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（粤教版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江苏泰州高二月考)如右图所示，把一个横截面QMP为等边三角形的玻璃棱镜的一个侧面放在水平桌面上，直线SD与QP共线．在S处放一光源，使其发出的直线光束与SQ的夹角为30°，该光束射向棱镜的MQ侧面上的一点．调整光源S的位置，使棱镜另一侧面射出的光线射在D点，且恰有SQ＝PD．不考虑光线在棱镜中的反射，则(　　) A．玻璃棱镜的折射率n＝ B．玻璃棱镜的折射率n＝ C．经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为75° D．经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为45° 答案A 解析 由题意作出光路图，由几何关系可知光线在A点的入射角为60°，折射角为30°，玻璃棱镜的折射率n＝＝，故A正确，B错误；经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角θ＝2×30°＝60°，故C、D错误． 2．某透明均匀介质的截面图如右图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形的直径重合，∠ACB＝30°，半圆形的半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R.已知光线在E点的折射角为30°，真空中的光速为c，则光线在该透明均匀介质中运动的时间为(　　) A． B． C． D． 答案A 解析 由几何关系可得，光线在E点的入射角θ＝60°，由题意知，光线在E点的折射角α＝30°，由折射定律可得n＝＝，光的传播路径如右图所示．由几何关系可得，E点的折射光线EM和BC垂直．由几何关系可得，光在M点的入射角为30°，由折射定律可得，光线在M点的折射角为60°.光线在该透明均匀介质中的传播速度v＝＝，光线在该透明均匀介质中运动的路程s＝EM＝2R sin 60°＝R，所以光线在该透明均匀介质中运动的时间t＝＝，故选A． 3．(多选)(2024广东佛山统考期中)图1是激光从一般透明物质(n＞1)射向空气的光路图，图2是同一激光从负折射率透明物质(n＜0)射向空气的光路图，两种物质的折射光线颜色相同，下列说法正确的是(　　) A．光从负折射率材料射出时折射光线与入射光线位于法线同一侧 B．负折射率材料依然符合折射定律，但折射角取负值 C．光在负折射率材料中传播速度有可能大于光在真空中的速度 D．光从负折射率材料进入空气，光的频率会发生变化 答案AB 解析 由题图可知，光从负折射率材料射出时折射光线与入射光线位于法线同一侧，A正确；由题图可知，负折射率材料当入射角为i时，折射角大小仍为γ，即依然符合折射定律，但折射角取负值，B正确；根据v＝可知，光在负折射率材料中传播速度小于光在真空中的速度，C错误；光从负折射率材料进入空气，光的频率不会发生变化，D错误． 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．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面，与矩形玻璃砖位置的关系分别如下图甲、乙和丙所示。他们的其他操作均正确，且均以为入射界面、为出射界面画光路图。则 甲同学测得的折射率与真实值相比____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 乙同学测得的折射率与真实值相比____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 丙同学测得的折射率与真实值相比____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 答案 偏小 偏小 偏大 [1]做光路图如图所示 由图可知折射角的测量值偏大，根据 可知甲同学测得的折射率与真实值相比偏小。 [2]做光路图如图所示 由图可知入射角的测量值等于真实值，折射角的测量值大于真实值，根据 可知乙同学测得的折射率与真实值相比偏小。 [3]做光路图如图所示 由图可知折射角的测量值小于真实值，根据 可知丙同学测得的折射率与真实值相比偏大。 7．（24高二下广东汕尾期末）在利用 “插针法” 测定玻璃砖的折射率实验中， 如图甲所示， 实验时， 先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线 和 ，然后在白纸上竖直插上两枚大头针 。 (1)准备插第三枚大头针时，应在______（选填 “ ” 或 “ ”）侧观察； (2)插第三枚大头针时，这枚大头针______； A．挡住 的像即可 B．挡住 的像即可 C．应同时挡住 和 的像 (3)插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分， 均为光路上的点，分别过 作直线 的垂线，垂足分别为 ，测得 ， ，则玻璃砖的折射率 ______ 答案(1) (2)C (3)1.43 解析（1）先在白纸上放上玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，准备插第三枚大头针时，应在； （2）插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住 和 的像。 故选C。 （3）根据折射率 8．某小组做“测定玻璃的折射率”实验 (1)下列能够提高实验精确程度的措施是_______。 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．选择的入射角应尽量小些 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量小些 (2)小红同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的和都比实际的折射面（如图甲所示）向外侧平移了一些（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以图乙中和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将____________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。小明同学在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面和，在后面的实验中因不慎碰动了玻璃砖，使它向方向平移了一点（如图丙所示），以后的操作都正确无误，并仍以图丙中和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将____________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (3)小林同学操作正确，得到如图丁所示的插针结果，请在图丁中画出光路图，并在入射面上标明入射角和折射角，该玻璃砖的折射率____________。 答案(1)A (2) 偏小 不变 (3) 解析（1）A．为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确； B．根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不产生影响，故B错误； C．入射角不宜过小，如果过小对于测量角度时会造成更大的误差，故C错误； D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，这样确定的光线方向比较准确，能够提高实验精确程度，故D错误。 故选A。 （2）[1] 小红同学的光路图如图所示 由图可知 其中变大，则减小，即测量值偏小； [2] 小明同学的光路图如图所示 由图可知 其中角度保持不变，即测量值不变。 （3）根据结果画出的光路图如图所示 折射率为 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．某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： (1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则____________cm； (2)步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了____________； (3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为____________，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为____________。（结果保留3位有效数字） (4)若改变入射角会在挡板上得到两个亮斑、，O点到、的距离分别为、，则玻璃的折射率的表达式为____________。 答案(1)6.43 (2)全反射 (3) 1.61 (4) 解析（1）由图（a）可知，玻璃砖的直径为 （2）光束经玻璃砖折射后照在挡板上的区域内，当入射角逐渐增大，折射光线消失的时候，就是光束在玻璃界面处发生了全反射。 （3）[1]当恰好发生全反射时，有 [2]代入数据可得 （4）由折射率公式可得 11．某同学用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： ①如图甲所示，在平铺的白纸上画出直线MN作为界面，垂直MN作法线相交于点O，并画出一条线段作为入射光线。把半圆柱体玻璃砖放在白纸上，并使其直边与MN重合，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线（图中实线部分），再作虚线半圆与半圆弧轮廓线对称。 ②在直线上垂直纸面插上大头针、，并在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针，使挡住、的像。 ③拿走玻璃砖，连接作为折射光线，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，垂直于法线作线段BA、CD并分别交法线于A、D点。延长BO交半圆弧于点E。 ④过E作法线的垂线EF，F是垂足，并用刻度尺分别测量CD的长度x和EF的长度y。 ⑤改变入射角，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像，如图乙所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是______（单选，填标号）。 A．入射角越小，误差越小 B．实验时不能用手直接接触玻璃砖的光学面 C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 (2)根据图乙，可计算得玻璃砖的折射率为____________ (3)该同学将玻璃砖向上平移一小段距离，重复上述实验，作出光路图后发现光线恰好从玻璃砖最底部出射，此时出射光线于入射光线____________（选填“平行”或“不平行”）。 答案(1)B (2) (3)平行 解析 （1）A．为了减小长度测量的误差，实验中的入射角需要适当大一些，故A错误； B．在插针时，为了使看到的针的像清晰，实验时不能用手直接接触玻璃砖的光学面，故B正确； C．选择圆心O点作为入射点，是因为折射光线射出玻璃砖时的反向与相应位置的法线重合，便于利用相应线段的长度来间距表示入射角与折射角的正弦值，便于测量折射率，故C错误。 故选B。 （2）根据折射率的定义式有 （3）入射光线方向不变，将玻璃砖向上平移一小段距离，则入射点左移，光线恰好从玻璃砖最底部出射，作出光路如图所示 利用光路可逆原理，根据几何关系可知，第二次折射的折射角等于第一次折射的入射角，则出射光线平行于入射光线。 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．用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖，观察到的现象如下图所示．下列说法正确的是(　　) A．光线a是入射光线 B．玻璃砖的折射率n＝ C．顺时针转动玻璃砖时，光线b也沿顺时针方向转动 D．逆时针转动玻璃砖时，光线a逐渐减弱最后消失 答案C 解析 如右图所示，c是入射光线，b是反射光线，a是折射光线，故A错误；玻璃砖的折射率n＝＝，故B错误；顺时针转动玻璃砖时，入射角r增大，故反射角也增大，光线b顺时针方向转动，故C正确；逆时针转动玻璃砖时，入射角r减小，故折射角也减小，不可能发生全反射，光线a不会消失，故D错误．故选C． 13．(2024重庆市实验中学月考)某透明介质的横截面为半圆，小明将一束平行单色光线垂直于半圆的直径AB射入透明介质，如下图所示，发现在半圆弧上恰好有占半圆周长三分之一的圆弧部分没有光透出，则透明介质的折射率为(　　) A．3　　　　　　　　 B．1.5 C． D． 答案D 解析 由题意可知，光线射入透明介质后，从圆弧面AB射出时，有部分光线发生全反射，因在AB面上恰好有占半圆周长的的圆弧部分有光透出，则恰好发生全反射时入射光对应的入射角为60°，折射率n＝＝，故D正确． 14．由物镜、转像系统和目镜等组成的光学潜望镜最早应用于潜艇，直角三棱镜是转像系统的重要部件．如下图所示，ABC是等腰直角三棱镜，一束单色光沿平行于其底边BC的方向射向直角边AB，光束进入棱镜后直接射到另一直角边AC时，刚好能发生全反射．已知光在真空中的传播速度为c.求： (1)该三棱镜对此单色光的折射率n； (2)此单色光在该三棱镜中的传播速度v. 答案(1)　(2)c 解析(1)作出光路图如右图所示． 设光线在AB面上的折射角为r，则光线射到AC边上时的入射角，即临界角C＝90°－r， 则由光的折射定律有＝n， sin C＝sin (90°－r)＝，联立解得n＝. (2)根据n＝，可得v＝＝c. 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．如图甲所示，光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的．如图乙所示，将一激光以入射角θ从P点入射，经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射，则此介质的折射率为(　　) A． B． C． D． 答案A 解析 激光以入射角θ从P点入射，经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射，设在P点所形成的折射角的大小为α，则在Q点的入射角为－α，可得n＝＝，即＝，解得sin θ＝tan α，将cos α2＋sin α2＝1代入得n＝.故A正确． 17．下图所示的是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断正确的是(　　) A．n1<n2，光通过光缆的时间等于 B．n1<n2，光通过光缆的时间大于 C．n1>n2，光通过光缆的时间等于 D．n1>n2，光通过光缆的时间大于 答案D 解析 光从光密介质射入光疏介质，才可能发生全反射，故n1>n2；光在内芯传播的路程s＝，光在内芯的传播速度v＝，所以光通过光缆的时间t＝＝，故D正确． 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.用右图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈．将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　) A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30° B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90° C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30° D．干涉条纹保持不变 答案D 解析 本实验中肥皂液薄膜产生的干涉条纹，是重力作用下肥皂液薄膜的梯形竖截面前后两面的反射光叠加而形成的，金属线圈在其所在平面内缓慢旋转并不能影响肥皂液薄膜的竖截面，故金属线圈在其所在平面内旋转时干涉条纹保持不变，故D正确． 　 19.如右图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，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(　　) A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹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．S为实际光源，因此根据出现中央亮条纹的条件，必有SS1＋S1P＝SS2＋S2P.若单缝S稍微向上移动，则单缝S发出的光到达屏上光程差为零的点在P的下方，故中央亮纹下移，故D正确． 20．在双缝干涉实验中，图甲是用绿光进行实验时屏上观察到的条纹情况，a处为中央亮条纹；图乙是用同一实验装置、换用另一种颜色的单色光进行实验时屏上观察到的条纹情况，a处仍为中央亮条纹．下列说法正确的是(　　) A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 答案A 解析 在同一实验装置下，l、d相同，由Δx＝λ可知，相邻两条亮条纹(或暗条纹)之间的距离Δx与λ成正比．由题意知题图乙中条纹间距大于题图甲中条纹间距，所以题图乙所用光的波长要长，而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，波长依次变短，由此可知可能是红光而不是紫光，故A正确． 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.(2024江苏南通高二统考)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示．将单色红光从上方射入，俯视可以看到图乙所示的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，下列说法正确的是(　　) A．图乙中条纹弯曲处表明被检查的平面在此处是凹的 B．若用单色紫光从上方射入，条纹变疏 C．若装置中抽去一张纸片，条纹变密 D．若装置中抽去一张纸片，条纹向左移动 答案A 解析 题图乙中条纹弯曲处表明左侧空气膜厚度与右侧一致，说明此处是凹的，故A正确；从空气膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差Δx＝2d，即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差Δx＝2d＝nλ时，此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ，若把红光换成紫光，波长变短，相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变小，干涉条纹的条纹间距变小，条纹变密，故B错误；抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，干涉条纹的条纹间距变大，条纹变疏，条纹向右移动，故C、D错误． 22．(2024江苏淮安高二统考期末)图甲是检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待测物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是(　) A．入射光C可以采用复色光 B．将A、B间的物体向右微小平移可使条纹间距变大 C．由图乙条纹可知，B上表面上有沟状凹陷 D．若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，观察到的条纹左密右稀 　答案B 解析 入射光C应采用单色光，波长一定，不会出现干涉条纹重合，若采用复色光则会出现干涉条纹重合的现象，A错误；将A、B间的物体向右微小平移，从左到右，光在A、B间楔形狭缝内的光程差变化变慢，可使条纹间距变大，B正确；从左到右，光在A、B间楔形狭缝内的光程差均匀变大，故相邻亮条纹间距应相等，由题图乙条纹可知，中间某条纹右偏，即亮条纹推迟出现，故B上表面上有条状凸起，C错误；若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，左侧光程差变化变慢，右侧光程差变化变快，故观察到的条纹左稀右密，D错误． 23．如下图所示，把酒精灯放在肥皂液膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的示意图是(图中实线、虚线为光照射到液膜上时，从膜的前、后表面分别反射形成的两列波)(　　) 答案C 解析 肥皂液膜上薄下厚，波峰与波峰、波谷与波谷叠加处出现明条纹，波峰与波谷叠加处出现暗条纹，故C正确． 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.(2024广东佛山统考期中)某学习小组利用双缝干涉实验测定光的波长，其实验步骤如下： (1)按图1所示安装实验装置，用白光光源照射单缝，调整仪器位置，获得了清晰彩色条纹，如图2a所示． (2)在单缝前插入一块________(选填“蓝色”或“红色”)滤光片，获得蓝色条纹，如图2b所示；继续在单缝后插入一块________(选填“单缝”或“双缝”)，获得等宽蓝色条纹，如图2 c所示． (3)获得等宽条纹图像后，测量头零刻度时中心刻线恰好对准第1条亮纹中心，第1条到第7条亮条纹中心间的距离为x，如图3所示，测量头读数为________mm. (4)双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，则被测定光的波长λ＝________(用d、L、x表示). 答案(2)蓝色　双缝　(3)6.063　(4) 解析(2)由题图2b所示，在单缝前插入一块蓝色滤光片，获得蓝色条纹．继续在单缝后插入一块双缝，会产生单色光的干涉现象，因此获得等宽蓝色条纹． (3)由题图3可知，固定刻度读数为6 mm，可动刻度读数为6.30×0.01 mm＝0.063 mm， 因此测量头读数为6 mm＋0.063 mm＝6.063 mm. (4)由题意可知，两相邻亮条纹的间距 Δx＝＝， 双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，由双缝干涉两相邻亮条纹或暗条纹的间距公式Δx＝λ， 可得被测定光的波长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“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示． (1)(多选)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点： A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置 B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关 D．干涉条纹间距与光的波长有关 以上几点中你认为正确的是________． (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm. (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值． 答案(1)ACD　(2)0.704　(3)大于 解析(1)为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由Δx＝λ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以A、C、D正确． (2)固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为20.4，所以测量结果为0.5 mm＋20.4×0.01 mm＝0.704 mm. (3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离． 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.(多选)在狭缝衍射实验中，下列说法正确的是(　　) A．将入射光由黄光换成绿光，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 答案ACD 解析 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，A、C正确；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，B错误；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，D正确． 31．用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 答案D 解析 此实验说明了光的衍射现象，且光具有波动性，A错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，B错误；圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，C错误；圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，D正确．故选D． 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)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．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，就能确定被测样品的含糖量了．如下图所示，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，则下列说法正确的是(　　) A．到达O处的光的强度会明显减弱 B．到达O处的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处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于α D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α 答案ACD 解析 自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；若将A或B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于α，故C、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.(多选)激光技术是在1958年发明的．激光被誉为神奇的光．关于激光的应用，下列说法正确的是(　　) A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射 答案AB 解析 激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好，方向性好，但都会不同程度地受大气影响，故C、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．现行高速公路的标志牌常贴有“逆反射膜”，采用高折射率玻璃微珠后半表面镀铝作为后向反射器，具有极强的逆向回归反射性能，能将大部分光线直接“反射”回来，增强反光亮度．如图甲为该反光膜的结构示意图，镶嵌于膜内的玻璃微珠由均匀透明的介质组成，球体直径极小，约为10微米．如图乙所示，玻璃微珠的球心位于O点，半径为R，有一平行于中心轴AO的光线射入，该光线与AO之间的距离为H，最后从球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)． (1)若玻璃微珠折射率n＝，则入射光离AO的距离H为多大，才能使入射光经玻璃珠折射后到达B点？ (2)要使射向玻璃珠的光线总有部分光线能平行“反射”出玻璃珠，求制作“逆反射膜”所用的玻璃珠折射率n′至少为多少？ 　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙 　答案(1)R　(2) 解析(1)设入射光射入玻璃珠时的入射角为i，折射角为r，由折射定律n＝， 由图可知i＝∠AOC，i＝2r， 则有sin i＝且已知n＝， 解得r＝30°，H＝R. (2)由(1)可得n＝， 由三角函数，得 n＝2cos， 当i＝90°时，n取最小值 n′＝. 36．为研究井水深度对井底青蛙观天视野的影响，在实验室用模型青蛙(可看作质点，带有感光眼睛)、圆筒、发光平板(足够宽)、清水等来进行探究．已知圆筒的深度为h、底部圆内径为r，发光平板放在离圆筒口竖直高度为H的水平位置，模型青蛙放置在圆筒底部的中心O处，水的折射率是n. (1)圆筒中没有水时，模型青蛙看到的“天”的面积是多少？ (2)圆筒中装满水时，模型青蛙看到的“天”的面积是多少？ 答案(1) (2)π2 解析(1)圆筒中没有水时，模型青蛙看到的“天”是以A点为圆心，O1、O2为直径的圆，如图甲所示． 设“天”的半径为R，根据几何关系有 ＝，可得R＝r. 模型青蛙看到的“天”的面积 S＝πR2＝. 　　 (2)圆筒中装满水时，青蛙看到的“天”是以A点为圆心，O3、O4为直径的圆，设“天”的半径为R1，如图乙所示． 光在水面发生折射，由折射定律有 ＝n， sin∠OEC＝＝， sin∠O3BA＝， 联立解得R1＝r＋nrH. 青蛙看到的“天”的面积 S1＝πR＝π2. 37．如图，在注满水的游泳池的底部有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为. (1)求池内的水深；(结果保留1位小数) (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)． 答案(1)2.6 m　(2)0.7 m 解析(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i.依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有 nsin i＝sin θ， ① 由几何关系有sin i＝， ② 式中，l＝3 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h＝ m≈2.6 m．③ (2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°. 由折射定律有nsin i′＝sin θ′， ④ 式中，i′是光线在水中的入射角． 设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有sin i′＝，⑤ x＋l＝a＋h′， ⑥ 式中h′＝2 m．联立③④⑤⑥式得 x＝ m≈0.7 m. 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江苏泰州高二月考)如右图所示，把一个横截面QMP为等边三角形的玻璃棱镜的一个侧面放在水平桌面上，直线SD与QP共线．在S处放一光源，使其发出的直线光束与SQ的夹角为30°，该光束射向棱镜的MQ侧面上的一点．调整光源S的位置，使棱镜另一侧面射出的光线射在D点，且恰有SQ＝PD．不考虑光线在棱镜中的反射，则(　　) A．玻璃棱镜的折射率n＝ B．玻璃棱镜的折射率n＝ C．经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为75° D．经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为45° 2．某透明均匀介质的截面图如右图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形的直径重合，∠ACB＝30°，半圆形的半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R.已知光线在E点的折射角为30°，真空中的光速为c，则光线在该透明均匀介质中运动的时间为(　　) A． B． C． D． 3．(多选)(2024广东佛山统考期中)图1是激光从一般透明物质(n＞1)射向空气的光路图，图2是同一激光从负折射率透明物质(n＜0)射向空气的光路图，两种物质的折射光线颜色相同，下列说法正确的是(　　) A．光从负折射率材料射出时折射光线与入射光线位于法线同一侧 B．负折射率材料依然符合折射定律，但折射角取负值 C．光在负折射率材料中传播速度有可能大于光在真空中的速度 D．光从负折射率材料进入空气，光的频率会发生变化 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．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面，与矩形玻璃砖位置的关系分别如下图甲、乙和丙所示。他们的其他操作均正确，且均以为入射界面、为出射界面画光路图。则 甲同学测得的折射率与真实值相比____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 乙同学测得的折射率与真实值相比____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 丙同学测得的折射率与真实值相比____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 7．（24高二下广东汕尾期末）在利用 “插针法” 测定玻璃砖的折射率实验中， 如图甲所示， 实验时， 先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线 和 ，然后在白纸上竖直插上两枚大头针 。 (1)准备插第三枚大头针时，应在______（选填 “ ” 或 “ ”）侧观察； (2)插第三枚大头针时，这枚大头针______； A．挡住 的像即可 B．挡住 的像即可 C．应同时挡住 和 的像 (3)插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分， 均为光路上的点，分别过 作直线 的垂线，垂足分别为 ，测得 ， ，则玻璃砖的折射率 ______ 8．某小组做“测定玻璃的折射率”实验 (1)下列能够提高实验精确程度的措施是_______。 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．选择的入射角应尽量小些 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量小些 (2)小红同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的和都比实际的折射面（如图甲所示）向外侧平移了一些（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以图乙中和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将____________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。小明同学在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面和，在后面的实验中因不慎碰动了玻璃砖，使它向方向平移了一点（如图丙所示），以后的操作都正确无误，并仍以图丙中和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将____________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (3)小林同学操作正确，得到如图丁所示的插针结果，请在图丁中画出光路图，并在入射面上标明入射角和折射角，该玻璃砖的折射率____________。 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．某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： (1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则____________cm； (2)步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了____________； (3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为____________，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为____________。（结果保留3位有效数字） (4)若改变入射角会在挡板上得到两个亮斑、，O点到、的距离分别为、，则玻璃的折射率的表达式为____________。 11．某同学用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： ①如图甲所示，在平铺的白纸上画出直线MN作为界面，垂直MN作法线相交于点O，并画出一条线段作为入射光线。把半圆柱体玻璃砖放在白纸上，并使其直边与MN重合，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线（图中实线部分），再作虚线半圆与半圆弧轮廓线对称。 ②在直线上垂直纸面插上大头针、，并在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针，使挡住、的像。 ③拿走玻璃砖，连接作为折射光线，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，垂直于法线作线段BA、CD并分别交法线于A、D点。延长BO交半圆弧于点E。 ④过E作法线的垂线EF，F是垂足，并用刻度尺分别测量CD的长度x和EF的长度y。 ⑤改变入射角，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像，如图乙所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是______（单选，填标号）。 A．入射角越小，误差越小 B．实验时不能用手直接接触玻璃砖的光学面 C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 (2)根据图乙，可计算得玻璃砖的折射率为____________ (3)该同学将玻璃砖向上平移一小段距离，重复上述实验，作出光路图后发现光线恰好从玻璃砖最底部出射，此时出射光线于入射光线____________（选填“平行”或“不平行”）。 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．用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖，观察到的现象如下图所示．下列说法正确的是(　　) A．光线a是入射光线 B．玻璃砖的折射率n＝ C．顺时针转动玻璃砖时，光线b也沿顺时针方向转动 D．逆时针转动玻璃砖时，光线a逐渐减弱最后消失 13．(2024重庆市实验中学月考)某透明介质的横截面为半圆，小明将一束平行单色光线垂直于半圆的直径AB射入透明介质，如下图所示，发现在半圆弧上恰好有占半圆周长三分之一的圆弧部分没有光透出，则透明介质的折射率为(　　) A．3　　　　　　　　 B．1.5 C． D． 14．由物镜、转像系统和目镜等组成的光学潜望镜最早应用于潜艇，直角三棱镜是转像系统的重要部件．如下图所示，ABC是等腰直角三棱镜，一束单色光沿平行于其底边BC的方向射向直角边AB，光束进入棱镜后直接射到另一直角边AC时，刚好能发生全反射．已知光在真空中的传播速度为c.求： (1)该三棱镜对此单色光的折射率n； (2)此单色光在该三棱镜中的传播速度v. 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．如图甲所示，光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的．如图乙所示，将一激光以入射角θ从P点入射，经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射，则此介质的折射率为(　　) A． B． C． D． 17．下图所示的是两个城市间光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断正确的是(　　) A．n1<n2，光通过光缆的时间等于 B．n1<n2，光通过光缆的时间大于 C．n1>n2，光通过光缆的时间等于 D．n1>n2，光通过光缆的时间大于 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.用右图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈．将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　) A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30° B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90° C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30° D．干涉条纹保持不变 　 19.如右图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，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(　　) A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向下移 20．在双缝干涉实验中，图甲是用绿光进行实验时屏上观察到的条纹情况，a处为中央亮条纹；图乙是用同一实验装置、换用另一种颜色的单色光进行实验时屏上观察到的条纹情况，a处仍为中央亮条纹．下列说法正确的是(　　) A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 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.(2024江苏南通高二统考)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示．将单色红光从上方射入，俯视可以看到图乙所示的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，下列说法正确的是(　　) A．图乙中条纹弯曲处表明被检查的平面在此处是凹的 B．若用单色紫光从上方射入，条纹变疏 C．若装置中抽去一张纸片，条纹变密 D．若装置中抽去一张纸片，条纹向左移动 22．(2024江苏淮安高二统考期末)图甲是检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待测物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是(　) A．入射光C可以采用复色光 B．将A、B间的物体向右微小平移可使条纹间距变大 C．由图乙条纹可知，B上表面上有沟状凹陷 D．若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，观察到的条纹左密右稀 　 23．如下图所示，把酒精灯放在肥皂液膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的示意图是(图中实线、虚线为光照射到液膜上时，从膜的前、后表面分别反射形成的两列波)(　　) 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.(2024广东佛山统考期中)某学习小组利用双缝干涉实验测定光的波长，其实验步骤如下： (1)按图1所示安装实验装置，用白光光源照射单缝，调整仪器位置，获得了清晰彩色条纹，如图2a所示． (2)在单缝前插入一块________(选填“蓝色”或“红色”)滤光片，获得蓝色条纹，如图2b所示；继续在单缝后插入一块________(选填“单缝”或“双缝”)，获得等宽蓝色条纹，如图2 c所示． (3)获得等宽条纹图像后，测量头零刻度时中心刻线恰好对准第1条亮纹中心，第1条到第7条亮条纹中心间的距离为x，如图3所示，测量头读数为________mm. (4)双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，则被测定光的波长λ＝________(用d、L、x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“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示． (1)(多选)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点： A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置 B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关 D．干涉条纹间距与光的波长有关 以上几点中你认为正确的是________． (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm. (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值． 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.(多选)在狭缝衍射实验中，下列说法正确的是(　　) A．将入射光由黄光换成绿光，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 31．用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 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)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．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，就能确定被测样品的含糖量了．如下图所示，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，则下列说法正确的是(　　) A．到达O处的光的强度会明显减弱 B．到达O处的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处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于α D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α 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.(多选)激光技术是在1958年发明的．激光被誉为神奇的光．关于激光的应用，下列说法正确的是(　　) A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度 B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息 C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响 D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射 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．现行高速公路的标志牌常贴有“逆反射膜”，采用高折射率玻璃微珠后半表面镀铝作为后向反射器，具有极强的逆向回归反射性能，能将大部分光线直接“反射”回来，增强反光亮度．如图甲为该反光膜的结构示意图，镶嵌于膜内的玻璃微珠由均匀透明的介质组成，球体直径极小，约为10微米．如图乙所示，玻璃微珠的球心位于O点，半径为R，有一平行于中心轴AO的光线射入，该光线与AO之间的距离为H，最后从球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)． (1)若玻璃微珠折射率n＝，则入射光离AO的距离H为多大，才能使入射光经玻璃珠折射后到达B点？ (2)要使射向玻璃珠的光线总有部分光线能平行“反射”出玻璃珠，求制作“逆反射膜”所用的玻璃珠折射率n′至少为多少？ 　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙 　 36．为研究井水深度对井底青蛙观天视野的影响，在实验室用模型青蛙(可看作质点，带有感光眼睛)、圆筒、发光平板(足够宽)、清水等来进行探究．已知圆筒的深度为h、底部圆内径为r，发光平板放在离圆筒口竖直高度为H的水平位置，模型青蛙放置在圆筒底部的中心O处，水的折射率是n. (1)圆筒中没有水时，模型青蛙看到的“天”的面积是多少？ (2)圆筒中装满水时，模型青蛙看到的“天”的面积是多少？ 37．如图，在注满水的游泳池的底部有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为. (1)求池内的水深；(结果保留1位小数) (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$