第四章 光(专项训练)物理人教版2019选择性必修第一册
2025-11-24
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2份
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56页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 复习与提高 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 光学 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 21.70 MB |
| 发布时间 | 2025-11-24 |
| 更新时间 | 2025-10-31 |
| 作者 | winboy9986 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-09-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53945656.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第四章 光
目录
A题型建模・专项突破
题型一、光的折射 1
题型二、折射率 3
题型三、测量玻璃的折射率 6
题型四、全反射 11
题型五、光的干涉 14
题型六、用双缝干涉测量光的波长 17
题型七、光的衍射 21
题型八、光的偏振、激光 23
题型一、光的折射
1.(24-25高二上·广东河源·期末)如图,水平桌面上有一只装有水的玻璃量筒,把一张左侧为黄色、右侧为蓝色的纸片慢慢地向右水平移动,当纸片的中心线与量筒的中轴线重合时、不考虑光在玻璃中的折射,站在量筒正前方的同学看到纸片上的颜色情况是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】当纸片的中心线与量筒的中轴线重合时,量筒中水面上方的光线可以认为沿直线传播,人看到的是左侧为黄色,右侧为蓝色,水面下方的光线经两次折射后光路图如图
故人看到的是左侧为蓝色,右侧为黄色。
故选A。
2.(24-25高二下·山东济南·期末)彩虹是太阳光经过水滴的两次折射和一次反射形成的光学现象,其光路如图所示,、、、是其中四条不同颜色的出射光线,下列说法正确的是( )
A.、、、光的颜色依次可能为红光、黄光、蓝光和紫光
B.在水滴中光的频率小于光的频率
C.在水滴中光的波长小于光的波长
D.在水滴中光的速度大于光的速度
【答案】C
【详解】A.可见光从红光到紫光,频率越来越大,波长越来越小。而频率越大的光,在同一介质中折射率越大,由图当太阳光经过水滴的第一次折射时,根据
可得入射角相同,折射角越小,则折射率越大。所以、、、光的颜色依次可能为紫光、蓝光、黄光和红光,故A错;
B.进入不同介质,光的频率不变,所以在水滴中光的频率仍然大于光的频率,故B错;
C.由,
得
则a光的频率最大,折射率最大,因而最小,故C正确;
D.由
可知折射率越大,传播速度越小,在水滴中光的速度小于光的速度,故D错。
故选C。
3.(22-23高二上·山东临沂·期末)如图所示,一束复色光照射到平行玻璃砖的侧面,折射成a、b两种不同单色光,不考虑多次反射和折射,下列说法正确的是( )
A.a光的频率一定小于b光的频率
B.在玻璃中a光传播速度小于b光传播速度
C.b光有可能发生全反射
D.射出玻璃砖后a、b两种出射光线一定平行
【答案】AD
【详解】A.由图可知,a光的折射角大于光的折射角,根据折射定律
可知a光的折射率小于b光的折射率,则a光的频率一定小于b光的频率,A正确;
B.根据
可知在玻璃中a光传播速度大于b光传播速度,B错误;
CD.b光的出射面与入射面平行,根据光的可逆性可知,故b光不可能发生全反射,射出玻璃砖后a、b两种出射光线一定平行,D正确,C错误。
故选AD。
题型二、折射率
4.(24-25高二下·河南周口·期末)如图所示的玻璃砖,、,边长为。一束激光以与边的夹角为从边上的点射入,折射光线到达边上的中点E。已知反向延长线的夹角为,且,光在真空中传播速度为。下列说法正确的是( )
A.此激光在D点的入射角为
B.玻璃砖的折射率为
C.激光从D到E的传播距离为
D.激光从D到E的传播时间为
【答案】BD
【详解】A.由几何关系可得光在D点的入射角为, 故A错误;
B.由几何关系可得光在D点入射后的折射角为,由可得
所以玻璃砖的折射率为,故B正确;
C.对于直角三角形ABC,因为边长为,所以边长BC的长度为2L,E是BC的中点,则
由几何关系可得
则
在三角形BDE内根据正弦定理得
代入数据解得,故C错误;
D.由
解得激光在玻璃砖内的速度为
所以激光从D到E的传播时间为
代入数据解得,故D正确。
故选BD。
5.(24-25高二下·广东广州·期末)在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气,形成一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,气泡半径为R,水球半径为2R。在过球心O的平面内,一单色光以入射角i水平照射这一水球,折射光线AB恰好与内圆相切。已知光从A传播到B的时间为,在真空中的传播速度为c,求:
(1)光在水中的传播速度v;
(2)水的折射率n和入射角i。
【答案】(1)
(2),45°
【详解】(1)由几何关系可知,折射角满足
可得
则光在水球中的传播距离为
光在水球中的传播速度为
(2)水对光的折射率为
由
可得
可得入射角为
6.(24-25高二下·浙江绍兴·期末)有一透明材料制成的中空半圆柱体,其横截面如图所示,内半径为R,外半径为2R,为对称轴,处有一可以旋转的单色激光发射器,使发出的光绕以角速度ω在纸面内匀速转动。圆柱体内部弧面上均附有特殊材料(除外),使光到达时全部被吸收。已知单色光在透明材料中的折射率为,真空中光速为c,下列说法正确的是( )
A.折射光在材料中转动的角速度也为ω
B.光点在下侧截面移动的长度为
C.光在材料中传播的时间均为
D.若减小单色光频率,光点在下侧截面移动的长度将变大
【答案】B
【详解】A.光在介质中的传播速度
可知折射光在材料中的光速变为原来的,故在材料中转动的角速度也变为原来的,故A错误;
B.当光线与内侧圆弧相切时与夹角为,此时光点距离点的距离为
可知光点在下侧截面移动的区域长度为,故B正确;
C.光在介质中的传播速度
由于光在材料中的传播距离不等,光在材料中传播的时间就会不同。当光在材料中射到下侧截面最右(或者左)端时,光线的传播时间最长,故C错误;
D.若减小单色光频率,单色光在透明材料中的折射率减小,但光点在下侧截面移动的区域长度仍然为
故D错误;
故选B。
题型三、测量玻璃的折射率
7.(24-25高二下·贵州遵义·期末)某小组用“插针法”测量玻璃的折射率:如图(a)所示,在木板上面铺一张白纸,把两面平行的玻璃砖放在纸上,描出玻璃砖的两个边和。在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,确定射入玻璃砖的光线;在玻璃砖的另一侧依次插大头针C、D,确定从玻璃砖射出的光线。在白纸上描出光线的径迹,测量相应的角度、,计算玻璃砖的折射率n。回答下列问题:
(1)关于实验操作,下列描述合理的是______
A.实验中可以直接用手接触玻璃砖的光学面
B.为减小实验误差,大头针之间的距离要尽可能小
C.插大头针D时,必须使它把前三个大头针都挡住
(2)该小组测量了多组数据,甲、乙两位同学分别采用了下表中的处理方法计算折射率,你认为合理的是 。(填“甲”或“乙”)
甲
项目
1
2
3
4
5
平均值
0.26
0.50
0.71
0.87
0.97
0.17
0.31
0.47
0.59
0.68
n
1.53
1.61
1.51
1.47
1.43
1.51
乙
项目
1
2
3
4
5
平均值
0.26
0.50
0.71
0.87
0.97
0.66
0.17
0.31
0.47
0.59
0.68
0.44
n
1.50
(3)该小组实验后发现该玻璃砖内部有一空气层,且空气层边界与玻璃砖外表面均平行,如图(b)所示。实验时光线通过了空气层的中间区域,则实验中测得玻璃的折射率比真实值 (填“偏大”或“偏小”)
【答案】(1)C
(2)甲
(3)偏小
【详解】(1)A.玻璃砖的光学面不能用手直接接触,接触面的污渍会影响接触面的平整,进而影响折射率的测定,故A错误;
B.折射光线是通过隔着玻璃观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度误差会较大,大头针之间的距离适当大些,可以提高精确度,故B错误;
C.根据实验原理可知,该同学接下来要完成的必要步骤有,插上大头针C,使挡住A、B的像;插上大头针D,使挡住C和A、B的像,故C正确。
故选C。
(2)在测量折射规律的实验中,通常根据光的折射定律
计算折射率n。甲同学的处理方法是针对每组数据分别计算n,再取n的平均值,这种方法符合“多次测量取平均以减小误差”的实验原则,有利于减小误差。乙同学先把数据进行平均,在计算折射率n误差较大,故选甲。
(3)如图所示
没有空气层时光线从E点射出,有空气层后从F点射出,使得折射角变大,入射角不变,所以折射率变小。
8.(24-25高二下·河南鹤壁·期末)物理小组的同学测量半圆柱形玻璃砖的折射率,实验步骤如下∶
①将坐标纸固定在水平面上,用刻度尺画出一条直线,并标记一点为;
②在坐标纸上画一条直线作为入射光线,并在入射光线上竖直插两枚大头针、;
③将半圆柱玻璃砖放到坐标纸上,使直径与直线MN重合,圆心和标记的O点重合;
④在玻璃砖的下方竖直插大头针P3。
回答下列问题:
(1)如图所示,插大头针P3时,应该从玻璃砖的下方观察,让P3挡住 (选填“P1和P2”或“P2”)的像,并在答题卡上画出光路图 。
(2)已知坐标纸上的小方格均为正方形,则半圆柱玻璃砖的折射率为 (结果保留根号)。
(3)若半圆柱玻璃砖放置时,不小心使圆心偏离到标记的O点右侧,则用同样的步骤测得的折射率会 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) 和
(2)
(3)偏小
【详解】(1)[1][2]插大头针时,从玻璃砖的下方观察,让挡住和的像,保证三枚大头针在同一条光路上;由于光线沿着半径方向出射,方向不变,故将O和连成一条线即可。如图所示
(2)设入射角为,由图可知
从点到O点,横着有4个小格,竖着有8个小格,设折射角为,有
半圆柱玻璃砖的折射率
(3)若半圆柱玻璃砖放置时,不小心使圆心偏离到O点右侧,光路图如图所示
用同样的步骤测量,仍将O和连成一条线,则折射角偏大,故测定的折射率会偏小。
9.(24-25高二下·广东·期末)(1)某实验小组用三角形玻璃砖ABC做“测定玻璃折射率”的实验。如甲图所示,他们将玻璃砖平放在白纸上,并沿界面作出两条直线AB和CB,在直线AB一侧插上大头针P1、P2以记录入射光线的方向,眼睛在玻璃砖的另一侧观察,并插上大头针P3、P4以记录折射光线的方向。请在甲图中用直尺补充光线在两个界面发生折射的完整的光路图。
(2)小组中一名同学在处理实验数据时,由于没有量角器,决定仅用一把直角三角板(含毫米刻度尺)完成折射率的测量。乙图是他记录的入射光线、折射光线、界面和法线。为了方便测量,他以入射点O为圆心作了一个圆,圆与入射光线的交点为P,与折射光线的交点为M,如图中虚线所示。请你在此基础上继续完成实验:
①在乙图中用虚线作出需要测量长度的线段PQ、MN,并标明字母Q与N(用黑色字迹的钢笔或签字笔作答) ;
②用毫米刻度尺测得PQ的长度为 cm;(测量时,以答题卡上的PQ线段长度为准)
③根据公式n= (用PQ、MN的关系式表示)、以及图中相应线段的测量值,可测得该玻璃的折射率为 (保留三位有效数字)。
【答案】(1)
(2) 1.68(1.66~1.70) 1.56(1.55~1.65)
【详解】(1)大头针P1、P2的连线为入射光线,大头针P3、P4的连线为两次折射后的折射光线的方向,作出交点的垂线为法线,完整的光路图如图所示
(2)①[1]在乙图中用虚线作出需要测量长度的线段PQ、MN,如图所示
②[2]毫米刻度尺读长度估读到0.1mm,PQ的长度为1.68cm(1.66cm~1.70cm);
③[3]设圆的半径为R,根据折射定律的有,,
联立解得
[4]量出PQ、MN的长度值,可测得该玻璃的折射率为1.56(1.55~1.65)。
题型四、全反射
10.(24-25高二下·吉林·期末)如图所示,AB为空气与某介质的界面,直线MN垂直于界面AB。已知,该介质的折射率,光在空气中的传播速度约为3×108m/s。求:
(1)光以i=45°入射角由空气射入该介质时的折射角r;
(2)光在该介质中的传播速度v;
(3)光由该介质射向空气,发生全反射的临界角C。
【答案】(1)r=30°
(2)
(3)C=45°
【详解】(1)根据题意,由折射定律有
解得
则折射角
(2)根据题意,由公式可得,光在该介质中的传播速度
(3)根据题意,由公式可得
解得全反射的临界角
11.(24-25高二下·河南许昌·期末)如图所示为半圆形玻璃砖的横截面,直径MN与水平面平行。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖,入射角为β,进入玻璃砖后分成两束光分别经过玻璃砖截面边界上的b、c两点,b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是( )
A.经过b、c两点的分别是红光和紫光
B.在同种玻璃中,红光的速率比紫光的速率大
C.增大β角,射到c点的光可能会发生全反射
D.光从M点传到c点的时间大于从M点传到b点的时间
【答案】B
【详解】A.因为紫光的频率大于红光的频率,所以对于同一介质,紫光折射率大于红光折射率,由折射定律可知,对不同颜色的光线,当入射角相同时,光的折射率越大,折射角应越小,则经过b、c两点的分别是紫光和红光,故A错误;
B.由公式,真空中,紫光和红光速率相等,而在同种玻璃中,紫光折射率大于红光折射率,则红光的速率比紫光的速率大,故B正确;
C.如图所示
设射到c点的光在M点的折射角为,在c点发生折射,光从玻璃到空气中的入射角为,折射角为。
则由光的折射率公式可得
由图和题意可得
将以上两式对比可得
即光线从c点射出时折射角小于,所以即使增大,射到c点的光在c点也不会发生全反射,故C错误;
D.如图所示
设截面半圆半径为R,以c光为研究对象,由几何关系可得,光从M点到c点的路程为
由折射率公式
且
联立可得,光从M点传到c点的时间
其与折射角、折射率无关,则同理可得,光从M点传到b点的时间,故D错误。
故选B。
12.(24-25高二下·天津南开·期末)如图(a)所示,倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”,是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成的。若一束白光从冰晶的上顶面进入后,经折射从侧面射出,如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A.各色光从空气进入冰晶后波长均不变
B.在冰晶中红光和紫光的传播速度相同
C.白光经折射从侧面射出后,红光在紫光下方
D.当入射角α减小,在侧面最先发生全反射的是紫光
【答案】D
【详解】A.各色光从空气进入冰晶后频率f不变,波速v发生变化,由v=λf可知,波长λ均变化,故A错误;
B.红光和紫光折射率不同,根据可知,在冰晶中红光和紫光的传播速度不相同,故B错误;
C.白光经折射从侧面射出后,因紫光折射率最大,则紫光偏折程度最大,则紫光在红光下方,故C错误;
D.紫光的折射率最大,根据可知,紫光临界角最小,可知当入射角α减小,在侧面的入射角变大,则最先发生全反射的是紫光,故D正确。
故选D。
题型五、光的干涉
13.(24-25高二下·安徽芜湖·期末)民间有“日晕三更雨,月晕午时风”的谚语。如图甲所示,日晕形成原因是高空中出现了由冰晶构成的卷层云,太阳光照射云层中的冰晶时会发生折射和反射,阳光便被“分解”成了红、黄、绿、紫等多种颜色,这样太阳周围就会出现一个巨大的彩色光环。图乙所示是一束太阳光射到一个截面为正六边形的冰晶上,分解为a、b两束单色光穿过冰晶时的过程图,则( )
A.a光比b光在冰晶中传播的速度小
B.冰晶对a光的折射率比对b光的折射率大
C.太阳光直接照在转动的冰晶表面上时,部分光线发生了全反射
D.用a、b光在相同实验条件下分别做双缝干涉实验,a光的相邻亮条纹间距大些
【答案】D
【详解】AB.由光路可知,a光的偏折程度小于b光,可知a光折射率较小,根据可知,a光比b光在冰晶中传播的速度大,故AB错误;
C.太阳光直接照在转动的冰晶表面上时,是由光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,故C错误;
D.因a光折射率小,则频率小,波长较大,根据可知,用a、b光在相同实验条件下分别做双缝干涉实验,a光的相邻亮条纹间距大些,故D正确。
故选D。
14.(24-25高二下·辽宁大连·期末)劈尖干涉是一种薄膜干涉,如图甲所示,将一块标准平板玻璃放置在另一待测平板玻璃上,一端用两张纸片垫起,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当单色光从上方入射后,从上往下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.干涉条纹是光在标准样板的上下两表面反射形成的两列光叠加的结果
B.将该单色光换成频率更大的单色光则条纹间距变稀疏
C.若观察到的干涉条纹如图乙,则待测平面有凹坑
D.若抽去一张纸片,观察到的条纹将变密集
【答案】C
【详解】A.干涉条纹的产生是光在空气劈尖膜的前、后两表面反射形成的两列光波叠加的结果。故A错误;
B.将该单色光换成频率更大的单色光,即单色光的波长变小,条纹间距变小,条纹间距变密集,故B错误;
C.由图乙可知,条纹向左弯曲,说明此处空气膜厚度与右边正常条纹处空气膜厚度相同,即待测平面有凹坑,故C正确;
D.从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,其光程差为
即光程差为空气层厚度的2倍,当光程差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,显然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。故观察到的条纹将变稀疏,故D错误;
故选C。
15.(24-25高二下·四川眉山·期末)如图所示为半圆形的玻璃砖,C为AB的中点,OO′为过C点的AB面的垂线,a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖,且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等,两束光折射后相交于图中的P点,以下判断错误的是( )
A.在半圆的玻璃砖中,a光的传播速度大于b光的传播速度
B.a光的频率大于b光的频率
C.两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹,相邻明条纹的间距a光的较大
D.若a、b两束光从同一介质射入真空过程中,a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
【答案】B
【详解】AB.对题图分析可知,玻璃砖对b束光的折射角大于对a束光的折射角,两束光入射角相同,根据折射定律得知,玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率,b光的频率大于a光的频率,根据
可知a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度,故A正确,不符合题意;B错误,符合题意。
C.b光的频率大于a光的频率,所以b光的波长小于a光的波长,根据
故相邻明条纹的间距a光的较大,故C正确,不符合题意;
D.a光的折射率小,根据公式
所以a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角,故D正确,不符合题意。
本题选错误的,故选B。
题型六、用双缝干涉测量光的波长
16.(24-25高二下·青海西宁·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图所示
(1)M、N、P三个光学元件依次为_______。
A.滤光片、单缝片、双缝片 B.滤光片、双缝片、单缝片
C.偏振片、单缝片、双缝片 D.双缝片、偏振片、单缝片
(2)利用图中装置研究双缝干涉现象时,下列说法中正确的是( )
A.将光屏移近双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的,其他条件不变,干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后,其他条件不变,干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离更大的双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片,其他条件不变,干涉现象消失
(3)如图所示,实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度,下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________。
A.仅旋转单缝 B.仅前后移动凸透镜
C.仅旋转毛玻璃处的测量头 D.调节拨杆
(4)已知双缝间的距离为,双缝到毛玻璃屏的距离为,当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时,手轮上的读数为0.3mm,当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时,手轮上的示数如图4所示,则读数为 mm;由以上已知数据和测量数据可知,该红光的波长为 m(结果保留两位有效数字)。
(5)将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,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。当光垂直入射后,可看到的干涉条纹如图所示。若在装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,相比原来观察到的干涉条纹 (A.变密 B.变疏 C.不变),若将空气膜抽成真空,相比原来观察到的干涉条纹 (A.变密 B.变疏 C.不变)
【答案】(1)A
(2)ABD
(3)C
(4) 9.6 6.2×10-7
(5) B B
【详解】(1)根据实验装置的正确安装顺序可知M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片,故A正确,BCD错误。
故选A。
(2)A.根据双缝干涉条纹间距公式,将光屏移近双缝,l减小,其他条件不变,干涉条纹间距变窄,故A正确;
B.将滤光片由蓝色的换成红色的,波长变大,其他条件不变,干涉条纹间距变宽,故B正确;
C.双缝干涉条纹间距与单缝和双缝之间的距离无关,将单缝向双缝移动一小段距离后,其他条件不变,干涉条纹间距不变,故C错误;
D.换一个两缝之间距离更大的双缝,双缝之间的间距增大,其他条件不变,干涉条纹间距变窄,故D正确;
E.去掉滤光片,其他条件不变,光屏上出现彩色条纹,故E错误。
故选ABD。
(3)实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度,使得分划板中心刻线与干涉条纹平行,则仅旋转毛玻璃处的测量头即可,故ABD错误,C正确。
故选C。
(4)[1]10分度游标卡尺的精确度为0.1mm,第5条亮条纹中心对应的读数为
[2]相邻条纹间距为
根据双缝干涉条纹间距公式,解得波长
(5)[1]从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,其光程差为
即光程差为空气层厚度的2倍,当光程差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,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,故B正确,AC错误。
故选B。
[2]若将空气膜抽成真空,入射光的波长变长,根据上述分析可知,相比原来观察到的干涉条纹变疏,故B正确,AC错误。
故选B。
17.(24-25高二下·河南焦作·期末)某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,所用的实验装置如图1所示。
(1)图1的②处固定的元件是________。
A.单缝 B.双缝 C.滤光片
(2)若用激光替代灯泡作为光源,则除灯泡、凸透镜外,光具座上还可以撤除的元件有 (填元件的名称)。
(3)实验测得双缝到光屏之间的距离,双缝之间的距离,实验得到明暗相间的条纹,转动手轮,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示,则 。
(4)入射光的波长 (结果保留2位有效数字)。
(5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图3所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【答案】(1)A
(2)滤光片和单缝
(3)17.7
(4)
(5)大于
【详解】(1)图1中的①处是滤光片,②处固定的元件是单缝,③处是双缝,故选A。
(2)用激光替代灯泡作为光源,由于激光是频率单一的单色光,并具有良好的平行度,故不需要凸透镜、滤光片和单缝。
(3)根据游标卡尺的读数规则,位置读数为
(4)相邻明条纹中心之间的间距
根据
解得
(5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,条纹是倾斜的,偏大,测量值大于实际值。
18.(24-25高二下·湖北咸宁·期末)如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏,我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。
(1)若取下滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中观察到 (选填“白条纹”或“彩色条纹”)。
(2)若想增加从目镜中观察到的单色光干涉条纹个数,则应该______。
A.将单缝向双缝靠近 B.使用间距更小的双缝
C.将屏向靠近双缝的方向移动 D.将屏向远离双缝的方向移动
(3)某次实验中,该装置双缝间距d=0.20mm,双缝到光屏的距离l=700mm,在光屏上得到的干涉图样如图乙所示,将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐,记下此时图丁中手轮上的示数为 mm,则得相邻亮条纹的间距Δx为 mm;形成此干涉图样的单色光的波长为 m(最后一空保留2位有效数字)。
【答案】(1)彩色条纹
(2)C
(3) 17.268/17.269/17.270/17.271/17.272 2.12/2.121 6.1×10−7
【详解】(1)取下滤光片,光源发出的光为复色光,经双缝干涉后会形成彩色条纹(不同颜色的光干涉条纹间距不同,叠加成彩色)。
(2)根据双缝干涉条纹间距公式,要增加条纹个数,需减小条纹间距Δx
A.单缝与双缝间距不影响条纹间距,故A不符合题意;
B.使用间距更小的双缝即d减小,则Δx增大,故B不符合题意;
C.将屏向靠近双缝移动即l减小,Δx减小,条纹个数增加,故C符合题意;
D.将屏向远离双缝的方向移动,即l增大,Δx增大,条纹个数减小,故D不符合题意。
故选C。
(3)[1]手轮读数为固定刻度加可动刻度,故图丁中手轮上的示数为
[2]手轮读数为固定刻度加可动刻度,故图丙中手轮上的示数为
由乙图可知,则得相邻亮条纹的间距为
[3]根据双缝干涉条纹间距公式可知,形成此干涉图样的单色光的波长为
题型七、光的衍射
19.(24-25高二下·广东广州·期末)反光衣是利用玻璃微珠的“回归反射”原理,使光线沿原方向返回,从而达到提醒的目的。如图,现有一束与光轴(经过O、B两点)平行的光照在半径为R的玻璃微珠上,MA是其中一条入射角i=60°的入射光线,玻璃微珠右侧是反光膜,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.此玻璃材料的折射率为
B.光在玻璃材料中比在空气中更容易发生衍射
C.光在玻璃材料中的传播时间为
D.光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变大
【答案】C
【详解】A.由几何关系可知,
故
根据光的折射定律有,故A错误;
BD.由可知,光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变小,光在玻璃材料中和在空气中的频率相等,由可知,光在玻璃材料中比在空气中波长短,更不容易发生衍射,故BD错误;
C.光在玻璃材料中的传播时间为
其中,
代入得,故C正确。
故选C。
20.(24-25高二下·福建福州·期末)在透明的均匀介质内有一球状空气泡,O为球心,一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡,A为入射点,入射角为i,之后a、b光分别从C、D两点射向介质,如图所示。下列说法正确的是( )
A.介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B.在该介质中,a光的传播速度小于b光的传播速度
C.若逐渐增大入射角i,空气泡中先消失的是b光
D.若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置,单色光a的中央亮纹宽度比b的大
【答案】B
【详解】A.一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡,根据折射定律
由图可知,在A点入射,入射角相同,a光的折射角大于b光的折射角,则介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率,故A错误;
B.根据
由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率,则在该介质中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故B正确;
C.根据全反射临界角公式
由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率,可知a光发生全反射的临界角较小,则逐渐增大入射角i,空气泡中先消失的是a光,故C错误;
D.介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率,故a光的频率大于b光的频率,所以a光的波长小于b光的波长;用单缝衍射时,波长越长,中央亮纹宽度越大,所以若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置,单色光a的中央亮纹宽度比b的小,故D错误。
故选B。
21.(24-25高二下·四川眉山·期末)以下说法正确的是( )
A.图甲为某一时刻LC振荡电路中电流与电容器极板带电情况,此时电流正在减小
B.图乙得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测平面在此处是凹陷的
C.根据多普勒效应,观察者远离波源时,波源振动频率变小
D.紫外线比红外线更容易发生明显衍射现象
【答案】B
【详解】A.此时,电容器的上极板带正电,电流为逆时针,表明电容器正在放电。电场能减小,磁场能增大,电流正在增大,A错误;
B.同一条亮纹处的空气膜的厚度相同。同一条直亮纹的一小段向右弯曲,表明弯曲处有凹陷,使得直条纹右侧的空气膜的厚度与该条直亮纹处的空气膜厚度相同,所以亮纹向右弯曲,B正确;
C.根据多普勒效应,观察者远离波源时,波源振动频率不变,观察者接收到的频率变小,C错误;
D.波长越长,衍射现象越容易。紫外线的波长比红外线的波长短,紫外线比红外线更难发生明显衍射现象,D错误。
故选B。
题型八、光的偏振、激光
22.(24-25高二下·天津南开·期末)关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是( )
A.甲图中,水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的下方
B.乙图中,M、N是偏振片,P是光屏,固定偏振片M,缓慢转动偏振片N时,光屏P上光的亮度发生变化,此现象说明光是纵波
C.丙图中,彩色的肥皂泡是光的折射现象
D.丁图中,“泊松亮斑”是光的衍射现象
【答案】D
【详解】A.甲图中,水中射水鱼看小昆虫时,从空气中经过水面折射进入鱼眼的光的折射角小于入射角,鱼看到的昆虫是沿折射光线的反向延长线的交点,可知,水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的上方,故A错误;
B.M、N是偏振片,P是光屏,固定偏振片M,缓慢转动偏振片N时,光屏P上光的亮度发生变化,此现象说明光是横波,故B错误;
C.彩色的肥皂泡是光的干涉现象,故C错误;
D.“泊松亮斑”指光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时,会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹,并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑,即“泊松亮斑”是光的衍射现象,故D正确。
故选D。
23.(24-25高二下·山西太原·期末)如图所示,让一束太阳光通过偏振片,以光的传播方向为轴旋转偏振片,下列说法正确的是( )
A.图甲中旋转偏振片P,透射光强度会不断变化
B.图乙中固定偏振片P,仅旋转偏振片Q,透射光强度会不断变化
C.图乙中固定偏振片Q,仅旋转偏振片P,透射光强度不会变化
D.图丙中偏振片P与偏振片Q的透振方向垂直,此种情况下光不能透过Q
【答案】BD
【详解】A.太阳光是自然光,向各个方向的振动强度相同。图甲中旋转偏振片P,透射光强度不会变化,A错误;
B.图乙中固定偏振片P,仅旋转偏振片Q,透射光强度会不断变化,当P、Q透振方向平行时,透射光强度最大,当P、Q透振方向垂直时,透射光强度最小,B正确;
C.图乙中固定偏振片Q,仅旋转偏振片P,透射光强度会不断变化,当P、Q透振方向平行时,透射光强度最大,当P、Q透振方向垂直时,透射光强度最小,C错误;
D.图丙中偏振片P与偏振片Q的透振方向垂直,此种情况下光不能透过Q,D正确。
故选BD。
24.(24-25高二下·广东佛山·期末)关于下列四幅图片的说法正确的是( )
A.图甲为共振筛简图,偏心轮的转速越大,共振筛筛除杂物的效率越高
B.图乙是利用、两个表面反射光形成的薄膜干涉图样来检查平面的平整程度
C.图丙为光纤的导光原理图,其中纤芯的折射率大于包层的折射率
D.图丁中P、Q是偏振片,M是小孔,是光屏,当P固定不动,Q绕轴心转动一周(周期为),则光屏上出现两次光强最小的时间间隔为
【答案】CD
【详解】A.图甲为共振筛简图,当偏心轮转动的周期等于筛子的固有周期时,筛子振幅最大,共振筛筛除杂物的效率越高;所以不是偏心轮的转速越大,共振筛筛除杂物的效率越高,故A错误;
B.图乙是利用、两个表面反射光形成的薄膜干涉图样来检查平面的平整程度,故B错误;
C.图丙为光纤的导光原理图,利用的是全反射原理,其中纤芯的折射率大于包层的折射率,故C正确;
D.每次当P、Q偏振片的透振方向垂直时,光屏上出现的光强最小,则当P固定不动,Q绕轴心转动一周(周期为),则光屏上出现两次光强最小的时间间隔为,故D正确。
故选CD。
25.(2025·湖北·模拟预测)公园里常用红、绿、蓝镭射激光灯从水下射向空中,呈现艳丽的色彩,营造氛围。如图所示,某时刻激光灯向水面发出两种颜色激光A、B,入射光与水面夹角为,此时只有B光从水面射出,且折射光与反射光刚好垂直。以下法正确的是( )
A.B光射入空气后波长减小
B.在空气中,A光的波长大于B光的波长
C.水对B光的折射率为
D.若增大入射光与水面夹角,则B光的折射光与反射光之间的夹角小于
【答案】C
【详解】A.光从一种介质进入另一种介质时,频率f不变,根据公式(其中v是光在介质中的传播速度,是波长, f是频率)
由于B光从水射入空气后,传播速度 v增大,频率 f不变,则波长增大,故 A错误;
B.光此时只有B光从水面射出,A光发生了全反射,说明A光的临界角小于B光的临界角。根据
可知A光的折射率大于B光的折射率。同种介质中,折射率越大,频率越大,由(c为光速
可知在真空中A光的波长小于B光的波长,根据
可知在空气中,A光的波长小于B光的波长,故B错误;
C.光设入射角为i,折射角为 r,已知折射光与反射光网好垂直,则
根据折射定律
所以水对B光的折射率为,故C正确;
D.光若增大入射光与水面夹角,则入射角减小,根据光的反射定律,反射角也减小,根据折射定律,折射角也减小。由于反射角和折射角都减小,所以折射光与反射光之间的夹角将大于,故 D错误。
故选C。
26.(2025·安徽·模拟预测)频率不同、强度相同的两束激光分别从空气沿半径方向射入相同的透明半圆形玻璃砖,经玻璃砖反射和折射后光路如图,下列说法正确的是( )
A.A光束光子的能量大于B光束光子的能量
B.B光束在玻璃砖中的传播速度大于A光束在玻璃砖内的传播速度
C.B光束的折射率为
D.A光束和B光束分别通过同一双缝干涉装置,A光束产生的干涉条纹间距大
【答案】D
【详解】A.由题图可知,A光束光路同时发生反射和折射,B光束光路只发生全反射,即B光发生全反射的临界角较小,根据,可知B光的折射率较大,频率较大,根据,可知B光的能量较大,故A错误;
B.光速为
则B光的折射率较大,可知同种介质中折射率较大的B光速度较小,故B错误;
C.根据,由光路可知当入射角为37°时,B光能发生全反射,若37°是B光的临界角,则B光束的折射率为
但37°不一定是B光的临界角,故C错误;
D.根据,B光的频率较大,则B光的波长小,根据条纹间距离公式,可知用B光时产生的干涉条纹间距小,故D正确。
故选D。
27.(2025·浙江湖州·一模)反射式光纤位移传感器通过检测反射光信号的强度变化来测量物体位移,精度可达纳米级甚至更小。如图所示为一实验小组设计的双光纤结构的原理图。发射光纤和接收光纤均为直径为d的竖直圆柱状玻璃丝,下端面均与被测物体表面平行,两光纤的距离D=2d。激光在光纤内发生全反射,从光纤下端面射出时与竖直方向夹角为α,出射光线经被测物体反射后,射向接收光纤。当被测物体上下发生微小位移时,接收到的激光强度将发生变化,从而测量位移x。若光纤的折射率为n,不考虑光线在被测物体表面的多次反射,出射光线的能量均匀分布,被测物体不吸收光的能量。则( )
A.α的最大值
B.若被测物体与光纤下端面间距为x0,激光可以从各个角度入射,则出射光线能照到被测物体的区域面积为
C.若α为最大值,当接收到光强度为出射光强度的一半时,被测物体与光纤下端面间距
D.若α为最大值,从刚接收到反射光至接收到的反射光最强过程中,被测物体的位移为
【答案】D
【详解】A.在A点的入射角β越小,反射角β越小,在B点的入射角i越大,α越大。当β小于全反射临界角C时,在A点不能发生全反射,射出光纤端面的光的强度急剧减小,达不到设计要求,所以β不能小于临界角C。当β=C时,在A点恰好发生全反射,光线在B点射出时强度最大,α最大。
在A点根据全反射公式
在B点根据折射定律
根据直角三角形
解得
解得,故A错误;
B.出射光线照到被测物体的区域是个圆,α越大,圆的半径Δr越大,当α角最大时,圆的半径Δr最大。
因为,所以
圆的最大半径为Δ
圆的最大面积为,故B错误;
C.当时,出射光线经过被测物体反射后照射到接收光纤下端面的最远距离为
反射光线最远照射到接收光纤下端面的圆心处
被测物体上圆的半径为
当时,接收光纤下端面接收到光强度小于出射光强度的一半,如下图所示,故C错误;
D.接收光纤刚接收到反射光时,接收光纤的端面到被测物体之间的距离x1为
解得
接收光纤接收到反射光最强时,接收光纤的端面到被测物体之间的距离x2为
解得
被测物体的位移为,故D正确。
故选D。
28.(2025·浙江杭州·一模)如图,ABC为半圆柱体透明介质的横截面,AC为直径,B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质,入射点为A点,折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射,下列说法正确的是( )
A.入射角θ小于
B.由B点出射的光线与在A点入射的光线平行
C.增大入射角,该单色光在BC上可能发生全反射
D.减小入射角,该单色光在AB上可能发生全反射
【答案】BD
【详解】AB.根据题意,画出光路图,如图所示
由几何关系可知,折射角为45°,则由折射定律有
则有,
可得入射角θ大于;根据图中几何关系可知,光线在B点出射时的入射角为45°,则折射角为θ,所以由B点出射的光线与在A点入射的光线平行,故A错误,B正确;
C.根据题意,由,可知
即
增大入射角,光路图如图所示
由几何关系可知,光在BC上的入射角小于45°,则该单色光在BC上不可能发生全反射,故C错误;
D.减小入射角,光路图如图所示
由几何关系可知,光在AB上的入射角大于45°,可能大于临界角,则该单色光在AB上可能发生全反射,故D正确。
故选BD。
29.(2025·宁夏吴忠·一模)方解石是自然界中的一种天然矿物,其晶体内部具有各向异性,使得光线射入其中后会分解为两束沿不同方向折射的光线,出现双折射现象。冰洲石是透明的方解石,主要用于制造高精度光学仪器。某实验小组尝试利用插针法测量一矩形冰洲石砖的两个折射率。
(1)实验步骤如下:
①在水平桌面上的白纸上画出直线,将冰洲石砖一边沿直线放置,并描出冰洲石砖的另一边,如图。
②在冰洲石砖上侧插上大头针和,两者连线的延长线可以确定入射光线和入射点。
③眼睛在另一侧透过冰洲石砖看两个大头针,发现和均有两个像,使的两个像分别挡住的两个像。针对第一组像,插入大头针,使得其将和的第一组像都挡住,再插大头针,使其挡住 (选填“”、“和的第一组像”或“和、的第一组像”)。和连线的延长线可以确定出射光线和出射点。
④使用同样的步骤,针对冰洲石砖折射的第二组像在纸上插入大头针和,两者连线的延长线可以确定出射光线和出射点。
⑤拿去冰洲石砖,连接和,即是冰洲石砖双折射现象的两条折射光路。
⑥在点、点和点做垂直于边界的法线,从而可以确定入射角以及两个折射角和。
(2)若折射光对应的折射率为,折射光对应的折射率为,则 (选填“>”“=”或“<”), (用和表示);
(3)实验小组成员测量双折射率后发现测量所得的两折射率值均与真实数据有一定的误差,关于实验误差下列说法正确的是___________
A.放置冰洲石砖时,冰洲石砖平行于直线但是位置在直线上方,可能会导致实验测得两折射率均偏大
B.入射角越小实验误差越小
C.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
【答案】(1)和、的第一组像
(2)
(3)C
【详解】(1)对于第一组像要求和在同一直线上从而确定入射光线,要求和在同一直线上从而确定出射光线。由于光沿直线传播,在大头针可以挡住和、的第一组像时,即表示同一条光线。
(2)[1]根据折射率可得,
由图像可知,则有,
[2]
(3)A.若冰洲石砖平行于直线但是位置在直线上方,则会导致测量所得的折射角大于真实的折射角,从而导致实验测得折射率小于真实的折射率,故A错误;
B.入射角过小会导致测量误差增大,从而导致实验误差较大,故B错误;
C.插针法是观察可见光在物体表面反射的光线来进行的实验,激光的平行度更好,相比较插针法测量折射率更有利于减小误差,故C正确。
故选C。
30.(2025·江西·模拟预测)如图所示是一细长圆柱体光纤的横截面,内层介质折射率为,外层介质折射率为n2()。一束单色光以入射角(≠0)从光纤左端中心O点进入光纤,并在内层与外层的界面发生全反射,已知光纤长度为L,真空中光速为c。下列说法正确的是( )
A.
B.频率越大的光在光纤中传播的速度越大
C.增大θ,单色光可能在光纤左端发生全反射
D.光在光导纤维中传播的时间为
【答案】AD
【详解】AC.发生全反射的条件是光由光密介质射向光疏介质,所以,故A正确,C错误;
B.频率越大的光,介质对它的折射率越大,根据可知光在光纤中传播的速度越小,故B错误;
D.当入射角为时,设光的折射角为r,根据折射定律有,由数学知识可知
根据几何关系可知,光的传播距离为
由知传播速度为
则传播的时间为,故D正确。
故选AD。
31.(2025·甘肃白银·一模)如图所示,截面为扇形的透明柱形材料的圆心角∠AOB=60°,半径为R,一束激光从OB面的D点入射,恰好在面上发生全反射,然后垂直于AO面从E点射出,已知OE长度为,不考虑多次反射的情况,求:
(1)透明材料的折射率;
(2)光线在OB面上的入射角。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)作出如图所示的光路图
由几何关系可知
又因为激光恰好在AB面上发生全反射,所以
解得临界角
透明材料的折射率
(2)由几何关系得,折射角
由折射定律得
解得光线在OB面上的入射角为
32.(2025·福建福州·模拟预测)某探究小组要测量一横截面为半圆形透明玻璃砖的折射率,准备的器材有玻璃砖、激光笔、刻度尺和白纸。如图是该小组设计的实验方案示意图,下面是该小组的探究步骤:
①用刻度尺测量玻璃砖的直径;
②把白纸固定在水平桌面上,在白纸上建立直角坐标系,将玻璃砖放在白纸上,使其底面圆心和直径分别与点和轴重合,再将刻度尺紧靠玻璃砖并垂直于轴放置;
③打开激光笔开关,让激光笔发出的激光束始终指向圆心射向玻璃砖,从轴开始在平面内缓慢移动激光笔,在某一位置时,刻度尺上出现两个清晰的光点,通过刻度尺读取两光点与轴的距离分别为、();
请回答下面问题:
(1)甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为 (用测得的、、表示);
(2)乙同学在步骤③后继续改变激光笔的位置,直到刻度尺上恰好只有一个光点,读取该光点与轴的距离为,计算该玻璃砖的折射率为 (用测得的、表示);
(3)比较甲、乙两同学测量折射率的方案, (选填“甲”或“乙”)同学的测量误差更小,理由是 ;
(4)在操作步骤②中,刻度尺没有与轴严格垂直,而是逆时针偏离垂直轴位置,则甲同学测得的折射率较真实值是 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)
(3) 甲 见解析
(4)偏大
【详解】(1)刻度尺上出现两个清晰的光点,一个点为反射光与刻度尺交点,另一个为折射光与刻度尺的交点,令入射角与折射角分别为、,由于
可知,为反射光对应交点距离x轴的间距,为折射光对应交点距离x轴的间距,根据几何关系有,
甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率
解得
(2)刻度尺上恰好只有一个光点,表明恰好发生全反射,此时入射角等于临界角,根据几何关系有
乙同学利用步骤④测得数据计算该玻璃砖的折射率
解得
(3)[1][2]比较甲、乙两同学测量折射率的方案,甲同学的测量误差更小,乙同学方案中“恰好只有一个光斑”的状态确定不够准确。
(4)刻度尺逆时针偏离垂直轴位置,则偏大,偏小,结合上述可知,测量结果偏大。
33.(2025·重庆·模拟预测)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线。和交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA',并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图1所示;
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M;
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P;
④分别过M、P作BB'的垂线、,、是垂足,并用刻度尺分别测量、的长度x和y;
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像,如图2所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是________
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
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y-x图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若该同学在步骤②之前,不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,则玻璃砖折射率的测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B
(2)1.54/1.55/1.56/1.57/1.58/1.59/1.60
(3)偏大
【详解】(1)A.入射角太小,会导致折射角太小,测量的误差会变大,故入射角适当即可,不能太小,故A错误;
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差,故B正确;
C.相同的材料在各点的折射效果都一样,故C错误。
故选B。
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R,根据几何关系可得入射角和折射角的正弦值分别为,
折射率
可知图像斜率等于折射率,即(均可)
(3)设玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,折射率的测量结果为,则有
由于
则,,
即
故
玻璃砖折射率的测量结果偏大。
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第四章 光
目录
A题型建模・专项突破
题型一、光的折射 1
题型二、折射率 2
题型三、测量玻璃的折射率 4
题型四、全反射 6
题型五、光的干涉 7
题型六、用双缝干涉测量光的波长 9
题型七、光的衍射 11
题型八、光的偏振、激光 12
题型一、光的折射
1.(24-25高二上·广东河源·期末)如图,水平桌面上有一只装有水的玻璃量筒,把一张左侧为黄色、右侧为蓝色的纸片慢慢地向右水平移动,当纸片的中心线与量筒的中轴线重合时、不考虑光在玻璃中的折射,站在量筒正前方的同学看到纸片上的颜色情况是( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高二下·山东济南·期末)彩虹是太阳光经过水滴的两次折射和一次反射形成的光学现象,其光路如图所示,、、、是其中四条不同颜色的出射光线,下列说法正确的是( )
A.、、、光的颜色依次可能为红光、黄光、蓝光和紫光
B.在水滴中光的频率小于光的频率
C.在水滴中光的波长小于光的波长
D.在水滴中光的速度大于光的速度
3.(22-23高二上·山东临沂·期末)如图所示,一束复色光照射到平行玻璃砖的侧面,折射成a、b两种不同单色光,不考虑多次反射和折射,下列说法正确的是( )
A.a光的频率一定小于b光的频率
B.在玻璃中a光传播速度小于b光传播速度
C.b光有可能发生全反射
D.射出玻璃砖后a、b两种出射光线一定平行
题型二、折射率
4.(24-25高二下·河南周口·期末)如图所示的玻璃砖,、,边长为。一束激光以与边的夹角为从边上的点射入,折射光线到达边上的中点E。已知反向延长线的夹角为,且,光在真空中传播速度为。下列说法正确的是( )
A.此激光在D点的入射角为
B.玻璃砖的折射率为
C.激光从D到E的传播距离为
D.激光从D到E的传播时间为
5.(24-25高二下·广东广州·期末)在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气,形成一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,气泡半径为R,水球半径为2R。在过球心O的平面内,一单色光以入射角i水平照射这一水球,折射光线AB恰好与内圆相切。已知光从A传播到B的时间为,在真空中的传播速度为c,求:
(1)光在水中的传播速度v;
(2)水的折射率n和入射角i。
6.(24-25高二下·浙江绍兴·期末)有一透明材料制成的中空半圆柱体,其横截面如图所示,内半径为R,外半径为2R,为对称轴,处有一可以旋转的单色激光发射器,使发出的光绕以角速度ω在纸面内匀速转动。圆柱体内部弧面上均附有特殊材料(除外),使光到达时全部被吸收。已知单色光在透明材料中的折射率为,真空中光速为c,下列说法正确的是( )
A.折射光在材料中转动的角速度也为ω
B.光点在下侧截面移动的长度为
C.光在材料中传播的时间均为
D.若减小单色光频率,光点在下侧截面移动的长度将变大
题型三、测量玻璃的折射率
7.(24-25高二下·贵州遵义·期末)某小组用“插针法”测量玻璃的折射率:如图(a)所示,在木板上面铺一张白纸,把两面平行的玻璃砖放在纸上,描出玻璃砖的两个边和。在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,确定射入玻璃砖的光线;在玻璃砖的另一侧依次插大头针C、D,确定从玻璃砖射出的光线。在白纸上描出光线的径迹,测量相应的角度、,计算玻璃砖的折射率n。回答下列问题:
(1)关于实验操作,下列描述合理的是______
A.实验中可以直接用手接触玻璃砖的光学面
B.为减小实验误差,大头针之间的距离要尽可能小
C.插大头针D时,必须使它把前三个大头针都挡住
(2)该小组测量了多组数据,甲、乙两位同学分别采用了下表中的处理方法计算折射率,你认为合理的是 。(填“甲”或“乙”)
甲
项目
1
2
3
4
5
平均值
0.26
0.50
0.71
0.87
0.97
0.17
0.31
0.47
0.59
0.68
n
1.53
1.61
1.51
1.47
1.43
1.51
乙
项目
1
2
3
4
5
平均值
0.26
0.50
0.71
0.87
0.97
0.66
0.17
0.31
0.47
0.59
0.68
0.44
n
1.50
(3)该小组实验后发现该玻璃砖内部有一空气层,且空气层边界与玻璃砖外表面均平行,如图(b)所示。实验时光线通过了空气层的中间区域,则实验中测得玻璃的折射率比真实值 (填“偏大”或“偏小”)
8.(24-25高二下·河南鹤壁·期末)物理小组的同学测量半圆柱形玻璃砖的折射率,实验步骤如下∶
①将坐标纸固定在水平面上,用刻度尺画出一条直线,并标记一点为;
②在坐标纸上画一条直线作为入射光线,并在入射光线上竖直插两枚大头针、;
③将半圆柱玻璃砖放到坐标纸上,使直径与直线MN重合,圆心和标记的O点重合;
④在玻璃砖的下方竖直插大头针P3。
回答下列问题:
(1)如图所示,插大头针P3时,应该从玻璃砖的下方观察,让P3挡住 (选填“P1和P2”或“P2”)的像,并在答题卡上画出光路图 。
(2)已知坐标纸上的小方格均为正方形,则半圆柱玻璃砖的折射率为 (结果保留根号)。
(3)若半圆柱玻璃砖放置时,不小心使圆心偏离到标记的O点右侧,则用同样的步骤测得的折射率会 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
9.(24-25高二下·广东·期末)(1)某实验小组用三角形玻璃砖ABC做“测定玻璃折射率”的实验。如甲图所示,他们将玻璃砖平放在白纸上,并沿界面作出两条直线AB和CB,在直线AB一侧插上大头针P1、P2以记录入射光线的方向,眼睛在玻璃砖的另一侧观察,并插上大头针P3、P4以记录折射光线的方向。请在甲图中用直尺补充光线在两个界面发生折射的完整的光路图。
(2)小组中一名同学在处理实验数据时,由于没有量角器,决定仅用一把直角三角板(含毫米刻度尺)完成折射率的测量。乙图是他记录的入射光线、折射光线、界面和法线。为了方便测量,他以入射点O为圆心作了一个圆,圆与入射光线的交点为P,与折射光线的交点为M,如图中虚线所示。请你在此基础上继续完成实验:
①在乙图中用虚线作出需要测量长度的线段PQ、MN,并标明字母Q与N(用黑色字迹的钢笔或签字笔作答) ;
②用毫米刻度尺测得PQ的长度为 cm;(测量时,以答题卡上的PQ线段长度为准)
③根据公式n= (用PQ、MN的关系式表示)、以及图中相应线段的测量值,可测得该玻璃的折射率为 (保留三位有效数字)。
题型四、全反射
10.(24-25高二下·吉林·期末)如图所示,AB为空气与某介质的界面,直线MN垂直于界面AB。已知,该介质的折射率,光在空气中的传播速度约为3×108m/s。求:
(1)光以i=45°入射角由空气射入该介质时的折射角r;
(2)光在该介质中的传播速度v;
(3)光由该介质射向空气,发生全反射的临界角C。
11.(24-25高二下·河南许昌·期末)如图所示为半圆形玻璃砖的横截面,直径MN与水平面平行。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖,入射角为β,进入玻璃砖后分成两束光分别经过玻璃砖截面边界上的b、c两点,b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是( )
A.经过b、c两点的分别是红光和紫光
B.在同种玻璃中,红光的速率比紫光的速率大
C.增大β角,射到c点的光可能会发生全反射
D.光从M点传到c点的时间大于从M点传到b点的时间
12.(24-25高二下·天津南开·期末)如图(a)所示,倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”,是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成的。若一束白光从冰晶的上顶面进入后,经折射从侧面射出,如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A.各色光从空气进入冰晶后波长均不变
B.在冰晶中红光和紫光的传播速度相同
C.白光经折射从侧面射出后,红光在紫光下方
D.当入射角α减小,在侧面最先发生全反射的是紫光
题型五、光的干涉
13.(24-25高二下·安徽芜湖·期末)民间有“日晕三更雨,月晕午时风”的谚语。如图甲所示,日晕形成原因是高空中出现了由冰晶构成的卷层云,太阳光照射云层中的冰晶时会发生折射和反射,阳光便被“分解”成了红、黄、绿、紫等多种颜色,这样太阳周围就会出现一个巨大的彩色光环。图乙所示是一束太阳光射到一个截面为正六边形的冰晶上,分解为a、b两束单色光穿过冰晶时的过程图,则( )
A.a光比b光在冰晶中传播的速度小
B.冰晶对a光的折射率比对b光的折射率大
C.太阳光直接照在转动的冰晶表面上时,部分光线发生了全反射
D.用a、b光在相同实验条件下分别做双缝干涉实验,a光的相邻亮条纹间距大些
14.(24-25高二下·辽宁大连·期末)劈尖干涉是一种薄膜干涉,如图甲所示,将一块标准平板玻璃放置在另一待测平板玻璃上,一端用两张纸片垫起,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当单色光从上方入射后,从上往下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.干涉条纹是光在标准样板的上下两表面反射形成的两列光叠加的结果
B.将该单色光换成频率更大的单色光则条纹间距变稀疏
C.若观察到的干涉条纹如图乙,则待测平面有凹坑
D.若抽去一张纸片,观察到的条纹将变密集
15.(24-25高二下·四川眉山·期末)如图所示为半圆形的玻璃砖,C为AB的中点,OO′为过C点的AB面的垂线,a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖,且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等,两束光折射后相交于图中的P点,以下判断错误的是( )
A.在半圆的玻璃砖中,a光的传播速度大于b光的传播速度
B.a光的频率大于b光的频率
C.两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹,相邻明条纹的间距a光的较大
D.若a、b两束光从同一介质射入真空过程中,a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
题型六、用双缝干涉测量光的波长
16.(24-25高二下·青海西宁·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图所示
(1)M、N、P三个光学元件依次为_______。
A.滤光片、单缝片、双缝片 B.滤光片、双缝片、单缝片
C.偏振片、单缝片、双缝片 D.双缝片、偏振片、单缝片
(2)利用图中装置研究双缝干涉现象时,下列说法中正确的是( )
A.将光屏移近双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的,其他条件不变,干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后,其他条件不变,干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离更大的双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片,其他条件不变,干涉现象消失
(3)如图所示,实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度,下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________。
A.仅旋转单缝 B.仅前后移动凸透镜
C.仅旋转毛玻璃处的测量头 D.调节拨杆
(4)已知双缝间的距离为,双缝到毛玻璃屏的距离为,当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时,手轮上的读数为0.3mm,当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时,手轮上的示数如图4所示,则读数为 mm;由以上已知数据和测量数据可知,该红光的波长为 m(结果保留两位有效数字)。
(5)将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,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。当光垂直入射后,可看到的干涉条纹如图所示。若在装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,相比原来观察到的干涉条纹 (A.变密 B.变疏 C.不变),若将空气膜抽成真空,相比原来观察到的干涉条纹 (A.变密 B.变疏 C.不变)
17.(24-25高二下·河南焦作·期末)某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,所用的实验装置如图1所示。
(1)图1的②处固定的元件是________。
A.单缝 B.双缝 C.滤光片
(2)若用激光替代灯泡作为光源,则除灯泡、凸透镜外,光具座上还可以撤除的元件有 (填元件的名称)。
(3)实验测得双缝到光屏之间的距离,双缝之间的距离,实验得到明暗相间的条纹,转动手轮,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数,当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示,则 。
(4)入射光的波长 (结果保留2位有效数字)。
(5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图3所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
18.(24-25高二下·湖北咸宁·期末)如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏,我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。
(1)若取下滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中观察到 (选填“白条纹”或“彩色条纹”)。
(2)若想增加从目镜中观察到的单色光干涉条纹个数,则应该______。
A.将单缝向双缝靠近 B.使用间距更小的双缝
C.将屏向靠近双缝的方向移动 D.将屏向远离双缝的方向移动
(3)某次实验中,该装置双缝间距d=0.20mm,双缝到光屏的距离l=700mm,在光屏上得到的干涉图样如图乙所示,将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐,记下此时图丁中手轮上的示数为 mm,则得相邻亮条纹的间距Δx为 mm;形成此干涉图样的单色光的波长为 m(最后一空保留2位有效数字)。
题型七、光的衍射
19.(24-25高二下·广东广州·期末)反光衣是利用玻璃微珠的“回归反射”原理,使光线沿原方向返回,从而达到提醒的目的。如图,现有一束与光轴(经过O、B两点)平行的光照在半径为R的玻璃微珠上,MA是其中一条入射角i=60°的入射光线,玻璃微珠右侧是反光膜,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.此玻璃材料的折射率为
B.光在玻璃材料中比在空气中更容易发生衍射
C.光在玻璃材料中的传播时间为
D.光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变大
20.(24-25高二下·福建福州·期末)在透明的均匀介质内有一球状空气泡,O为球心,一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡,A为入射点,入射角为i,之后a、b光分别从C、D两点射向介质,如图所示。下列说法正确的是( )
A.介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B.在该介质中,a光的传播速度小于b光的传播速度
C.若逐渐增大入射角i,空气泡中先消失的是b光
D.若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置,单色光a的中央亮纹宽度比b的大
21.(24-25高二下·四川眉山·期末)以下说法正确的是( )
A.图甲为某一时刻LC振荡电路中电流与电容器极板带电情况,此时电流正在减小
B.图乙得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测平面在此处是凹陷的
C.根据多普勒效应,观察者远离波源时,波源振动频率变小
D.紫外线比红外线更容易发生明显衍射现象
题型八、光的偏振、激光
22.(24-25高二下·天津南开·期末)关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是( )
A.甲图中,水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的下方
B.乙图中,M、N是偏振片,P是光屏,固定偏振片M,缓慢转动偏振片N时,光屏P上光的亮度发生变化,此现象说明光是纵波
C.丙图中,彩色的肥皂泡是光的折射现象
D.丁图中,“泊松亮斑”是光的衍射现象
23.(24-25高二下·山西太原·期末)如图所示,让一束太阳光通过偏振片,以光的传播方向为轴旋转偏振片,下列说法正确的是( )
A.图甲中旋转偏振片P,透射光强度会不断变化
B.图乙中固定偏振片P,仅旋转偏振片Q,透射光强度会不断变化
C.图乙中固定偏振片Q,仅旋转偏振片P,透射光强度不会变化
D.图丙中偏振片P与偏振片Q的透振方向垂直,此种情况下光不能透过Q
24.(24-25高二下·广东佛山·期末)关于下列四幅图片的说法正确的是( )
A.图甲为共振筛简图,偏心轮的转速越大,共振筛筛除杂物的效率越高
B.图乙是利用、两个表面反射光形成的薄膜干涉图样来检查平面的平整程度
C.图丙为光纤的导光原理图,其中纤芯的折射率大于包层的折射率
D.图丁中P、Q是偏振片,M是小孔,是光屏,当P固定不动,Q绕轴心转动一周(周期为),则光屏上出现两次光强最小的时间间隔为
25.(2025·湖北·模拟预测)公园里常用红、绿、蓝镭射激光灯从水下射向空中,呈现艳丽的色彩,营造氛围。如图所示,某时刻激光灯向水面发出两种颜色激光A、B,入射光与水面夹角为,此时只有B光从水面射出,且折射光与反射光刚好垂直。以下法正确的是( )
A.B光射入空气后波长减小
B.在空气中,A光的波长大于B光的波长
C.水对B光的折射率为
D.若增大入射光与水面夹角,则B光的折射光与反射光之间的夹角小于
26.(2025·安徽·模拟预测)频率不同、强度相同的两束激光分别从空气沿半径方向射入相同的透明半圆形玻璃砖,经玻璃砖反射和折射后光路如图,下列说法正确的是( )
A.A光束光子的能量大于B光束光子的能量
B.B光束在玻璃砖中的传播速度大于A光束在玻璃砖内的传播速度
C.B光束的折射率为
D.A光束和B光束分别通过同一双缝干涉装置,A光束产生的干涉条纹间距大
27.(2025·浙江湖州·一模)反射式光纤位移传感器通过检测反射光信号的强度变化来测量物体位移,精度可达纳米级甚至更小。如图所示为一实验小组设计的双光纤结构的原理图。发射光纤和接收光纤均为直径为d的竖直圆柱状玻璃丝,下端面均与被测物体表面平行,两光纤的距离D=2d。激光在光纤内发生全反射,从光纤下端面射出时与竖直方向夹角为α,出射光线经被测物体反射后,射向接收光纤。当被测物体上下发生微小位移时,接收到的激光强度将发生变化,从而测量位移x。若光纤的折射率为n,不考虑光线在被测物体表面的多次反射,出射光线的能量均匀分布,被测物体不吸收光的能量。则( )
A.α的最大值
B.若被测物体与光纤下端面间距为x0,激光可以从各个角度入射,则出射光线能照到被测物体的区域面积为
C.若α为最大值,当接收到光强度为出射光强度的一半时,被测物体与光纤下端面间距
D.若α为最大值,从刚接收到反射光至接收到的反射光最强过程中,被测物体的位移为
28.(2025·浙江杭州·一模)如图,ABC为半圆柱体透明介质的横截面,AC为直径,B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质,入射点为A点,折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射,下列说法正确的是( )
A.入射角θ小于
B.由B点出射的光线与在A点入射的光线平行
C.增大入射角,该单色光在BC上可能发生全反射
D.减小入射角,该单色光在AB上可能发生全反射
29.(2025·宁夏吴忠·一模)方解石是自然界中的一种天然矿物,其晶体内部具有各向异性,使得光线射入其中后会分解为两束沿不同方向折射的光线,出现双折射现象。冰洲石是透明的方解石,主要用于制造高精度光学仪器。某实验小组尝试利用插针法测量一矩形冰洲石砖的两个折射率。
(1)实验步骤如下:
①在水平桌面上的白纸上画出直线,将冰洲石砖一边沿直线放置,并描出冰洲石砖的另一边,如图。
②在冰洲石砖上侧插上大头针和,两者连线的延长线可以确定入射光线和入射点。
③眼睛在另一侧透过冰洲石砖看两个大头针,发现和均有两个像,使的两个像分别挡住的两个像。针对第一组像,插入大头针,使得其将和的第一组像都挡住,再插大头针,使其挡住 (选填“”、“和的第一组像”或“和、的第一组像”)。和连线的延长线可以确定出射光线和出射点。
④使用同样的步骤,针对冰洲石砖折射的第二组像在纸上插入大头针和,两者连线的延长线可以确定出射光线和出射点。
⑤拿去冰洲石砖,连接和,即是冰洲石砖双折射现象的两条折射光路。
⑥在点、点和点做垂直于边界的法线,从而可以确定入射角以及两个折射角和。
(2)若折射光对应的折射率为,折射光对应的折射率为,则 (选填“>”“=”或“<”), (用和表示);
(3)实验小组成员测量双折射率后发现测量所得的两折射率值均与真实数据有一定的误差,关于实验误差下列说法正确的是___________
A.放置冰洲石砖时,冰洲石砖平行于直线但是位置在直线上方,可能会导致实验测得两折射率均偏大
B.入射角越小实验误差越小
C.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
30.(2025·江西·模拟预测)如图所示是一细长圆柱体光纤的横截面,内层介质折射率为,外层介质折射率为n2()。一束单色光以入射角(≠0)从光纤左端中心O点进入光纤,并在内层与外层的界面发生全反射,已知光纤长度为L,真空中光速为c。下列说法正确的是( )
A.
B.频率越大的光在光纤中传播的速度越大
C.增大θ,单色光可能在光纤左端发生全反射
D.光在光导纤维中传播的时间为
31.(2025·甘肃白银·一模)如图所示,截面为扇形的透明柱形材料的圆心角∠AOB=60°,半径为R,一束激光从OB面的D点入射,恰好在面上发生全反射,然后垂直于AO面从E点射出,已知OE长度为,不考虑多次反射的情况,求:
(1)透明材料的折射率;
(2)光线在OB面上的入射角。
32.(2025·福建福州·模拟预测)某探究小组要测量一横截面为半圆形透明玻璃砖的折射率,准备的器材有玻璃砖、激光笔、刻度尺和白纸。如图是该小组设计的实验方案示意图,下面是该小组的探究步骤:
①用刻度尺测量玻璃砖的直径;
②把白纸固定在水平桌面上,在白纸上建立直角坐标系,将玻璃砖放在白纸上,使其底面圆心和直径分别与点和轴重合,再将刻度尺紧靠玻璃砖并垂直于轴放置;
③打开激光笔开关,让激光笔发出的激光束始终指向圆心射向玻璃砖,从轴开始在平面内缓慢移动激光笔,在某一位置时,刻度尺上出现两个清晰的光点,通过刻度尺读取两光点与轴的距离分别为、();
请回答下面问题:
(1)甲同学利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为 (用测得的、、表示);
(2)乙同学在步骤③后继续改变激光笔的位置,直到刻度尺上恰好只有一个光点,读取该光点与轴的距离为,计算该玻璃砖的折射率为 (用测得的、表示);
(3)比较甲、乙两同学测量折射率的方案, (选填“甲”或“乙”)同学的测量误差更小,理由是 ;
(4)在操作步骤②中,刻度尺没有与轴严格垂直,而是逆时针偏离垂直轴位置,则甲同学测得的折射率较真实值是 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
33.(2025·重庆·模拟预测)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线。和交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA',并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图1所示;
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M;
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P;
④分别过M、P作BB'的垂线、,、是垂足,并用刻度尺分别测量、的长度x和y;
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像,如图2所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是________
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
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y-x图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若该同学在步骤②之前,不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,则玻璃砖折射率的测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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