＝30° 根据折射定律有 代入数据得 （2）若使光线PQ向左平移距离x，折射光线Q′E′，到达圆弧面的入射角恰好等于临界角C，则 在△Q′E′O应用正弦定理有 联立解得 答：（1）玻璃砖的折射率为； （2）现使光线PQ向左平移，恰不能使光线从圆弧面射出时移动的距离是。 27．（2023秋•江阴市校级期末）如图所示为半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠后剩余的球冠。一束半径的圆形光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知玻璃的折射率，光在真空中的传播速度为c，球冠（不含底面）的表面积公式为S＝2πRh，R为球的半径，h为球冠的高度。不考虑光在球冠内的反射。求： （1）光束正中间的光线通过球冠的时间； （2）能发光的球面的面积。 【答案】（1）光束正中间的光线通过球冠的时间为； （2）能发光的球面的面积为。 【解答】解：（1）剩余球冠的高度为 光线在球冠中的速度为 根据位移与时间关系，则光束正中间的光线通过球冠的时间为 （2）根据全反射公式 可得光线在球冠中发生全反射的临界角的为 C＝45° 光线在球冠中发生全反射的临界情况对应的光路如下图所示 能发光的球冠部分的高度为 根据球冠（不含底面）的表面积公式，则能发光的球面的面积为 答：（1）光束正中间的光线通过球冠的时间为； （2）能发光的球面的面积为。 28．（2023秋•泰安期末）如图所示，一圆柱状玻璃砖，其横截面为半径为R的四分之一圆面，放在水平面MN上，圆心在O点。一列与OA面等高的平行光束沿水平方向垂直射向OA面，该光束通过玻璃砖后在水平面MN上留下照亮区域，在玻璃砖左侧竖直放置一高为的遮光板，恰能使水平面BN部分不被照亮，不考虑光在OA、OB面的反射，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）现把遮光板撤去，从OA的中点射入的一束光线，在MN上的P处留下一个光点，P点到O点的距离是多少？ 【答案】（1）玻璃砖的折射率为； （2）P点到O点的距离是。 【解答】解：（1）如图1，当光线在AB面入射角大于等于临界角C时，将没有光线出射后射向BN平面，则由折射定律有 图1 由几何知识得 将代入，解得 （2）如图2，当光在AB面中点入射时，入射角为30°，设P点到O点的距离为s，由折射定律可得 图2 解得 ，θ＝45° 在△OPE中 θ＝γ+30° 解得 γ＝15° 根据正弦定律 代入数据，解得 答：（1）玻璃砖的折射率为； （2）P点到O点的距离是。 五．光的单缝衍射和小孔衍射（共2小题） 29．（2023秋•莱西市期末）如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时，利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是（　　） A．甲发生的是干涉现象，乙发生的是衍射现象 B．无论发生甲、乙哪种现象，当只减小单缝宽度时，两现象条纹间距均变大 C．当所用光线由红光变成蓝光时，甲现象条纹间距变大，乙现象条纹间距减小 D．发生甲现象时，说明光没有沿直线传播 【答案】D 【解答】解：A、在单缝衍射实验中，中间条纹间距最大且最亮，可知中间光强最强，而在双缝干涉实验中，形成的明暗条纹间距相等，根据干涉的叠加原理可知，明条纹中心处光强最强，暗条纹中心处光强最弱，由图可知，图甲发生的是衍射现象，图乙发生的是干涉现象，故A错误； B、在单缝衍射中，中央明纹宽度公式为，式中a为单缝宽度，则知当只减小单缝宽度时，甲现象条纹间距变大 而双缝干涉条纹间距公式为 式中d为双缝宽度，则知单缝宽度与条纹间距无关，乙现象条纹间距不变，故B错误； C、由于红光波长大于蓝光波长，当所用光线由红光变成蓝光时，单缝衍射中，根据中央明纹宽度公式可知，甲现象条纹间距变小，而由双缝干涉条纹间距公式可知，乙现象条纹间距减小，故C错误； D、甲发生的是光的衍射现象，即光绕过障碍物继续传播，所以发生甲现象时，说明光没有沿直线传播，故D正确。 故选：D。 30．（2024春•通州区期末）如图所示，挡板上有两条方向竖直、距离很近的狭缝，当用单色光垂直照射双缝时，与挡板平行的光屏上出现图①所示的条纹。下列说法正确的是（　　） A．若将其中任意一条狭缝挡住，光屏上的条纹将由图样①变为图样② B．若增大两狭缝之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样③ C．若改用频率更大的单色光，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④ D．若增大挡板与光屏之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④ 【答案】D 【解答】解：A、若将其中任意一条狭缝挡住，将会发生单缝衍射现象，单缝衍射条纹是中央宽，亮度大，两边的条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱，故A错误； B、根据条纹间距公式可知，若增大两缝之间的距离d，条纹间距将变小，故B错误； C、若改用频率更大的单色光，根据c＝λf可知，单色光的波长变短，根据条纹间距公式可知，干涉条纹间距变小，故C错误； D、若增大挡板与光屏之间的距离L，根据条纹间距公式可知，条纹间距将变大，故D正确。 故选：D。 六．光发生明显衍射的条件（共3小题） 31．（2023秋•包河区校级期末）如图所示，是用频率不同的单色光a、b射入水球对应的光路图，下列说法中正确的是（　　） A．a光更容易发生明显的衍射现象 B．单色光a在水中的传播速度比b光快 C．a光的频率大于b光的频率 D．利用同一个双缝干涉装置，a光得到的干涉条纹间距大于b光 【答案】C 【解答】解：AC、波长越长，越容易发生明显衍射现象，根据图像和折射率的定义式，入射角相同，a光的折射角比较小，故a光的折射率比较大，a光的频率大于b光的频率，根据公式c＝λf，可知波长与频率成反比，可知a光的波长小，由于b光波长大于a光波长，因此b光比a光更容易发生明显的衍射现象，故A错误，C正确； B、由于b光的折射率小，根据折射率公式可知，b光在介质中传播速度比a光在介质中传播的速度大，故B错误； D、根据双缝干涉条纹间距公式可知，通过同一装置进行实验时，间隔越大，说明波长越长，即频率越小，所以b光的波长长，所以a光的干涉条纹间距小于b光。故D错误； 故选：C。 32．（2024春•辽宁期末）有时我们能观察到日晕现象，如图甲所示，日晕是当太阳光线在卷层云中的冰晶折射时而产生的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 C．分别用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较窄 D．b光比a光更容易发生明显衍射现象 【答案】B 【解答】解：A、由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光频率小于b光的频率，故A错误； B、因为b光的折射率大，b光的折射角小，所以以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大，故B正确； C、a光频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝λ可知，用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较宽，故C错误； D、波长越大越容易发生衍射，故a光比b光更容易发生明显衍射现象，故D错误； 故选：B。 33．（2024春•海口期末）（多选）如图，两束单色光以相同的入射角从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°。下列说法正确的是（　　） A．玻璃对a光折射率为 B．在相同介质中，a光的速度比b光的速度小 C．用同一装置对a光和b光分别进行单缝衍射实验，b光的中央亮纹更宽 D．用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到条纹间距较小 【答案】AD 【解答】解：A、玻璃对a光的折射率为n＝，故A正确； B、由图可知b光的折射角小于a光的折射角，所以b光的折射率大于a光的折射率，即nb＞na，根据v＝可知，在相同介质中a光的速度比b光的速度大，故B错误； C、因为a光的折射率小，所以a光的频率小，根据c＝λf可知，a光的波长长，所以用同一装置对a光和b光分别进行单缝衍射实验，a光的中央亮纹更宽，故C错误； D、用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，根据可知，b光在光屏上得到条纹间距较小，故D正确。 故选：AD。 七．光的偏振现象及原理（共5小题） 34．（2023秋•莱西市期末）下列有关甲、乙、丙、丁四种物理现象说法正确的是（　　） A．甲图中弹簧振子上下做等幅振动 B．乙图中闭合开关S的瞬间，A1、A2两灯马上亮起 C．丙图中此时刻LC振荡回路中的电流等于零 D．丁图中电场和磁场垂直，并和传播方向垂直，故电磁波是横波，且有偏振性 【答案】D 【解答】解：A、甲图中条形磁铁上下振动，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流产生的磁场总要阻碍原磁场的变化，即条形磁铁运动过程中受到感应电流产生的磁场对其阻碍作用，则弹簧振子上下振动的振幅逐渐减少，故A错误； B、乙图中闭合开关S的瞬间，A2两灯马上亮起，线圈与A1串联，由于线圈自感的影响，A1慢慢变亮，故B错误； C、丙图正在准备给电容器充电，此时电流最大，故C错误； D、丁图中电场和磁场垂直，并和传播方向垂直，符合横波特点，故电磁波是横波，横波有偏振性，故D正确。 故选：D。 35．（2023秋•鼓楼区校级期末）下列关于光的说法合理的是（　　） A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 B．图乙是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑” C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波 D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2（S1、S2到S等距）的路程差是半波长的偶数倍，则P1处是亮纹中心 【答案】D 【解答】解：A．图甲是光导纤维的工作原理示意图，利用的是光在内芯中发生全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大，故A错误； B．图乙是“牛顿环”，一种薄膜干涉现象，故B错误； C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光度将明、暗交替变化，即偏振现象，只有横波才有偏振现象，表明光波是横波，故C错误； D．图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，说明P1点是振动加强的点，则P1处是亮纹，故D正确。 故选：D。 36．（2023秋•郫都区校级期末）（多选）关于光现象及其应用，下列说法正确的有（　　） A．海市蜃楼是由光在不均匀介质中发生光的折射和全反射造成的 B．光的衍射现象说明光具有粒子性，全息照相主要是利用了光的衍射现象 C．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象 D．光的偏振现象说明光是横波 E．交通信号灯采用的红黄绿三种色光中，红光波长最短，最不易发生明显衍射 【答案】ACD 【解答】解：A．海市蜃楼是由光在不均匀介质中不沿直线传播的现象，发生光的折射和全反射造成的，故A正确； B．光的衍射现象说明光具有波动性，全息照相利用了光的干涉现象，故B错误； C．光导纤维传输信号是利用光的全反射原理，故C正确； D．光的偏振现象说明光是横波，纵波没有偏振现象，故D正确； E．交通信号灯采用的红黄绿三种色光中，红光波长最长，最易发生明显衍射，故E错误。 故选：ACD。 37．（2024春•朝阳区校级期末）（多选）关于以下四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是一束单色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定小于b光束在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i从0°增大到90°（不包括90°）过程中，始终有光线从bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离L，相邻两条亮条纹间的距离Δx将减小 D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 【答案】BCD 【解答】解：A．一束单色光进入水珠后传播，两束光的入射角相同，b光束的偏折程度较大，根据折射定律可知，b光束的折射率较大，根据 故a光束在水珠中传播的速度大于b光束在水珠中传播的速度，故A错误； B．图乙中，当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大，折射角小于入射角，不论入射角如何增大，由于光线在bb′边的入射角等于在aa′的折射角，根据光路可逆性原理知，光线不会在bb′发生全反射，故光线一定会从bb'边射出，故B正确； C．根据双缝干涉条纹间距公式 若只减小屏到挡板间距离L，相邻两条亮条纹间的距离Δx将减小，故C正确； D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。 故选：BCD。 38．（2024春•仓山区校级期末）（多选）对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（ ） A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环 B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出 C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波 【答案】AD 【解答】解：A．牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成，用单色光垂直照射图甲中的凸透镜，光在凸透镜的下表面与平板玻璃的上表面发生反射，两列反射光在凸透镜的下表面处发生干涉，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，圆心附近处明暗相间同心圆环的条纹较宽，随离中心点的距离增加条纹的宽度逐渐变窄，故A正确； B．图乙中单色光由空气中进入平行玻璃砖时，是由光疏介质进入光密介质，此时不论入射角如何增大，在上表面都不会产生全反射。当入射角逐渐增大，上表面的折射角逐渐增大，由于在下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆原理，可知一定有光线从下表面射出，且射向平行玻璃砖的光线与射出光线相互平行，故B错误； C．由干涉条纹的特点可知，同一级条纹上的光程差相等，条纹向空气薄膜较薄处弯曲，说明此处空气薄膜变厚，由此可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，故C错误； D．因为光是横波，经偏振片会产生偏振现象，因此图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，故D正确。 故选：AD。 八．偏振现象的应用（共2小题） 39．（2023秋•未央区校级期末）以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　） A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大 B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离Δx增大 C．图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小 D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上光的亮度保持不变 【答案】B 【解答】解：A．由图可知，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大，当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，振动幅度越小，故A错误； B．根据条纹间距与波长的关系 若将单色光由蓝色光改为绿色光，由电磁波谱可知，绿色光的波长大于蓝色光波长，两相邻亮条纹间距离将变大，故B正确； C．若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C错误； D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程中，光屏P上的光亮度逐渐变暗，故D错误。 故选：B。 40．（2023秋•东安区校级期末）关于下列四幅图的说法中，正确的是（　　） A．甲图中，手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅，这属于受迫振动现象 B．图乙中，表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 C．图丙中，频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显 D．图丁中，在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，该眼镜的工作原理是光的干涉 【答案】A 【解答】解：A、手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅，水在周期性外力作用下振动，这属于受迫振动，故A正确； B、根据多普勒效应，当声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率会减小，而不是增大，故B错误； C、波的衍射能力与波长有关，波长越长，衍射现象越明显，频率与波长成反比，频率越大，波长越短，衍射现象越不明显，故C错误； D、在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，该眼镜的工作原理是光的偏振，故D错误。 故选：A。 九．用双缝干涉测量光的波长（共6小题） 41．（2023秋•淄博期末）小齐同学利用光的双缝干涉原理测量液体的折射率。方法是将待测液体填充到特制透明容器中（容器未画出，不考虑器壁对光的影响），放置在双缝与光屏之间（之前为空气），如图所示。测量填充前的相邻两条亮条纹中心间距x1和填充后的相邻两条亮条纹中心间距x2，然后可以计算出该液体的折射率。已知常见的液体折射率如表所示，某次实验测得x1＝0.75mmx2＝0.55mm，则该液体为（　　） 介质 水 酒精 煤油 花生油 折射率 1.33 1.36 1.45 1.47 A．水 B．酒精 C．煤油 D．花生油 【答案】B 【解答】解：根据可得光的波长为，设光的频率为f，光在空气中和在液体中的频率不变，根据v＝λf和联立可得，介质的折射率为n＝，代入数据得n＝1.36，查表可知这种液体是酒精，故B正确，ACD错误。 故选：B。 42．（2024春•秦淮区校级期末）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为Δx，下列说法正确的是（　　） A．中央亮纹最亮最宽 B．测得单色光的波长 C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变 D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 【答案】C 【解答】解：A．中央亮纹最亮，根据干涉图样的特点可知中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同，故A错误； B．从第1条暗条纹中心到第n条暗条纹共有n﹣1个条纹，根据干涉条纹的宽度与波长的关系可知 解得 故B错误； C．根据相邻亮条纹间距公式有 可知，条纹的宽度与单缝、双缝间的距离无关，故C正确； D．将屏向远离双缝的方向移动，即l变大，根据 可知，条纹的宽度增大，可观察到的条纹数目减小，故D错误。 故选：C。 43．（2023秋•泰安期末）如图甲所示是用双缝干涉测量光的波长实验的装置。实验中： （1）已知测量头主尺是毫米刻度尺，游标尺上有50个等分刻度。一同学转动手轮使分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的示数为1.14mm；接着继续同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，为 　15.02　mm。已知双缝间距d＝2.00×10﹣4m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L＝0.900m，所测光的波长λ＝ 　617　nm。（保留三位有效数字） （2）该实验为减小误差，并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列各项采用了类似方法的有 　CD　。 A.螺旋测微器将螺距通过螺母上的圆周放大，测量出了微小距离 B.卡文迪什在扭秤实验中把万有引力的效果放大，测量出了万有引力常数 C.《用单摆测重力加速度》的实验中单摆周期的测量 D.《用油膜法估测油酸分子的大小》实验用滴定法测量1滴油酸酒精溶液体积 【答案】（1）15.02，617；（2）CD。 【解答】解：（1）游标卡尺的最小分度值为0.02mm，其读数为 15mm+1×0.02mm＝15.02mm 两相邻条纹的间距为 根据 得 （2）先测量n个条纹的间距再求出Δx，是采用了微量累积法，《用单摆测重力加速度》的实验中单摆周期的测量和《用油膜法估测油酸分子的大小》实验用滴定法测量1滴油酸酒精溶液体积的测量实验采用了微量累积法；而螺旋测微器将螺距通过螺母上的圆周放大，测量出了微小距离和卡文迪什在扭秤实验中把万有引力的效果放大，测量出了万有引力常数的测量实验采用了放大法。故CD正确，AB错误。 故选：CD。 故答案为：（1）15.02，617；（2）CD。 44．（2023秋•东安区校级期末）现用如图1所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互 　平行　放置；（选填“垂直”或“平行”） （2）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有 　B　； A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量 C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 （3）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图2所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长λ＝ 　　； （4）若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 　变大　（填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度 　B　（填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1）平行；（2）B；（3）；（4）变大，不变。 【解答】解：（1）只有保证单缝和双缝互相平行，才能在屏上出现明暗相间的条纹。 （2）先测量n个条纹的间距再求出Δx，采用的是积累法测量取平均值。 A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误； B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于积累法测量取平均值，故B正确； C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于多次测量取平均值，故C错误。 故选B。 （3）第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则相邻亮条纹间距为 结合 可得 （4）若改用频率较小的单色光照射，根据c＝λf可知单色光的波长将变长；由可得干涉条纹间距将变大。 由可知，将单缝远离双缝，式中l、d、λ均不变，则干涉条纹宽度不变。 故答案为：（1）平行；（2）B；（3）；（4）变大，不变。 45．（2023秋•龙岗区校级期末）如图1所示：某同学对该实验装置进行调节并观察实验现象： （1）图2中甲、乙图是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是 　甲　。（选填“甲”或者“乙”） （2）在实验中，仅将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变 　宽　。（选填“宽”或者“窄”） （3）某次实验，当分划板的中心刻线对准某亮条纹的中心如图3所示，则螺旋测微计读数为 　5.200　mm。 【答案】（1）甲；（2）宽；（3）5.200 【解答】解：（1）双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹； （2）将滤光片由蓝色的换成红色的，频率减小，波长变长。根据双缝干涉条纹的间距公式可知，则干涉条纹间距变宽； （3）螺旋测微器的分度值为0.01mm，图中读数为5mm+20.0×0.01mm＝5.200mm 故答案为：（1）甲；（2）宽；（3）5.200 46．（2023秋•江阴市校级期末）小明同学在实验室进行了光的波长与折射率的测定实验。 波长的测定：利用如图1所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）关于本实验下列说法正确的是 　AC　。 A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致 B．若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动 C．若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图3所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx时，波长的测量值大于实际值 （2）某次测量时，选用的双缝的间距为0.4mm，测得屏与双缝间的距离为0.5m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则所测单色光的波长为 　626　nm。 （3）小明在进行折射率测定后，在网上查找到了如下的资料：常规材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足（此时折射角取负值）。请你推测该材料对于电磁波的折射率n＝﹣1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 　B　。 【答案】（1）AC；（2）626；（3）B。 【解答】解：（1）A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能原因是光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致，故A正确； B．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距Δx应减小，根据条纹间距公式 可知若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向靠近双缝方向移动，故B错误； C．若干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，则测量的条纹间距Δx大于实际值，根据条纹间距公式 可知波长的测量值大于实际值，故C正确； 故选：AC。 （2）游标卡尺的最小分度值为0.1mm，由图2可知A、B的位置读数分别为10mm+9×0.1mm＝10.9mm、15mm+6×0.1mm＝15.6mm，则A、B间的距离为 15.6mm﹣10.9mm＝4.7mm 两条纹间距为 根据条纹间距公式可知所测单色光的波长为 （3）根据折射定律有 即 sini＝﹣sinr 可知折射角和入射角等大，且位于法线的同侧，故B正确，ACD错误。 故选：B。 故答案为：（1）AC；（2）626；（3）B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$