专题03 光（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期中考点大串讲（人教版2019）

专题03 光 考点1 　折射率 考点2 实验：测量玻璃的折射率 考向1 原型实验 考向2 创新实验 考点3　全反射 考点4　光导纤维的应用 考点5 双缝干涉 考向1　光的双缝干涉 考向2　薄膜干涉 考向3 实验：用双缝干涉实验测量光的波长 考点6　光的衍射 考点7　光的偏振 考点8　光的折射定律和全反射规律的综合应用 考点1 　折射率 1． 折射率的决定式：n＝，无单位，真空的折射率n＝1，空气折射率n≈1.各种介质的折射率是不同的，但都大于1. 2． 折射定律eq \f(sin θ1,sin θ2)＝n12中n12＝.当光从真空射入介质时n1＝1，n＝就是介质折射率的定义式或计算式，由此可测介质的折射率． 3． 折射率由介质本身和光的频率共同决定：同一频率的光对不同介质折射率不同，不同频率的光对同一介质折射率也不同． 1．(2024江苏南通高二统考)为了从军事工程内部观察外面的目标，在工程的墙壁上开一长方形的孔，孔内嵌入折射率为的玻璃砖，其俯视图如下图所示，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则嵌入玻璃砖后工事内部人员观察到外界的视野最大张角为(　　) A．37° B．53° C．74° D．106° 答案D 解析 光路图如右图所示，由几何关系得 sinθ2＝＝，则sinθ1＝n sinθ2＝0.8，所以θ1＝53°，则视野的最大张角θ＝2θ1＝106°，故D正确． 2． 以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．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(n<0)，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＝n，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，图中能正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ) 答案B 解析 由题意知，折射光线和入射光线位于法线的同一侧，n＝－1，由折射定律可知，折射角等于入射角，故B正确． 2．(多选)如图所示，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°).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(　　) 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° 答案 BC　 解析 转动前，光束1(反射光)与入射光线间的夹角为A＝45°×2＝90°，光束2(折射光)与入射光线间的夹角为B＝45°＋90°＋(90°－24°)＝201°. 转动后，反射光线与入射光线的夹角 A′＝60°×2＝120°， 据折射定律，＝，得γ＝30°，则折射光与入射光间的夹角为 B′＝60°＋90°＋(90°－30°)＝210°. 因为ΔA＝A′－A＝30°，ΔB＝B′－B＝9°，故B、C项正确． 4． 如图，某次捕鱼时，湖水深约1 m，湖面O点左侧均被浮萍遮盖，渔民站在O点右侧的湖水中，眼睛在A点，恰好通过O点看到B点处有一条鱼静止不动，B点离浮萍距离h＝45 cm，B点离O点水平距离L＝60 cm.(已知湖水的折射率n＝，≈2.6)问： (1) 忽略鱼在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，鱼在浮萍下方的实际深度是多少？ (2) 若渔民缓慢下蹲观察(眼睛不没入水中)，仍没有观察到鱼，则鱼在水平方向至少游了多远？(计算结果保留两位小数) 解析 (1) 由题意可知，B点为人所观察到的鱼的虚像，即B、O、A三点在一条直线上，鱼的实际位置应在B点下方，设为C，设鱼发出的光线在O点的入射角为i，折射角为r，如图所示，根据几何关系可得sin r＝＝　① 根据折射定律有n＝＝　② 联立①②解得sin i＝　③ 所以鱼在浮萍下方的实际深度是H＝＝80 cm　④ (2) 当鱼发出的光线在O点恰好发生全反射时，鱼在水平方向游的距离最短，此时鱼发出的光线在O点的入射角的正弦值为sin i′＝＝　⑤ 此时鱼到O点的水平距离为L′＝Htan i′≈90.71 cm　⑥ 鱼在水平方向至少游的距离为s＝L′－L＝30.71 cm　⑦ 5．如图所示的装置可以测量棱镜的折射率．ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC放置一块平面镜．一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合． (1)画出光线SO进入棱镜的折射光线； (2)求出棱镜的折射率n. 答案(1)见解析图　(2)n＝ 解析(1)光路图如图所示． (2)由图知，入射角i＝90°－β，要使从AB面射出的光线与SO重合，则AB面上折射光线必须与AC面垂直，由几何知识得到，折射角r＝α，由折射定律得n＝. 考点2 实验：测量玻璃的折射率 一、实验步骤 1．如下图所示，将白纸用图钉钉在平木板上． 2．在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线． 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′. 4．在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置． 5．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向． 6．连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角． 7．用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角． 二、数据处理 1．计算法：通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，得出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求多次不同入射角时n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率． 2．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1sin θ2图像，由n＝可知图像应为直线，如下图所示，其斜率为折射率． 3．单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用画单位圆法． (1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，如右上图所示． (2)由右上图中关系sin θ1＝，sin θ2＝，又OE＝OE′＝R，可得出n＝＝，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n. 三、注意事项 1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些． 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． 3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线． 4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变． 5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上．若宽度太小，则测量误差较大． 四、误差分析 1．入射光线和出射光线画得不够精确．因此，要求插大头针时两大头针间距应稍大． 2．入射角、折射角测量不精确．为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱． 考向1 原型实验 6．（23-24高二下天津期末）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直于纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直于纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于 A、D点。 (1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖折射率的表达式可以表示为__________________ (2)若该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，则由此测得玻璃砖的折射率将____________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 答案(1) (2)偏大 解析（1）根据题意，由几何关系可得，入射角的正弦为 折射角正弦为 又有 则玻璃砖折射率的表达式可以表示为 （2）该同学在插大头针前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由此测得玻璃砖的折射率将偏大。 7．（23-24高二下福建福期末）在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作： (1)如图，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和。在相应位置插上、两枚大头针。然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（　　） A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是（　　） A．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 B．入射角应尽量小些 C．玻璃砖的宽度应小一些 (3)该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图中补全光路图。 答案(1)C (2)A (3)见解析 解析（1）AC．为了使得位置经过出射光线，实验中，应使同时挡住、的像，故A错误，C正确； B．为了使得位置经过出射光线，实验中，应使同时挡住、、的像，故B错误。 故选C。 （2）A．为了便于确定入射光与出射光的位置，大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些，故A正确； B．为了便于入射角与折射角的测量，入射角应尽量大些，故B错误； C．为了便于确定入射光与出射光的位置，，玻璃砖的宽度应大一些，故C错误。 故选A。 （3）根据实验原理在图中作出光路图，如图所示 8．（23-24高二下天津期末）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直于纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直于纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于 A、D点。 (1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖折射率的表达式可以表示为__________________ (2)若该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，则由此测得玻璃砖的折射率将____________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 答案(1) (2)偏大 解析（1）根据题意，由几何关系可得，入射角的正弦为 折射角正弦为 又有 则玻璃砖折射率的表达式可以表示为 （2）该同学在插大头针前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由此测得玻璃砖的折射率将偏大。 考向2 创新实验 9． 做测量玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组． (1) 甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sin i­sin r图像如图甲所示，则下列说法中正确的是________. 甲 乙 A. 光线是从空气射入玻璃的 B. 该玻璃的折射率约为0.67 C. 该玻璃的折射率约为1.5 D. 该玻璃置于空气中时临界角约为45° (2) 乙组同学先画出如图乙所示的坐标系，再在y＜0区域放入某介质(以x轴为界面)，并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A(8,3)、B(1，－4)、C(7，－4)，则： ①入射点O′(图中未标出)的坐标为________. ②通过图中数据可以求得该介质的折射率n＝________. 答案. (1) AC　(2) (4,0)　 解析(1) 由图可知，入射角大于折射角，故可知，光线是从空气射入玻璃的，故A正确；由n＝可知，玻璃的折射率n＝≈1.5，故B错误，C正确；由sin C＝可知，临界角的正弦值为0.67，故D错误． (2) ①画出三条光线如图所示． 根据折射光线与入射光线的对称性，可知，入射点O′的横坐标为x＝ cm＝4 cm，故入射点O′的坐标为(4,0)． ②设入射角为i，折射角为r.则sin i＝＝0.6，sin r＝＝0.8，所以该介质的折射率n＝＝＝. 10.(2024江苏徐州高二校考)一同学借助玻璃砖做“测定玻璃的折射率”的实验． (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是________． A．选择的入射角应尽量小些 B．大头针应垂直地插在纸面上 C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些 D．在观察时，大头针P4只需要将P3挡住即可 (2)该同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交法线于B点和D点，如图甲所示．他测得AB＝6 cm，CD＝4 cm，则可求出玻璃的折射率n＝_____________________. (3)他在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′的间距画得比玻璃砖的宽度稍大些，如图乙所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 答案(1)B　(2)1.5　(3)偏小 解析(1)选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故A错误；大头针应垂直地插在纸面上，防止观察作图产生误差，故B正确；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离应适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故C错误；确定大头针P4的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，故D错误． (2)玻璃的折射率n＝＝＝＝1.5. (3)右图为在题图乙中分别作出的实际光路图(图中实线)和以aa′、bb′为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图(图中虚线)，比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知折射角测量值偏大，则测得的折射率偏小． 11.某校开展研究性学习．某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如右图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直于盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值． (1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为__________． (2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________． (3)作AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为________． 答案(1)　(2)P4　(3)1 解析(1)根据折射定律有n＝，题中θ1＝∠EOP3＝－∠COP3＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝＝. (2)在折射角相同的情况下，题图中P4对应的∠EOP4大于P3所对应的∠EOP3，所以P4处对应的折射率大． (3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1. 考点3　全反射 1． 全反射是光的折射的特殊现象，光从光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行． 2． 求解全反射问题的步骤 (1) 确定光是由光疏介质射入光密介质还是由光密介质射入光疏介质． (2) 若光由光密介质射入光疏介质，则根据sin C＝确定临界角，看是否发生全反射． (3) 根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”． (4) 运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换，进行动态分析或定量计算． 3． 注意：求光线照射的范围时，应找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找出．确定临界光线时，应确定光线在什么位置时入射角等于临界角． 12.(多选)如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝r.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出．设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则( ) A. n可能为 B. n可能为2 C. t可能为 D. t可能为 答案AB 解析 根据题意可画出光路图如图所示，则两次全反射时的入射角均为45°，所以全反射的临界角C≤45°，折射率n≥＝，A、B正确；光在介质中的传播速度v＝≤，所以传播时间t＝≥，C、D错误． 13．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 ，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是(　　) A．，不能发生全反射 B．，能发生全反射 C．，不能发生全反射 D．，能发生全反射 答案A　 解析 由光路图可知，光线在OA面上的入射角i＝60°，折射角r＝30°，根据折射定律得折射率n＝＝＝，光线在M点的入射角i′＝30°，sin i′＝0.5，临界角的正弦sin C＝＝>sin i′，即有i′<C，故折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，故A正确， B、C、D错误． 14．如图是一个eq \f(1,4)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O N，O N边可吸收其上的所有光线．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．不能从圆弧射出　　　　 B．只能从圆弧射出 C．能从圆弧射出　　　　 D．能从圆弧射出 答案 B　 解析 由折射率n＝知该棱镜的全反射临界角C＝37°(sin C＝)，刚好从G点入射的光线垂直进入棱镜后，在G1点恰好发生全反射，则圆弧上所有入射光线均发生全反射，不会从中射出，只有圆弧上入射的光线折射后射出棱镜．故B正确，A、C、D错误． 考点4　光导纤维的应用 1． 光导纤维 设光导纤维的折射率为n，当入射光线的入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示，则有sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝. 由图可知： (1) 当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小． (2) 当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都发生全反射，即有n＝，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率． (3) 由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维折射率要比大些． 2． 海市蜃楼 (1) 海面上方下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射回地面，观察者感觉这光线来自空中．如图所示： (2) 贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温度低，密度大，折射率大．远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下． 15.一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示.比如内芯中的a、b两束光,a光的 (　　)  A.频率小,发生全反射的临界角小 B.频率大,发生全反射的临界角小 C.频率小,发生全反射的临界角大 D.频率大,发生全反射的临界角大 答案C 解析 两束单色光的入射角相同,a光对应的折射角大,根据折射定律可知,a光的折射率小,则a光的频率小;由全反射的条件可知sin C=,故a光对应的临界角大,选项C正确.  16.如图所示，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，它却随你靠近而后退，对此现象正确的解释是( ) A. 出现的是“海市蜃楼”，是由于光的干涉造成的 B. “水面”不存在，就由于酷热难耐，人产生的幻觉 C. 阳光辐射到地面，使地表温度升高，近地面的空气折射率变大，光线发生全反射形成的虚像 D. 阳光辐射到地面，使地表温度升高，近地面的空气折射率变小，光线发生全反射形成的虚像 答案D 解析 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近层的空气，温度比上层高，密度比上层小，折射率也比上层小，光照射时发生全反射，D正确． 17.如图所示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c. (1) 为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件． (2) 求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间． 解析 设光线在端面AB上C点(见图)的入射角为i，折射角为r，由折射定律得sin i＝nsin r 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ， θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足 sin θ＝ 由几何关系得α＋r＝90° 联立解得sin i≤ 光在玻璃丝中传播速度的大小为v＝ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为vx＝vsin α 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为t＝ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，解得tmax＝. 考点5 双缝干涉 考向1　光的双缝干涉 1． 光的干涉是指满足一定条件的两束单色(复色)光波在空间相遇时发生叠加，从而出现稳定的明暗相间单色(复色)条纹的现象． (1) 干涉条件是两列光的频率相同，振动方向相同且相位差恒定. (2) 能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源通常可用同一束光分成两列而获得，称为分光法． 　干涉条纹和光的波长之间的关系　　 1． 1801年英国物理学家托马斯·杨采用“一分为二”的办法，成功获得相干光源，观察到了预期的光的干涉现象——明暗相间的条纹．证明了光是一种波.因为只有光是一种波，两个波源发出来的光在挡板后面的空间相互叠加，才会出现明暗相间的条纹． (1) 装置要求：三屏平行；双缝间距很小(0.08 mm左右)，距单缝距离相等；单缝S0的作用：获得线光源． (2) 双缝S1、S2的作用：获得相干光源． 2． 决定亮暗纹的产生条件 如图所示，S1、S2是两条狭缝，缝到屏的距离远大于两缝的间距，P是S1S2的中垂线与屏的交点．从S1和S2发出的两列波到达P点的路程差Δs＝0，因此两列波总是波峰(或波谷)同时到达P点，使P点的光波得到加强，形成中央亮条纹．由波动理论可知 (1) 若两列光波到屏上某点的路程差Δs为波长 λ的整数倍，即Δs＝±nλ(n＝0,1,2，…)，这一点处将出现亮纹． (2) 若路程差Δs为半波长 的奇数倍，该点处就出现暗纹，即Δs＝±(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，这一点处将出现暗纹． (3) 亮条纹中心的位置：x＝nλ(n＝0，±1，±2，…)． (4) 相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ. 3． 单色光的干涉图样特点 (1) 中央出现的为亮纹，两边则为明暗相间的条纹． (2) 两相邻亮纹(或暗纹)间的距离相等，且波长越长，这个间距越大.因此比较相邻亮(暗)纹的间距，红光的最大，紫光的最小． 18.(多选)下图是光的双缝干涉的示意图,下列说法正确的是 ( ) A.单缝S的作用是为了增加光的强度 B.双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源 C.当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二级暗条纹 D.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为波长λ时,产生中央亮条纹 答案 BC 解析 单缝是为了获得线光源,选项A错误.双缝是为了获得相干光源,选项B正确.当S1、S2发出的两列光波到某点的路程差为0时,此点出现中央亮纹;路程差为时,此点出现第一级暗纹;路程差为λ时,此点出现第二级暗纹,选项C正确,选项D错误. 19.如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1应为( ) A. B. C. D. 答案D 解析 由题中条件可知r2－r1＝λ，λ＝，解得r2－r1＝，故D正确． 20．(多选)如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是(　　) A．折射光a的波长小于折射光b的波长 B．两束光在相遇区域会发生干涉现象 C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<Δxb D．在玻璃中a光较b光速度快 答案AC　 解析 a光的偏折程度大于b光的偏折程度，折射率大的光频率大，根据λ＝知，频率大，波长小，所以折射光a的波长小于折射光b的波长，A正确； a、b两列光的频率不同，不能发生干涉，B错误；因为λa<λb，知干涉条纹间的距离Δxb＞Δxa，C正确；根据v＝得，a光的折射率大，则在玻璃砖中传播的速度小，D错误． 考向2　薄膜干涉 1． 薄膜干涉是指光照射到厚度不均匀的透明薄膜上时，从薄膜的前后表面反射出来的两列光波叠加时产生明暗相间条纹的干涉现象． (1) 形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加． (2) 条纹特点： ① 若薄膜厚度均匀变化，则条纹间距是均匀的． ② 单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成 水平状的明暗相间条纹，白光入射形成彩色条纹． (3) 亮、暗条纹的判断 ① 在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹． ② 在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹． (4) 水面、马路表面油膜上的彩色条纹都是薄膜干涉形成的． 2． 光的干涉的应用 (1) 干涉法检查平面．如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，则出现平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲.检查精度可达10－6 cm. 　　 干涉条纹是一组平行的直线(甲图)，表明被检查面是平的；如表面某处有凹式缺陷(图乙)，则条纹将发生图示弯曲． (2) 增透膜．在透镜、棱镜等表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的时，可起到减小反射光、增大透射光强度的作用．因为在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消． 3． 牛顿环也是光的干涉的典型现象．从正上方射入的光线，在凸透镜下表面和平板上表面之间的空气层的上下表面的反射，形成如图所示的牛顿环，条纹形状：为一组同心圆环，环纹间距从中心到边缘逐渐变密． 　　 21.将一块平板玻璃放置在另一水平放置的平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当某单色光从上方入射后，从上往下看到的明暗相间的干涉条纹如图所示．下列有关该薄膜干涉的说法中，正确的是( ) A. 干涉条纹是入射光在两块平板玻璃上表面的反射光叠加产生的结果 B. 干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加的结果 C. 若抽去一张纸片，条纹间距将变大 D. 若抽去一张纸片，条纹间距没有变化 答案C 解析 干涉条纹是入射光在空气薄膜上表面和下表面的反射光叠加产生的结果，A错误；干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加或者是波谷和波谷叠加的结果，B错误；若抽去一张纸片，劈形空气薄膜的角度变小，条纹间距将变大，C正确，D错误． 22.(多选)把一平行玻璃板压在另一个水平放置的平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成劈形空气薄膜,让单色光从上方垂直射入,如图所示,这时可以看到明暗相间的条纹.下列关于条纹的说法正确的是 ( ) A.干涉条纹的产生是光在劈形空气膜的上下两面反射形成的两列光叠加的结果 B.干涉条纹中的暗纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C.将上面的玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动 D.观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧 答案AC 解析 根据薄膜干涉的产生原理可知,题述现象是由劈形空气薄膜上下两面反射的两列光叠加而成的,当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时,振动加强,形成亮条纹,所以选项A正确,选项B错误.发生干涉的光是反射光,观察薄膜干涉时,应在入射光的一侧,选项D错误.条纹的位置与空气膜的厚度是对应的,当上面的玻璃板平行上移时,同一厚度的空气膜向劈尖移动,条纹向着劈尖移动,选项C正确. 23．铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是(　　) A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 B．肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形 C．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° 答案C　 解析 形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，A错误；肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其前后两个面的侧视形状应是一个圆滑的曲面而不是梯形，B错误；肥皂膜上条纹的形成是因为肥皂膜上前后表面的反射光形成的干涉条纹，是薄膜干涉，C正确；将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力等力的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，D错误. 考向3 实验：用双缝干涉实验测量光的波长 要点1　实验思路 如图所示，利用双缝干涉仪在遮光筒右端毛玻璃屏产生的干涉条纹，测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx、双缝屏到毛玻璃屏距离l，结合已知的双缝间距d，根据λ＝　Δx　可计算出光的波长． 要点2　实验器材 双缝干涉仪(包括光具座、光源、　滤光片　、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺． 要点3　实验步骤 1． 按图所示安装仪器． 2． 将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的　中心轴线　上． 3． 使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节　目镜　，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)． 4． 加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮　读数　和移过分划板中心刻度线的条纹数n. 5． 将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝　　，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用刻度尺测出)． 6． 用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)． 7． 重复测量、计算，求出波长的平均值． 8． 换用另一滤光片，重复实验． 24．用双缝干涉测光的波长．实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，单缝宽为d1，双缝间距为d2.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度． (1)分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数x1＝2.190 mm，对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图乙所示，则此时读数x2＝________mm. (2)相邻两条亮纹间的距离Δx＝________mm，入射光的波长λ＝________(用题中的字母表示)． 答案(1)7.868(7.866～7.869)(2) 1.893(或1.892)　 解析(1)题图乙中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5 mm，可动刻度读数为0.01×36.8 mm＝0.368 mm，则最终读数为x2＝7.5 mm＋0.368 mm＝7.868 mm. (2)相邻两条亮纹间的距离Δx＝mm≈1.893 mm(或1.892)；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，解得λ＝＝. 25．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作． (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝______ mm. (2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm. 答案(1)15.02　(2)2.31　6.6×102 解析(1)游标尺的读数x2＝(15.0＋1×0.02) mm＝15.02 mm. (2)图乙(a)中暗纹与题图丙(a)中暗纹间的间隔为6个，故Δx＝＝2.31 mm；由Δx＝λ可知λ＝＝6.6×102 nm. 26.在用双缝干涉测量光的波长的实验中,若已知双缝间的距离为d. (1)若测量绿光的波长,应选用　　　　色的滤光片.实验时需要测量的物理量有　　　　　和　　　　　　.  (2)已知双缝到光屏的距离l=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝的距离s=100 mm.某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准第A条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准第B条亮纹的中心,如图甲所示,前后两次游标卡尺的读数分别如图乙、丙所示.入射光的波长λ=　　　　m(结果保留2位有效数字).  甲 乙 丙 (3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有　　　　　　. （多选） A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光 B.增大双缝到屏的距离 C.增大双缝到单缝的距离 D.增大双缝间距 答案 (1)绿　双缝到屏的距离　相邻两亮(或暗)条纹的间距 (2)6.4×10-7　(3)AB 解析(1)由于要测量绿光的波长,应用绿色滤光片.由Δx=λ可知要想测λ必须测量双缝到屏的距离l和相邻两亮(或暗)条纹的间距Δx. (2)题图中的游标卡尺读数精确度为0.1 mm,A位置读数为x1=11 mm+1× 0．1 mm=11.1 mm,同理,B位置读数为 x2=15.6 mm,由题图知相邻两亮(或暗)条纹的间距Δx=,利用λ=Δx得λ=6.4×10-7 m. (3)由Δx=λ可知,要增大条纹间距,可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离,故选项A、B正确. 27.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，观察在光屏上出现的现象． (1) 保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越大，屏上明暗相间的条纹间距　　(填“越大”或“越小”)． (2) 在该实验中，若所用激光的波长为λ，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为3λ，则P点出现的应是　　(填“亮条纹”或“暗条纹”)． (3) 在该实验中，已知双缝挡板与光屏间距为L，双缝相距为d，第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为s，则激光的波长为　　. 答案 越小，亮条纹， 解析⑴根据Δx＝λ可知，双缝的间隙越大，则屏上明暗相间的条纹间距越小． ⑵路程差是半波长的偶数倍，则P点出现的为亮条纹． ⑶第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为s，则相邻两条亮纹间距为Δx＝，再根据Δx＝λ可得λ＝. 28．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)： (1) 关于操作，下列说法中错误的是　　 (填选项前的字母)． A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B. 测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C. 为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx＝ (2) 关于观察到的现象，下列说法中正确的是　　. A. 观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧 B. 看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大 (3) 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图中游标卡尺的读数为0.25 mm，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出为748.8 mm，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长为　　m. 答案A，B，8.01×10－7 解析⑴调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不放上单缝和双缝，A错误；将测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，B正确；为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝，再利用公式Δx＝λ便可得到波长的测量值，C正确． ⑵观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中红色在最外侧，A错误；放上红色或者绿色滤光片以后就变成单色的红光或者绿光，因此可以看见红黑或者绿黑的干涉条纹，由Δx＝λ知红光的波长大，因此条纹间距大，B正确． ⑶双缝的间距d＝0.25 mm，双缝到毛玻璃间的距离的大小l＝748.8 mm，螺旋测微器的读数x1＝0.01×30.0 mm＝0.300 mm，x2＝14.5 mm＋0.01×20.0 mm＝14.700 mm，则条纹间距Δx＝＝mm＝2.400 mm，根据Δx＝λ得λ＝＝m≈8.01×10－7m. 考点6　光的衍射 关于光的衍射、衍射图样，重点考查的是衍射现象的种类及意义、衍射图像的识别及信息提取． 1． 要能识别单缝、圆孔、圆盘衍射图样的特征． 2． 要能根据单缝衍射图像，判断单缝、波长等方面的差别． (1) 衍射现象是否明显方面：入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显. (2) 衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小. (3) 由于波长越长，衍射性越好，所以观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多． (4) 各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清． 3． 单缝衍射和双缝干涉的比较 　　　名称 项目　　　 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 4． 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1) 根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄． (2) 根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗． 29.当单色光照射直径恰当的不透光小圆板时,会在小圆板后面的光屏上出现环状的互为同心圆的条纹,并且在同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑,这个亮斑被称为泊松亮斑,如图所示.下列说法正确的是(　　) A.泊松亮斑是光发生干涉现象形成的 B.泊松亮斑说明光具有粒子性 C.当照射光的波长不变时,小圆板的直径越大越容易观察到泊松亮斑 D.当小圆板的直径不变时,照射光的波长越大越容易观察到泊松亮斑 答案D 解析 泊松亮斑是光发生衍射现象形成的,故选项A错误;衍射是波所具有的特性,泊松亮斑证实的是光的波动性,不能说明粒子性,故选项B错误;只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或跟波长差不多的条件下,才能发生明显的衍射现象.当照射光的波长不变时,小圆板的直径越大越不容易观察到泊松亮斑;当小圆板的直径不变时,照射光的波长越大越容易观察到泊松亮斑.故选项C错误,选项D正确. 30.关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是　　(　　)  A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理 B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的 C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点 D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 答案 D 解析 从成因分析,光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果,二者都表明光是一种波,选项A、C错误,选项D正确;从条纹特点看,虽然条纹宽度、间距方面二者有区别,但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相间的,颜色由单色光的颜色决定,白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的,选项B错误. 31.在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介.光盘上的信息通常是通过激光束来读取的.假设一束复合激光束不是垂直投射到盘面上,则光在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向,如图所示.下列说法正确的是 ( ) 光盘截面示意图 A.图中光束①是红光,光束②是蓝光 B.在光盘的透明介质层中,光束①比光束②传播速度大 C.若光束①②先后通过同一单缝衍射装置,则光束①的中央亮纹比光束② 的窄 D.若光束①②先后通过同一双缝干涉装置,则光束①的条纹宽度比光束② 的宽 答案 C 解析 光的偏折程度越大,其折射率越大,因为蓝光的折射率大于红光的折射率,所以①是蓝光,②是红光,故选项A错误.根据v=知,光束①的折射率大,在介质中的传播速度小,则光束①比光束②传播速度小,故选项B错误.②的折射率较小,频率较小,波长较长,波动性较强,所以②的衍射和干涉条纹较宽,故选项C正确,选项D错误. 考点7　光的偏振 1． 自然光和偏振光的比较 自然光 偏振光 成因 从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光 振动方向 在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内，并且只有一个振动方向 经偏振片 后现象比较 如上图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化 如上图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗 　偏振现象的运用 1． 摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直，阻挡了反射光进入镜头． 观看立体电影(3D电影)时，观众戴的眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片． 2． 电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相　垂直　的偏振片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性，偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转90°，利用这种特性控制光通过或不通过，显示数字的形状． 　激光的特点及运用 1． 激光：是频率、相位、偏振以及传播方向等性质完全相同的光波，是极其理想的、自然界中不存在的光源，被广泛地应用于生产生活和科学研究中． 2． 激光的特点及应用 特点 性质 运用 相干性 激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性，易被调制 光纤通信 平行度 激光的平行度很高，传播很远的距离仍能保持一定的强度，可会聚于很小的一点 测距、读取光盘上记录的信息等 亮度 它可以在很小的范围和很短的时间内集中很大的能量　 用激光束切割、焊接，激发核反应等 3． 全息照相 (1) 与普通照相技术的比较：普通照相技术记录了光波的能量强弱信息，全息照相技术还记录了光波的相位信息． (2) 原理：全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，使参考光和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹．要求参考光和物光具有很高的相干　性． (3) 观察全息照片时要用　激光束　照射照片，从另一侧面观察． 32.(多选)如图所示,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 ( ) A.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A转过90°后,在P处将看到光亮 答案BD 解析 该题考查了对自然光、偏振光的特点的认识.自然光沿各个方向的振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的偏振光.从电灯直接发出的光为自然光,选项A错误.它通过偏振片A后,变为偏振光,选项B正确.设通过A的光沿竖直方向振动,当偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光时,P点无光亮.将B转过180°后,P处仍无光亮,选项C错误.若将A转过90°,该偏振片将变为能通过水平方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,选项D正确. 33.在拍摄日落时水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是 ( ) A.减弱反射光,从而使景物的像清晰 B.增强反射光,从而使景物的像清晰 C.增强透射光,从而使景物的像清晰 D.减弱透射光,从而使景物的像清晰 答案A 解析 由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振片可以减弱反射光,但不能增强透射光. 34.2023年诺贝尔物理学奖颁发给为“研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”做出贡献的三位科学家.下列有关激光的特性及其应用, 说法正确的是(　　) A.实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验,是利用激光频率单一,相干性好 B.医学上用激光焊接剥落的视网膜,是利用激光的平行度好 C.激光束很容易给坚硬的材料上打孔,是利用激光的相干性好 D.激光能够比较精确测量地球到月球的距离,是利用激光的速度大 答案A 解析 实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验,是利用激光频率单一,相干性好,故选项A正确; 医学上用激光“焊接”剥落的视网膜,是利用激光亮度高,强度大,能量集中的特点,故选项B错误;激光束很容易给坚硬的材料上打孔,是利用激光亮度高,强度大,能量集中的特点,故选项C错误;激光能够比较精确测量地球到月球的距离,是利用激光的平行度好,故选项D错误. 考点8　光的折射定律和全反射规律的综合应用 1． 解答全反射问题 (1) 解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件： ① 光应从光密介质射入光疏介质． ② 入射角大于或等于临界角. (2) 利用光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图，且在作光路图时尽量与实际相符． 2． 求解光的折射、全反射问题 (1) 明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． (2) 如果光线从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射现象． (3) 当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 35.用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率．实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点，如图甲所示．测得玻璃砖厚度为h＝15.0 mm，A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0 mm，O′到OM的距离为s＝5.0 mm. 甲 　乙 (1) 求玻璃砖的折射率． (2) 用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图乙所示．光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失．求此玻璃砖上下表面的夹角． 解析 ⑴从O点射入时，设入射角为α，折射角为β.根据题中所给数据可得 sinα＝＝， sinβ＝＝ 再由折射定律可得玻璃砖的折射率 n＝＝ ⑵ 当入射角为45°时，设折射角为γ，由折射定律 n＝，可得γ＝30° 再设此玻璃砖上下表面的夹角为θ，光路图如下： 而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射． sin C＝，解得C＝45° 由几何关系可知θ＋30°＝C 即玻璃砖上下表面的夹角θ＝15°. 36．如下图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况．已知池宽为L，照明灯到池底的距离为H.若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为时，池底的光斑距离出液口. (1)求该液体的折射率． (2)试求当液面高为时，池底的光斑到出液口的距离x. (3)控制出液口缓慢地排出液体，使液面以v0的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率vx. 答案(1) 　(2)　(3)v0 解析(1)如下图所示，由几何关系可知 ＝， 又sin θ1＝ ， sin θ2＝，l＝， 由折射定律可得该液体的折射率 n＝＝. (2) 液体深度增大，可入射光线不变，则入射角和折射角也不变，如右图所示．当液面高h′＝时，则有 ＝， 当h＝时，l＝；当h＝时，则有＝， 则有l′＝，解得x＝. (3)当使液面以v0的速率匀速下降，池底的光斑也匀速向左移动，如下图所示，则有＝，vx＝v0. 37．潜艇的潜望镜系统有一块平行玻璃砖，截面如图所示，AC的连线与AB垂直，AB长为d，∠ABC＝45°，AMC为一圆弧，其圆心在BC边的中点，此玻璃的折射率n＝2.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．真空中光速为c.求： (1)经过圆心的光线从射入玻璃到第一次射出玻璃的时间； (2)从AMC面直接射出的光束在射入AB前的宽度y. 答案(1)(1＋)　(2)d 解析(1)玻璃的全反射临界角为 sin θ＝＝ 可得θ＝30°. 判断光照射在BC上会发生全反射，平行于BA射向AMC，由几何关系得在玻璃中的光程为 s＝d， 玻璃中光速为v＝＝， 可知在玻璃中传播的时间为t＝＝(1＋). (2)由(1)中得全反射临界角为θ＝30°，由几何关系得 y＝2×dsin θ＝d. 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 光 考点1 　折射率 考点2 实验：测量玻璃的折射率 考向1 原型实验 考向2 创新实验 考点3　全反射 考点4　光导纤维的应用 考点5 双缝干涉 考向1　光的双缝干涉 考向2　薄膜干涉 考向3 实验：用双缝干涉实验测量光的波长 考点6　光的衍射 考点7　光的偏振 考点8　光的折射定律和全反射规律的综合应用 考点1 　折射率 1． 折射率的决定式：n＝，无单位，真空的折射率n＝1，空气折射率n≈1.各种介质的折射率是不同的，但都大于1. 2． 折射定律eq \f(sin θ1,sin θ2)＝n12中n12＝.当光从真空射入介质时n1＝1，n＝就是介质折射率的定义式或计算式，由此可测介质的折射率． 3． 折射率由介质本身和光的频率共同决定：同一频率的光对不同介质折射率不同，不同频率的光对同一介质折射率也不同． 1．(2024江苏南通高二统考)为了从军事工程内部观察外面的目标，在工程的墙壁上开一长方形的孔，孔内嵌入折射率为的玻璃砖，其俯视图如下图所示，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则嵌入玻璃砖后工事内部人员观察到外界的视野最大张角为(　　) A．37° B．53° C．74° D．106° 2． 以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．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(n<0)，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＝n，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，图中能正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ) 2．(多选)如图所示，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°).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(　　) 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° 4． 如图，某次捕鱼时，湖水深约1 m，湖面O点左侧均被浮萍遮盖，渔民站在O点右侧的湖水中，眼睛在A点，恰好通过O点看到B点处有一条鱼静止不动，B点离浮萍距离h＝45 cm，B点离O点水平距离L＝60 cm.(已知湖水的折射率n＝，≈2.6)问： (1) 忽略鱼在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，鱼在浮萍下方的实际深度是多少？ (2) 若渔民缓慢下蹲观察(眼睛不没入水中)，仍没有观察到鱼，则鱼在水平方向至少游了多远？(计算结果保留两位小数) 5．如图所示的装置可以测量棱镜的折射率．ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC放置一块平面镜．一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合． (1)画出光线SO进入棱镜的折射光线； (2)求出棱镜的折射率n. 考点2 实验：测量玻璃的折射率 一、实验步骤 1．如下图所示，将白纸用图钉钉在平木板上． 2．在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线． 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′. 4．在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置． 5．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向． 6．连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角． 7．用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角． 二、数据处理 1．计算法：通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，得出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求多次不同入射角时n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率． 2．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1sin θ2图像，由n＝可知图像应为直线，如下图所示，其斜率为折射率． 3．单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用画单位圆法． (1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，如右上图所示． (2)由右上图中关系sin θ1＝，sin θ2＝，又OE＝OE′＝R，可得出n＝＝，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n. 三、注意事项 1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些． 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． 3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线． 4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变． 5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上．若宽度太小，则测量误差较大． 四、误差分析 1．入射光线和出射光线画得不够精确．因此，要求插大头针时两大头针间距应稍大． 2．入射角、折射角测量不精确．为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱． 考向1 原型实验 6．（23-24高二下天津期末）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直于纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直于纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于 A、D点。 (1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖折射率的表达式可以表示为__________________ (2)若该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，则由此测得玻璃砖的折射率将____________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 7．（23-24高二下福建福期末）在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作： (1)如图，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和。在相应位置插上、两枚大头针。然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（　　） A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是（　　） A．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 B．入射角应尽量小些 C．玻璃砖的宽度应小一些 (3)该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图中补全光路图。 8．（23-24高二下天津期末）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直于纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直于纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于 A、D点。 (1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖折射率的表达式可以表示为__________________ (2)若该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，则由此测得玻璃砖的折射率将____________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 考向2 创新实验 9． 做测量玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组． (1) 甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sin i­sin r图像如图甲所示，则下列说法中正确的是________. 甲 乙 A. 光线是从空气射入玻璃的 B. 该玻璃的折射率约为0.67 C. 该玻璃的折射率约为1.5 D. 该玻璃置于空气中时临界角约为45° (2) 乙组同学先画出如图乙所示的坐标系，再在y＜0区域放入某介质(以x轴为界面)，并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A(8,3)、B(1，－4)、C(7，－4)，则： ①入射点O′(图中未标出)的坐标为________. ②通过图中数据可以求得该介质的折射率n＝________. 10.(2024江苏徐州高二校考)一同学借助玻璃砖做“测定玻璃的折射率”的实验． (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是________． A．选择的入射角应尽量小些 B．大头针应垂直地插在纸面上 C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些 D．在观察时，大头针P4只需要将P3挡住即可 (2)该同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交法线于B点和D点，如图甲所示．他测得AB＝6 cm，CD＝4 cm，则可求出玻璃的折射率n＝_____________________. (3)他在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′的间距画得比玻璃砖的宽度稍大些，如图乙所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 11.某校开展研究性学习．某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如右图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直于盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值． (1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为__________． (2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________． (3)作AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为________． 考点3　全反射 1． 全反射是光的折射的特殊现象，光从光密介质进入光疏介质发生全反射时，仍然遵守反射定律，有关计算仍依据反射定律进行． 2． 求解全反射问题的步骤 (1) 确定光是由光疏介质射入光密介质还是由光密介质射入光疏介质． (2) 若光由光密介质射入光疏介质，则根据sin C＝确定临界角，看是否发生全反射． (3) 根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”． (4) 运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换，进行动态分析或定量计算． 3． 注意：求光线照射的范围时，应找出边界光线，如果发生全反射，刚好能发生全反射时的临界光线就是一条边界光线，而另一条光线可以通过分析找出．确定临界光线时，应确定光线在什么位置时入射角等于临界角． 12.(多选)如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝r.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出．设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则( ) A. n可能为 B. n可能为2 C. t可能为 D. t可能为 13．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 ，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是(　　) A．，不能发生全反射 B．，能发生全反射 C．，不能发生全反射 D．，能发生全反射 14．如图是一个eq \f(1,4)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O N，O N边可吸收其上的所有光线．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．不能从圆弧射出　　　　 B．只能从圆弧射出 C．能从圆弧射出　　　　 D．能从圆弧射出 考点4　光导纤维的应用 1． 光导纤维 设光导纤维的折射率为n，当入射光线的入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示，则有sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝. 由图可知： (1) 当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小． (2) 当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入纤维中的光线都发生全反射，即有n＝，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率． (3) 由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光导纤维折射率要比大些． 2． 海市蜃楼 (1) 海面上方下层空气温度低，密度大，折射率大，上层空气温度高，密度小，折射率小，远方物体发出的光线向空中入射时不断折射弯曲，到某高度时发生全反射，再射回地面，观察者感觉这光线来自空中．如图所示： (2) 贴近地面空气温度高，密度小，折射率小，上层空气温度低，密度大，折射率大．远方物体发出的有些光线向地面入射时不断折射弯曲，到地面附近时发生全反射，再射向远处空中，观察者感觉这光线来自地下． 15.一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示.比如内芯中的a、b两束光,a光的 (　　)  A.频率小,发生全反射的临界角小 B.频率大,发生全反射的临界角小 C.频率小,发生全反射的临界角大 D.频率大,发生全反射的临界角大 16.如图所示，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，它却随你靠近而后退，对此现象正确的解释是( ) A. 出现的是“海市蜃楼”，是由于光的干涉造成的 B. “水面”不存在，就由于酷热难耐，人产生的幻觉 C. 阳光辐射到地面，使地表温度升高，近地面的空气折射率变大，光线发生全反射形成的虚像 D. 阳光辐射到地面，使地表温度升高，近地面的空气折射率变小，光线发生全反射形成的虚像 17.如图所示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c. (1) 为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件． (2) 求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间． 考点5 双缝干涉 考向1　光的双缝干涉 1． 光的干涉是指满足一定条件的两束单色(复色)光波在空间相遇时发生叠加，从而出现稳定的明暗相间单色(复色)条纹的现象． (1) 干涉条件是两列光的频率相同，振动方向相同且相位差恒定. (2) 能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源通常可用同一束光分成两列而获得，称为分光法． 　干涉条纹和光的波长之间的关系　　 1． 1801年英国物理学家托马斯·杨采用“一分为二”的办法，成功获得相干光源，观察到了预期的光的干涉现象——明暗相间的条纹．证明了光是一种波.因为只有光是一种波，两个波源发出来的光在挡板后面的空间相互叠加，才会出现明暗相间的条纹． (1) 装置要求：三屏平行；双缝间距很小(0.08 mm左右)，距单缝距离相等；单缝S0的作用：获得线光源． (2) 双缝S1、S2的作用：获得相干光源． 2． 决定亮暗纹的产生条件 如图所示，S1、S2是两条狭缝，缝到屏的距离远大于两缝的间距，P是S1S2的中垂线与屏的交点．从S1和S2发出的两列波到达P点的路程差Δs＝0，因此两列波总是波峰(或波谷)同时到达P点，使P点的光波得到加强，形成中央亮条纹．由波动理论可知 (1) 若两列光波到屏上某点的路程差Δs为波长 λ的整数倍，即Δs＝±nλ(n＝0,1,2，…)，这一点处将出现亮纹． (2) 若路程差Δs为半波长 的奇数倍，该点处就出现暗纹，即Δs＝±(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，这一点处将出现暗纹． (3) 亮条纹中心的位置：x＝nλ(n＝0，±1，±2，…)． (4) 相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ. 3． 单色光的干涉图样特点 (1) 中央出现的为亮纹，两边则为明暗相间的条纹． (2) 两相邻亮纹(或暗纹)间的距离相等，且波长越长，这个间距越大.因此比较相邻亮(暗)纹的间距，红光的最大，紫光的最小． 18.(多选)下图是光的双缝干涉的示意图,下列说法正确的是 ( ) A.单缝S的作用是为了增加光的强度 B.双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源 C.当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二级暗条纹 D.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为波长λ时,产生中央亮条纹 19.如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1应为( ) A. B. C. D. 20．(多选)如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是(　　) A．折射光a的波长小于折射光b的波长 B．两束光在相遇区域会发生干涉现象 C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<Δxb D．在玻璃中a光较b光速度快 考向2　薄膜干涉 1． 薄膜干涉是指光照射到厚度不均匀的透明薄膜上时，从薄膜的前后表面反射出来的两列光波叠加时产生明暗相间条纹的干涉现象． (1) 形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加． (2) 条纹特点： ① 若薄膜厚度均匀变化，则条纹间距是均匀的． ② 单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成 水平状的明暗相间条纹，白光入射形成彩色条纹． (3) 亮、暗条纹的判断 ① 在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹． ② 在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹． (4) 水面、马路表面油膜上的彩色条纹都是薄膜干涉形成的． 2． 光的干涉的应用 (1) 干涉法检查平面．如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，则出现平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲.检查精度可达10－6 cm. 　　 干涉条纹是一组平行的直线(甲图)，表明被检查面是平的；如表面某处有凹式缺陷(图乙)，则条纹将发生图示弯曲． (2) 增透膜．在透镜、棱镜等表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的时，可起到减小反射光、增大透射光强度的作用．因为在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消． 3． 牛顿环也是光的干涉的典型现象．从正上方射入的光线，在凸透镜下表面和平板上表面之间的空气层的上下表面的反射，形成如图所示的牛顿环，条纹形状：为一组同心圆环，环纹间距从中心到边缘逐渐变密． 　　 21.将一块平板玻璃放置在另一水平放置的平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当某单色光从上方入射后，从上往下看到的明暗相间的干涉条纹如图所示．下列有关该薄膜干涉的说法中，正确的是( ) A. 干涉条纹是入射光在两块平板玻璃上表面的反射光叠加产生的结果 B. 干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加的结果 C. 若抽去一张纸片，条纹间距将变大 D. 若抽去一张纸片，条纹间距没有变化 22.(多选)把一平行玻璃板压在另一个水平放置的平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成劈形空气薄膜,让单色光从上方垂直射入,如图所示,这时可以看到明暗相间的条纹.下列关于条纹的说法正确的是 ( ) A.干涉条纹的产生是光在劈形空气膜的上下两面反射形成的两列光叠加的结果 B.干涉条纹中的暗纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C.将上面的玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动 D.观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧 23．铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是(　　) A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 B．肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形 C．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° 考向3 实验：用双缝干涉实验测量光的波长 要点1　实验思路 如图所示，利用双缝干涉仪在遮光筒右端毛玻璃屏产生的干涉条纹，测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx、双缝屏到毛玻璃屏距离l，结合已知的双缝间距d，根据λ＝　Δx　可计算出光的波长． 要点2　实验器材 双缝干涉仪(包括光具座、光源、　滤光片　、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺． 要点3　实验步骤 1． 按图所示安装仪器． 2． 将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的　中心轴线　上． 3． 使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节　目镜　，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)． 4． 加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮　读数　和移过分划板中心刻度线的条纹数n. 5． 将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝　　，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用刻度尺测出)． 6． 用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)． 7． 重复测量、计算，求出波长的平均值． 8． 换用另一滤光片，重复实验． 24．用双缝干涉测光的波长．实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，单缝宽为d1，双缝间距为d2.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度． (1)分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数x1＝2.190 mm，对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图乙所示，则此时读数x2＝________mm. (2)相邻两条亮纹间的距离Δx＝________mm，入射光的波长λ＝________(用题中的字母表示)． 25．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作． (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝______ mm. (2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm. 26.在用双缝干涉测量光的波长的实验中,若已知双缝间的距离为d. (1)若测量绿光的波长,应选用　　　　色的滤光片.实验时需要测量的物理量有　　　　　和　　　　　　.  (2)已知双缝到光屏的距离l=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝的距离s=100 mm.某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准第A条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准第B条亮纹的中心,如图甲所示,前后两次游标卡尺的读数分别如图乙、丙所示.入射光的波长λ=　　　　m(结果保留2位有效数字).  甲 乙 丙 (3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有　　　　　　. （多选） A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光 B.增大双缝到屏的距离 C.增大双缝到单缝的距离 D.增大双缝间距 27.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，观察在光屏上出现的现象． (1) 保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越大，屏上明暗相间的条纹间距　　(填“越大”或“越小”)． (2) 在该实验中，若所用激光的波长为λ，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为3λ，则P点出现的应是　　(填“亮条纹”或“暗条纹”)． (3) 在该实验中，已知双缝挡板与光屏间距为L，双缝相距为d，第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为s，则激光的波长为　　. 28．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)： (1) 关于操作，下列说法中错误的是　　 (填选项前的字母)． A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B. 测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C. 为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx＝ (2) 关于观察到的现象，下列说法中正确的是　　. A. 观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧 B. 看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大 (3) 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图中游标卡尺的读数为0.25 mm，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出为748.8 mm，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长为　　m. 考点6　光的衍射 关于光的衍射、衍射图样，重点考查的是衍射现象的种类及意义、衍射图像的识别及信息提取． 1． 要能识别单缝、圆孔、圆盘衍射图样的特征． 2． 要能根据单缝衍射图像，判断单缝、波长等方面的差别． (1) 衍射现象是否明显方面：入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显. (2) 衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小. (3) 由于波长越长，衍射性越好，所以观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多． (4) 各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清． 3． 单缝衍射和双缝干涉的比较 　　　名称 项目　　　 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 4． 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1) 根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄． (2) 根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗． 29.当单色光照射直径恰当的不透光小圆板时,会在小圆板后面的光屏上出现环状的互为同心圆的条纹,并且在同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑,这个亮斑被称为泊松亮斑,如图所示.下列说法正确的是(　　) A.泊松亮斑是光发生干涉现象形成的 B.泊松亮斑说明光具有粒子性 C.当照射光的波长不变时,小圆板的直径越大越容易观察到泊松亮斑 D.当小圆板的直径不变时,照射光的波长越大越容易观察到泊松亮斑 30.关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是　　(　　)  A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理 B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的 C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点 D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 31.在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介.光盘上的信息通常是通过激光束来读取的.假设一束复合激光束不是垂直投射到盘面上,则光在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向,如图所示.下列说法正确的是 ( ) 光盘截面示意图 A.图中光束①是红光,光束②是蓝光 B.在光盘的透明介质层中,光束①比光束②传播速度大 C.若光束①②先后通过同一单缝衍射装置,则光束①的中央亮纹比光束② 的窄 D.若光束①②先后通过同一双缝干涉装置,则光束①的条纹宽度比光束② 的宽 考点7　光的偏振 1． 自然光和偏振光的比较 自然光 偏振光 成因 从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光 自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光 振动方向 在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动 在垂直于传播方向的平面内，并且只有一个振动方向 经偏振片 后现象比较 如上图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化 如上图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗 　偏振现象的运用 1． 摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方向垂直，阻挡了反射光进入镜头． 观看立体电影(3D电影)时，观众戴的眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片． 2． 电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相　垂直　的偏振片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性，偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转90°，利用这种特性控制光通过或不通过，显示数字的形状． 　激光的特点及运用 1． 激光：是频率、相位、偏振以及传播方向等性质完全相同的光波，是极其理想的、自然界中不存在的光源，被广泛地应用于生产生活和科学研究中． 2． 激光的特点及应用 特点 性质 运用 相干性 激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向相同的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性，易被调制 光纤通信 平行度 激光的平行度很高，传播很远的距离仍能保持一定的强度，可会聚于很小的一点 测距、读取光盘上记录的信息等 亮度 它可以在很小的范围和很短的时间内集中很大的能量　 用激光束切割、焊接，激发核反应等 3． 全息照相 (1) 与普通照相技术的比较：普通照相技术记录了光波的能量强弱信息，全息照相技术还记录了光波的相位信息． (2) 原理：全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，使参考光和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹．要求参考光和物光具有很高的相干　性． (3) 观察全息照片时要用　激光束　照射照片，从另一侧面观察． 32.(多选)如图所示,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 ( ) A.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A转过90°后,在P处将看到光亮 33.在拍摄日落时水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是 ( ) A.减弱反射光,从而使景物的像清晰 B.增强反射光,从而使景物的像清晰 C.增强透射光,从而使景物的像清晰 D.减弱透射光,从而使景物的像清晰 34.2023年诺贝尔物理学奖颁发给为“研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”做出贡献的三位科学家.下列有关激光的特性及其应用, 说法正确的是(　　) A.实验室里用激光更容易完成双缝干涉实验和衍射实验,是利用激光频率单一,相干性好 B.医学上用激光焊接剥落的视网膜,是利用激光的平行度好 C.激光束很容易给坚硬的材料上打孔,是利用激光的相干性好 D.激光能够比较精确测量地球到月球的距离,是利用激光的速度大 考点8　光的折射定律和全反射规律的综合应用 1． 解答全反射问题 (1) 解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件： ① 光应从光密介质射入光疏介质． ② 入射角大于或等于临界角. (2) 利用光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图，且在作光路图时尽量与实际相符． 2． 求解光的折射、全反射问题 (1) 明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． (2) 如果光线从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射现象． (3) 当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 35.用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率．实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点，如图甲所示．测得玻璃砖厚度为h＝15.0 mm，A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0 mm，O′到OM的距离为s＝5.0 mm. 甲 　乙 (1) 求玻璃砖的折射率． (2) 用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图乙所示．光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失．求此玻璃砖上下表面的夹角． 36．如下图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况．已知池宽为L，照明灯到池底的距离为H.若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为时，池底的光斑距离出液口. (1)求该液体的折射率． (2)试求当液面高为时，池底的光斑到出液口的距离x. (3)控制出液口缓慢地排出液体，使液面以v0的速率匀速下降，试求池底的光斑移动的速率vx. 37．潜艇的潜望镜系统有一块平行玻璃砖，截面如图所示，AC的连线与AB垂直，AB长为d，∠ABC＝45°，AMC为一圆弧，其圆心在BC边的中点，此玻璃的折射率n＝2.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．真空中光速为c.求： (1)经过圆心的光线从射入玻璃到第一次射出玻璃的时间； (2)从AMC面直接射出的光束在射入AB前的宽度y. 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$