专题02 光学（期末复习讲义）高二物理下学期人教版

专题02 光学（期末复习讲义） 内 容 导 航 考情透视·目标导航 透析期末考向，锚定备考重心 知识梳理·方法技巧 梳理核心脉络，扫除知识盲区 知识点01 对折射率的理解 知识点02 对杨氏双缝干涉的理解 知识点03 对光的全反射的理解 知识点04 干涉和衍射中几种光现象的理解比较 知识点05 可见光中各种色光特征比较 知识点06 光的折射和全反射解决问题的四个注意 典例引领·即时检测 精析典型例题，强化解题能力 考场练兵·分层实战 阶梯实战演练，验收复习成效 考情透视·目标导航 考点名称 重点考查考点 命题规律 光的折射与全反射 光的折射定律； 折射率的理解与计算； 折射光路分析； 全反射的产生条件； 临界角的计算； 全反射的应用。 侧重考查折射率与光速、光的频率的关系； 高频结合几何光路模型考查折射、临界角的综合计算； 注重全反射条件的辨析，常结合光导纤维、棱镜等实际器件命题，侧重几何光学的逻辑运算与光路分析。 光的干涉 光的干涉现象及产生条件； 双缝干涉实验原理； 干涉条纹间距公式； 薄膜干涉的原理与常见应用。 重点考查双缝干涉条纹间距的计算与条纹变化规律分析； 辨析普通光源与相干光源的区别； 结合肥皂膜、增透膜、增反膜等生活实例考查薄膜干涉原理，侧重实验规律与实际应用结合。 光的衍射与偏振 光的衍射现象及明显衍射条件； 单缝衍射、圆孔衍射的图样特点； 光的偏振现象；偏振的应用； 激光的特性与应用。 以概念辨析和图样识别为主要考查形式，区分干涉图样与衍射图样； 考查光的偏振的物理本质及在生活、光学仪器中的应用； 结合激光的单色性、相干性、高亮度特性考查其实际应用，命题偏向基础识记与场景应用。 知识梳理·方法技巧 知识点01 对折射率的理解： （1）折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小。 （2）折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关： ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小； ②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。 （3）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 （4）折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 （5）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 知识点02对杨氏双缝干涉的理解 (1)原理如图所示。有光源、单缝、双缝和光屏。 单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 (2)形成亮、暗条纹的条件 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 光的路程差|PS1－PS2|＝r2－r1＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…)，光屏上出现亮条纹。 光的路程差|PS1－PS2|＝r2－r1＝(2k－1)·(k＝1,2,3，…)，光屏上出现暗条纹。 【注意】k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。 ③条纹间距公式：Δx＝λ。 【注意】双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮条纹和相邻暗条纹是等间距的，这个间距与光的波长、屏幕到双缝的距离和双缝的间距有关。波长越长，屏幕到双缝的距离越大，双缝的间距越小，干涉条纹的间距越宽。 （3）亮暗纹的时间关系 亮条纹：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)；暗条纹：Δt＝(2n＋1)·(n＝0,1,2,3，…)．式中Δt表示两列光波到同一点的时间差。T＝为光波的周期。 知识点03对光的全反射的理解 1. 定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。 说明：入射角增大的过程中，折射光的能量减少，反射光的能量增加，当发生全反射时，反射光的能量最强。 2. 条件：①光从光密介质射入光疏介质。②入射角大于或等于临界角。 3. 临界角：折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 4．应用： (1)全反射棱镜 (2)光导纤维 说明：内芯相对于外套为光密介质，内芯的折射率大于外套的折射率。 知识点04干涉和衍射中几种光现象的理解比较 (1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。 ②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光如图所示，这是光在衍射时的色散。 (2)圆孔衍射：①单色光的衍射图样如图所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距的同心圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。 ②白光的衍射图样，中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 (3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 （4）双缝干涉：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔。单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹。 知识点05可见光中各种色光特征比较 单色光的颜色 红→橙→黄→绿→青→蓝→紫 频率（决定光的颜色） 低→高 真空（空气）中的波速 c＝3×108 m/s 真空（空气）中的波长 长→短 同一介质中的折射率n 小→大 同一介质中的光速v＝ 大→小 同一介质中的波长 长→短 同一介质中的全反射临界角C＝arcsin 大→小 知识点06光的折射和全反射解决问题的四个注意： (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，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。 (4)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。全反射问题的解题要点 典例引领·即时检测 典例01 如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的传播速度分别为v1、v2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，在介质1、2中的折射率分别为n1、n2，频率分别为f1、f2，则（　　） A．v1<v2 B．λ1>λ2 C．n1>n2 D．f1>f2 即时检测 1.如图所示，一半径为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线沿与竖直方向夹角从截面顶点入射，随后从横截面另一位置（未画出）射出。已知出射光线与入射光线的夹角为，光在真空中的传播速度为，不考虑光线在圆柱内的反射，则下列说法正确的是（　　） A．该玻璃圆柱的折射率为 B．该玻璃圆柱的折射率为 C．光在玻璃圆柱中传播的时间为 D．光在玻璃圆柱中传播的时间为 2.机械波从第一种介质到第二种介质会发生折射，把折射率定义为机械波在第一种介质的传播速度与在第二种介质的传播速度之比。现有两种机械波甲和乙，均从水进入同种玻璃，已知甲在水中的波长大于乙在水中的波长，下列说法正确的是（　　） A．甲在玻璃中的传播速度大于乙在玻璃中的传播速度 B．甲、乙从水到同种玻璃的折射率相等 C．甲、乙的频率相等 D．由水进入同种玻璃，甲波长的改变量小于乙波长的改变量 典例02如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图，某次实验选用的双缝间距为，毛玻璃屏与双缝间的距离为，接通电源使光源正常工作。 (1)M处实验器材为单缝，在组装仪器时应调节单缝和双缝相互___________（选填“垂直”或“平行”）。 (2)实验原理与数据：已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，游标卡尺上有20分度，某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹（如图甲所示），此时测量头上游标卡尺的读数为___________；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐（如图乙所示），此时测量头上游标卡尺的示数为，计算这种色光波长的表达式为___________（用题中给出的字母、、、表示）。 (3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以___________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将红色滤光片换成绿色滤光片 C．使用间距更小的双缝 D．增大双缝到屏的距离 即时检测 1.利用图示装置测量光的波长实验中： (1)滤光片的作用是获得单色光，单缝的作用是获得__________，双缝的作用是获得__________； (2)正确调节后，在光屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出10条红亮条纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮条纹间的距离为b，则一定有a_______b（选填“>”“=”或“<”）。 2.可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长。 (1)已知双缝之间的距离为0.6 mm，双缝到屏的距离为1.5 m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm，在B位置时读数如图丙所示，为________mm，则该绿光的波长为________nm（计算结果保留三位有效数字）； (2)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长（红光为625 nm、黄光为570 nm）。图（a）、（b）、（c）是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________（选填a、b或c）。 典例03如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由真空射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是（     ） A．玻璃砖对A光折射率大于B光 B．在该玻璃砖中，A光的速度小于B光的速度 C．在真空中，A光波长大于B光 D．在玻璃砖中，A光的临界角比B光的临界角小 即时检测 1.如图所示为海面形成的蜃景，与此现象成因有关的是（     ） A．光的全反射 B．光的干涉 C．光的衍射 D．光的偏振 2.如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为顶角、腰长为的等腰三角形，为边的中点。一细光束由点斜射入棱镜，光束与边的夹角为，折射光线与边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为。则下列说法正确的是（     ） A．透明介质材料的折射率为 B．光束能从边射出棱镜 C．光在棱镜中传播的时间为 D．光束第一次从棱镜射出时，出射光线与入射光线平行 典例04如图甲所示为劈尖干涉的示意图，在两块透明的玻璃薄片间垫两张纸片，使两块玻璃片形成一定的夹角，当平行单色光从上方竖直射下时会形成如图乙所示的明暗相间的条纹，下列选项中原理与劈尖干涉相同的是（　　） A．玻璃中的气泡看上去特别明亮 B．将肥皂膜靠近烛火，肥皂膜上呈现彩色条纹 C．单色平行光通过单缝后在光屏上形成明暗相间的条纹 D．激光在工程中常用于精准测距 即时检测 1.如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝观测装置形成的图样。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙是光的干涉图样 B．丙、丁是光的干涉图样 C．形成甲图样的光比形成乙图样的光更容易发生明显的衍射现象 D．形成丙图样的光在真空中传播的速度比形成丁图样的光在真空中传播的速度大 2.如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（　　） A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样 C．丙图是光的干涉图样 D．丁图是光的衍射图样 典例05如图所示，某同学将两种不同的单色光、互相平行地斜射到同一平行玻璃砖的上表面，调整两束光的间距及光线的倾斜程度，结果能使两束光从玻璃砖的下表面射出后，能照射到地面上的同一点，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度和频率都变小 B．若光是蓝光，则光可能是紫光 C．光在真空中的传播速度比光在真空中的传播速度大 D．光在玻璃砖中的传播速度比光在玻璃砖中的传播速度小 即时检测 1.如图所示，a、b两束平行单色光照射到半径为R的半圆形玻璃砖的上表面，折射后会聚到玻璃砖的顶点P，a、b两束光对比，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大 B．a光在玻璃砖中的传播速度小 C．两束光经P点折射后传播路径重合 D．a光在玻璃砖中的波长比b光短 2.（多选）如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光、，波长分别为、，在该玻璃中的传播速度分别为、，该玻璃对单色光、的折射率分别为、，则下列说法中正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 典例06如图所示，真空中某透明体的截面是等边三角形，一单色光从AB边的中点E沿与AB边的夹角的方向射入透明体，折射后到达BC边的中点F。 (1)求透明体对该单色光的折射率n； (2)请通过计算判断该单色光在F点是否发生全反射。 即时检测 1.如图所示，某次实验过程中将一束复合光以入射角从侧面射入一透明均匀长方体玻璃砖中，之后复合光色散成、两束光，光恰好在玻璃砖上表面发生全反射。则下列说法中正确的是（     ） A．光的波长比光短 B．玻璃中光的速度比光小 C．光在玻璃砖上表面未发生全反射 D．玻璃砖对光的折射率为 2.图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O点为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直半球的底面射入半球。已知球冠（不含圆底面）的表面积S=2πRh（如图乙所示，其中R为球的半径，h为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率n=1.25，已知sin 53°=0.8，只考虑首次射到球面的光。 (1)求从半球面射出的光中，在玻璃半球内传播的最短时间t； (2)求整个半球面透光的面积S；若将入射光由红光换成绿光，请判断半球面透光的面积变大还是变小； (3)求在玻璃半球中发生全反射的光占所有射入半球底面的光的比例k。 考场练兵·分层实战 基础通关练（测试时间：10分钟） 1．下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述，正确的是（     ） A．图甲中，水中的气泡看上去特别明亮是因为光的折射 B．图乙中，减小单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹变宽 C．图丙中，用3D眼镜看3D电影感受到的立体影像，是由光的干涉现象形成的 D．图丁中，在检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 2．关于物理学史及相关结论，下列说法正确的是（　　） A．牛顿通过双缝干涉实验有力地支持了光的波动说 B．托马斯·杨通过双缝干涉实验有力地支持了光的波动说 C．麦克斯韦首先提出了分子动理论 D．多普勒最早研究的是光的偏振现象 3．两束不同频率的平行单色光a、b由空气射向玻璃时发生折射，其光路图如图所示，下列说法正确的是（    ） A．a光和b光从空气进入玻璃后频率都减小 B．a光和b光的入射角都是30° C．a光在玻璃中的折射率较小 D．b光在玻璃中的传播速度较大 4．关于光现象及应用，下列说法正确的是（    ） A．摄影师拍摄水中的游鱼时，常常在镜头前加装一块偏振镜，偏振镜旋转到合适角度时，经过水面的反射光通过偏振镜时减弱，拍摄效果较好 B．同介质不同频率的光，折射率相同 C．雨后天空出现的彩虹，阳光下肥皂泡表面有彩色花纹，都是光的干涉引起的 D．近视镜片的表面镀了一层增透膜有利于光的透射，这是利用了光的全反射 5．某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示。 (1)光具座上标注为、、的仪器依次为_____； A．滤光片、双缝和单缝 B．滤光片、单缝和双缝 C．单缝、滤光片和单缝 D．双缝、滤光片和双缝 (2)关于本实验中单缝的操作，下列说法正确的是_____； A．单缝必须调节到与双缝平行 B．每一次实验中，单缝到双缝的距离必须相等 C．去掉单缝后，也可以在光屏上观察到清晰的亮暗相间的条纹 (3)某次测量，螺旋测微器示数如图乙所示，其读数为________。 (4)将红色滤光片换用蓝色滤光片重新做实验，其他条件不变，则观察到光屏上的条纹数会________（填“增多”或“减少”） 重难突破练（测试时间：20分钟） 6．如图所示为利用薄膜干涉检测工件的平整度，小垫块放在两平行玻璃砖P、Q的左端，P为标准工件，Q为待测工件且保持水平，平行单色光从P的上表面竖直射入。下列说法正确的是（     ） A．有光垂直Q的下表面射出 B．干涉条纹应在Q的下表面 C．若垫块向右移动少许，则干涉条纹变稀疏 D．如果Q的上表面有一个凸起，则干涉条纹向右弯曲 7．光的干涉现象在技术中有许多应用。图（a）是利用干涉检查平面平整度装置，下列说法正确的是（　　） A．图（a）中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板 B．在双缝干涉实验中，若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图（b）中的干涉条纹变密 C．若图（c）为俯视图（a）装置看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检查的平面在此处出现了凹陷而导致不平整 D．如图（d）所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上。让单色光垂直从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到内密外疏的明暗相间的同心圆环 8．如图所示是一个半径为R的均匀透明介质球过其球心的截面，PQ为直径。一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角，出射光线与PQ平行。光在真空中的传播速度为c，下列说法错误的是（     ） A．介质对该光束的折射率为 B．该光束在介质中的传播速度为 C．光束在P点的入射角为60° D．该光束在介质中的传播时间为 9．如图所示，为等腰直角三棱镜，，，一束平行的光束照射在边上，调整入射点的位置，使折射光线刚好照射到点，这时入射点在点，测得，则玻璃砖对光的折射率等于（    ） A． B． C． D． 综合拓展练（测试时间：10分钟） 10．如图为某透明介质的横截面，为半圆，为圆心，为直径，为的中点。真空中一束单色激光从介质下方点射入，经两次折射由点出射并到达点。调整单色激光位置至N点，其他条件保持相同，折射光恰好抵达O点，且与形成夹角。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（     ） A．该介质折射率为 B．弧线中仅四分之一的长度有光射出 C．真空中的入射角减小，弧线上的发光长度不变 D．入射激光的频率增大，弧线上的发光长度变大 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 光学（期末复习讲义） 内 容 导 航 考情透视·目标导航 透析期末考向，锚定备考重心 知识梳理·方法技巧 梳理核心脉络，扫除知识盲区 知识点01 对折射率的理解 知识点02 对杨氏双缝干涉的理解 知识点03 对光的全反射的理解 知识点04 干涉和衍射中几种光现象的理解比较 知识点05 可见光中各种色光特征比较 知识点06 光的折射和全反射解决问题的四个注意 典例引领·即时检测 精析典型例题，强化解题能力 考场练兵·分层实战 阶梯实战演练，验收复习成效 考情透视·目标导航 考点名称 重点考查考点 命题规律 光的折射与全反射 光的折射定律； 折射率的理解与计算； 折射光路分析； 全反射的产生条件； 临界角的计算； 全反射的应用。 侧重考查折射率与光速、光的频率的关系； 高频结合几何光路模型考查折射、临界角的综合计算； 注重全反射条件的辨析，常结合光导纤维、棱镜等实际器件命题，侧重几何光学的逻辑运算与光路分析。 光的干涉 光的干涉现象及产生条件； 双缝干涉实验原理； 干涉条纹间距公式； 薄膜干涉的原理与常见应用。 重点考查双缝干涉条纹间距的计算与条纹变化规律分析； 辨析普通光源与相干光源的区别； 结合肥皂膜、增透膜、增反膜等生活实例考查薄膜干涉原理，侧重实验规律与实际应用结合。 光的衍射与偏振 光的衍射现象及明显衍射条件； 单缝衍射、圆孔衍射的图样特点； 光的偏振现象；偏振的应用； 激光的特性与应用。 以概念辨析和图样识别为主要考查形式，区分干涉图样与衍射图样； 考查光的偏振的物理本质及在生活、光学仪器中的应用； 结合激光的单色性、相干性、高亮度特性考查其实际应用，命题偏向基础识记与场景应用。 知识梳理·方法技巧 知识点01 对折射率的理解： （1）折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小。 （2）折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关： ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小； ②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。 （3）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 （4）折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 （5）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 知识点02对杨氏双缝干涉的理解 (1)原理如图所示。有光源、单缝、双缝和光屏。 单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 (2)形成亮、暗条纹的条件 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 光的路程差|PS1－PS2|＝r2－r1＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…)，光屏上出现亮条纹。 光的路程差|PS1－PS2|＝r2－r1＝(2k－1)·(k＝1,2,3，…)，光屏上出现暗条纹。 【注意】k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。 ③条纹间距公式：Δx＝λ。 【注意】双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮条纹和相邻暗条纹是等间距的，这个间距与光的波长、屏幕到双缝的距离和双缝的间距有关。波长越长，屏幕到双缝的距离越大，双缝的间距越小，干涉条纹的间距越宽。 （3）亮暗纹的时间关系 亮条纹：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)；暗条纹：Δt＝(2n＋1)·(n＝0,1,2,3，…)．式中Δt表示两列光波到同一点的时间差。T＝为光波的周期。 知识点03对光的全反射的理解 1. 定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光的现象。 说明：入射角增大的过程中，折射光的能量减少，反射光的能量增加，当发生全反射时，反射光的能量最强。 2. 条件：①光从光密介质射入光疏介质。②入射角大于或等于临界角。 3. 临界角：折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。 4．应用： (1)全反射棱镜 (2)光导纤维 说明：内芯相对于外套为光密介质，内芯的折射率大于外套的折射率。 知识点04干涉和衍射中几种光现象的理解比较 (1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。 ②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光如图所示，这是光在衍射时的色散。 (2)圆孔衍射：①单色光的衍射图样如图所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距的同心圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。 ②白光的衍射图样，中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 (3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 （4）双缝干涉：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔。单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹。 知识点05可见光中各种色光特征比较 单色光的颜色 红→橙→黄→绿→青→蓝→紫 频率（决定光的颜色） 低→高 真空（空气）中的波速 c＝3×108 m/s 真空（空气）中的波长 长→短 同一介质中的折射率n 小→大 同一介质中的光速v＝ 大→小 同一介质中的波长 长→短 同一介质中的全反射临界角C＝arcsin 大→小 知识点06光的折射和全反射解决问题的四个注意： (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，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。 (4)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。全反射问题的解题要点 典例引领·即时检测 典例01 如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的传播速度分别为v1、v2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，在介质1、2中的折射率分别为n1、n2，频率分别为f1、f2，则（　　） A．v1<v2 B．λ1>λ2 C．n1>n2 D．f1>f2 【答案】B 【详解】根据折射定律可知，折射率小的介质光线与法线的夹角较大，则 根据可知，光在折射率较大的介质中传播时，传播速度较小，则 光从一种介质进入另一种介质时频率不变，则 根据可知，光的传播速度大，则波长较大，所以 故选B。 即时检测 1.如图所示，一半径为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线沿与竖直方向夹角从截面顶点入射，随后从横截面另一位置（未画出）射出。已知出射光线与入射光线的夹角为，光在真空中的传播速度为，不考虑光线在圆柱内的反射，则下列说法正确的是（　　） A．该玻璃圆柱的折射率为 B．该玻璃圆柱的折射率为 C．光在玻璃圆柱中传播的时间为 D．光在玻璃圆柱中传播的时间为 【答案】A 【详解】A B．根据几何关系第一次的折射角等于第二次的入射角，据光在折射时的可逆性和折射定律得第二次的出（折）射角等于第一次的入射角， 一共偏转了，如图所示 又 故折射角，据折射定律，有 故A正确，B错误； CD．由几何关系光在该玻璃圆柱中传播的路径为 光在该玻璃圆柱中传播速度为 光在玻璃圆柱中传播的时间为，故CD错误。 故选A。 2.机械波从第一种介质到第二种介质会发生折射，把折射率定义为机械波在第一种介质的传播速度与在第二种介质的传播速度之比。现有两种机械波甲和乙，均从水进入同种玻璃，已知甲在水中的波长大于乙在水中的波长，下列说法正确的是（　　） A．甲在玻璃中的传播速度大于乙在玻璃中的传播速度 B．甲、乙从水到同种玻璃的折射率相等 C．甲、乙的频率相等 D．由水进入同种玻璃，甲波长的改变量小于乙波长的改变量 【答案】B 【详解】A．在理想均匀介质中，不同频率的机械波传播速度相同‌，波速仅由介质本身决定‌。 机械波在同种介质中波速相同，因此甲、乙在玻璃中的传播速度相等，故A错误； B．题目定义折射率 水对甲、乙的波速相同，玻璃对甲、乙的波速也相同，因此甲、乙的折射率相等，故B正确； C．波速公式 在水中时相同，又 可得，故C错误； D．波长改变量大小为 水对甲、乙的波速相同，玻璃对甲、乙的波速也相同，又 可得，故D错误。 故选B。 典例02如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图，某次实验选用的双缝间距为，毛玻璃屏与双缝间的距离为，接通电源使光源正常工作。 (1)M处实验器材为单缝，在组装仪器时应调节单缝和双缝相互___________（选填“垂直”或“平行”）。 (2)实验原理与数据：已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，游标卡尺上有20分度，某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹（如图甲所示），此时测量头上游标卡尺的读数为___________；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐（如图乙所示），此时测量头上游标卡尺的示数为，计算这种色光波长的表达式为___________（用题中给出的字母、、、表示）。 (3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以___________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将红色滤光片换成绿色滤光片 C．使用间距更小的双缝 D．增大双缝到屏的距离 【答案】(1)平行 (2) 0.25 (3)B 【详解】（1）双缝干涉实验中，为了获得清晰的干涉条纹，需要调节单缝与双缝相互平行。 （2）[1]20分度游标卡尺的精度为，主尺读数为，游标尺上第5条线与主尺的刻度对齐，游标尺读数为 因此总读数。 [2]第1条亮纹到第5条亮纹之间有相邻亮纹间距 因此相邻间距；结合双缝干涉公式 整理得波长。 （3）要增加目镜中观察到的条纹个数，需要减小相邻条纹间距 A．单缝与双缝的距离不影响，A错误； B．绿光波长比红光短，减小，减小，相同视场内条纹个数增多，B正确； C． 双缝间距减小，增大，条纹个数减少，C错误； D． 增大双缝到屏的距离，增大，条纹个数减少，D错误。 故选B。 即时检测 1.利用图示装置测量光的波长实验中： (1)滤光片的作用是获得单色光，单缝的作用是获得__________，双缝的作用是获得__________； (2)正确调节后，在光屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出10条红亮条纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮条纹间的距离为b，则一定有a_______b（选填“>”“=”或“<”）。 【答案】(1) 线光源 两个相干光源 (2)> 【详解】（1）[1][2]滤光片的作用是获得单色光，单缝的作用是获得线光源，双缝的作用是获得两个相干光源。 （2）根据相邻条纹间距公式，由于绿色的波长小于红光的波长，相邻绿亮条纹间距小于相邻红亮条纹间距，则有。 2.可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长。 (1)已知双缝之间的距离为0.6 mm，双缝到屏的距离为1.5 m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm，在B位置时读数如图丙所示，为________mm，则该绿光的波长为________nm（计算结果保留三位有效数字）； (2)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长（红光为625 nm、黄光为570 nm）。图（a）、（b）、（c）是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________（选填a、b或c）。 【答案】(1) 6.526/6.527/6.528 540 (2)c 【详解】（1）[1]由图丙可知，螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数约为 则在位置时读数为（读数在范围内均正确） [2]由图乙可知，到之间有4个条纹间距，则相邻亮条纹的间距为 根据双缝干涉条纹间距公式，解得该绿光的波长为 （2）根据双缝干涉条纹间距公式可知，在双缝到屏的距离和双缝间距不变的情况下，光的波长越小，干涉条纹的间距越小，已知红光、黄光、绿光三种色光中绿光的波长最短，因此绿光干涉图样的条纹间距最小，因此图（c）的条纹间距最小，绿光产生的干涉图样是图（c）。 典例03如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由真空射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是（     ） A．玻璃砖对A光折射率大于B光 B．在该玻璃砖中，A光的速度小于B光的速度 C．在真空中，A光波长大于B光 D．在玻璃砖中，A光的临界角比B光的临界角小 【答案】C 【详解】A．两束光从玻璃砖射向真空，出射折射角相同，由图可知，A光在玻璃中的入射角大于B光的入射角。 根据折射定律 ​（为真空侧折射角），可得玻璃砖对A光的折射率 ，故A错误； B．由光速与折射率的关系 ​，越小光的速度越大，因为​，因此​，故B错误； C． 光的折射率越小，频率越小，真空中波长满足​，频率越小波长越大。 因为，因此真空中​，故C正确； D．全反射临界角满足，折射率越小临界角越大。因为​，因此A光的临界角大于B光，故D错误。 故选C 。 即时检测 1.如图所示为海面形成的蜃景，与此现象成因有关的是（     ） A．光的全反射 B．光的干涉 C．光的衍射 D．光的偏振 【答案】A 【详解】海面上的蜃景是上现蜃景，其形成原因是海面上方的空气温度下冷上热，导致空气密度下大上小，折射率也下大上小。光从密度大的空气（光密介质）射向密度小的空气（光疏介质）时，会发生折射，光线向远离法线的方向偏折。当入射角增大到临界角时，会发生全反射现象。从远处物体发出的光线在向上传播的过程中，不断被折射，最终发生全反射，光线向下弯曲进入人眼，人眼逆着光线看去，就看到了物体在上方所成的虚像。因此，海市蜃楼的成因是光的全反射。 故选A。 2.如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为顶角、腰长为的等腰三角形，为边的中点。一细光束由点斜射入棱镜，光束与边的夹角为，折射光线与边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为。则下列说法正确的是（     ） A．透明介质材料的折射率为 B．光束能从边射出棱镜 C．光在棱镜中传播的时间为 D．光束第一次从棱镜射出时，出射光线与入射光线平行 【答案】C 【详解】A．由题意作出光路图，如图所示 入射光线与夹角为，因此入射角 折射光线与平行，，因此折射光线与夹角为，折射角 由折射定律，故A错误； B．该介质的全反射临界角满足 解得 等腰三角形中 折射光线平行，因此在面的入射角 发生全反射，不能从射出，故B错误； C．由几何关系可得，折射光总路程 光在介质中速度 传播时间，故C正确； D．折射光线在全反射后，到达边，入射到的入射角为，可以从射出。 由折射定律，出射角满足 得 入射光第一次偏折 出射时第二次偏折 总偏折角为，故不平行，故D错误。 故选C。 典例04如图甲所示为劈尖干涉的示意图，在两块透明的玻璃薄片间垫两张纸片，使两块玻璃片形成一定的夹角，当平行单色光从上方竖直射下时会形成如图乙所示的明暗相间的条纹，下列选项中原理与劈尖干涉相同的是（　　） A．玻璃中的气泡看上去特别明亮 B．将肥皂膜靠近烛火，肥皂膜上呈现彩色条纹 C．单色平行光通过单缝后在光屏上形成明暗相间的条纹 D．激光在工程中常用于精准测距 【答案】B 【详解】图中所说的现象属于薄膜干涉现象； A．玻璃中的气泡看上去特别明亮，该现象是全反射现象，故A错误； B．将肥皂膜靠近烛火，肥皂膜上呈现彩色条纹，该现象属于薄膜干涉现象，故B正确； C．单色平行光通过单缝后在光屏上形成明暗相间的条纹，该现象属于光的衍射现象，故C错误； D．激光在工程中常用于精准测距，这是由于激光的方向性较好，与干涉现象无关，故D错误。 故选B。 即时检测 1.如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝观测装置形成的图样。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙是光的干涉图样 B．丙、丁是光的干涉图样 C．形成甲图样的光比形成乙图样的光更容易发生明显的衍射现象 D．形成丙图样的光在真空中传播的速度比形成丁图样的光在真空中传播的速度大 【答案】AC 【详解】AB．甲乙条纹间距均平行等距，为双缝干涉图样；丙丁条纹中间宽、两边窄，为单缝衍射图像，故A正确，B错误； C．甲条纹间距比乙的大，根据可知，甲光波长更大，因此形成甲图样的光比形成乙图样的光更容易发生明显的衍射现象，故C正确； D．所有光在真空中的传播速度均为光速，与波长无关，故D错误。 故选AC。 2.如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（　　） A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样 C．丙图是光的干涉图样 D．丁图是光的衍射图样 【答案】D 【详解】A．甲图中条纹间距相等、宽度相等，符合双缝干涉条纹的特点（），是光的双缝干涉图样，故A错误； B．乙图中中间亮条纹最宽，向外条纹变窄，间距变小，符合单缝衍射条纹的特点，是光的单缝衍射图样，故B错误； C．丙图为明暗相间的同心圆环，且中心为亮斑，是光通过小孔形成的圆孔衍射图样，故C错误； D．丁图中心阴影区有一个亮斑（泊松亮斑），是光射到不透明小圆板后的衍射图样，故D正确。 故选D。 典例05如图所示，某同学将两种不同的单色光、互相平行地斜射到同一平行玻璃砖的上表面，调整两束光的间距及光线的倾斜程度，结果能使两束光从玻璃砖的下表面射出后，能照射到地面上的同一点，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度和频率都变小 B．若光是蓝光，则光可能是紫光 C．光在真空中的传播速度比光在真空中的传播速度大 D．光在玻璃砖中的传播速度比光在玻璃砖中的传播速度小 【答案】B 【详解】A．光的频率由光源决定，从空气进入玻璃砖，频率不变，传播速度会变小，故A错误； B．两束光经平行玻璃砖出射后仍然平行，若打到同一点，只能是出射点为同一位置，则光的侧移量更大，说明玻璃砖对光的偏折程度更大，可得折射率关系，光的频率越高，折射率越大，紫光频率大于蓝光，因此，若是蓝光，则可能是紫光，故B正确； C．所有色光在真空中的传播速度都等于光速，大小相等，故C错误； D．根据，折射率越大，光在介质中的传播速度越小，因为，所以光在玻璃砖中的传播速度比光大，故D错误。 故选B。 即时检测 1.如图所示，a、b两束平行单色光照射到半径为R的半圆形玻璃砖的上表面，折射后会聚到玻璃砖的顶点P，a、b两束光对比，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大 B．a光在玻璃砖中的传播速度小 C．两束光经P点折射后传播路径重合 D．a光在玻璃砖中的波长比b光短 【答案】C 【详解】A．a、b光在玻璃砖上表面入射角相同，其光路图如图所示 折射角a光的折射角大于b光的折射角，由于 所以a光在玻璃中折射率小于b光的折射率。由于单色光的折射率越大，其频率越高，所以b光的频率大，故A项错误； B．光在介质中传播的速度与折射率的关系有 由于a光在玻璃中的折射率小于b光的折射率，所以a光在玻璃中的速度大于b光在玻璃中的速度，故B项错误； C．过P点的切面与玻璃砖上表面平行，两束光在P点折射后，传播方向与入射方向平行，故两束光经P点折射后传播路径重合，故C项正确； D．由波长与频率的关系有 又因为 整理之后有 由于之前的分析可知，a光的频率和折射率小，所以a光的波长大，故D项错误。 故选C。 2.（多选）如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光、，波长分别为、，在该玻璃中的传播速度分别为、，该玻璃对单色光、的折射率分别为、，则下列说法中正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】BC 【详解】由题图可知，光线从空气射入玻璃三棱镜时，光的偏折程度小于光的偏折程度，则玻璃对光的折射率小于对光的折射率，即，可知光的频率小于对光的频率，根据可知，光的波长大于光的波长，即；根据可知，。 故选BC。 典例06如图所示，真空中某透明体的截面是等边三角形，一单色光从AB边的中点E沿与AB边的夹角的方向射入透明体，折射后到达BC边的中点F。 (1)求透明体对该单色光的折射率n； (2)请通过计算判断该单色光在F点是否发生全反射。 【答案】(1) (2)不会发生全反射 【详解】（1）根据几何关系可知，该单色光在E点发生折射时的入射角与折射角分别为、 根据折射定律有 解得 （2）根据几何关系可知，该单色光在F点的入射角 因为 所以该单色光在F点不会发生全反射。 即时检测 1.如图所示，某次实验过程中将一束复合光以入射角从侧面射入一透明均匀长方体玻璃砖中，之后复合光色散成、两束光，光恰好在玻璃砖上表面发生全反射。则下列说法中正确的是（     ） A．光的波长比光短 B．玻璃中光的速度比光小 C．光在玻璃砖上表面未发生全反射 D．玻璃砖对光的折射率为 【答案】D 【详解】A．复合光从空气入射玻璃砖，入射角均为，由图可知a光折射角更大，根据折射定律，可得玻璃砖对a光的折射率满足 折射率越小，光的频率越小，真空中波长，频率越小波长越长，因此光的波长比光长，故A错误； B．光在介质中的传播速度满足 因为，因此玻璃中光的速度比光大，故B错误； C．全反射临界角满足，越小，临界角越大，因此 由几何关系：侧面法线水平、上表面法线竖直，因此光在上表面的入射角光大于光，光恰好在玻璃砖上表面发生全反射，则光在玻璃砖上表面的入射角一定大于，则会发生全反射，故C错误； D．对a光，由折射定律 得 a光恰好全反射，因此入射角等于临界角 结合几何关系 得 由三角关系，代入得 整理得，故D正确。 故选D。 2.图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O点为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直半球的底面射入半球。已知球冠（不含圆底面）的表面积S=2πRh（如图乙所示，其中R为球的半径，h为球冠的高），光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率n=1.25，已知sin 53°=0.8，只考虑首次射到球面的光。 (1)求从半球面射出的光中，在玻璃半球内传播的最短时间t； (2)求整个半球面透光的面积S；若将入射光由红光换成绿光，请判断半球面透光的面积变大还是变小； (3)求在玻璃半球中发生全反射的光占所有射入半球底面的光的比例k。 【答案】(1) (2)πR2，变小 (3) 【详解】（1）由光学知识有sin C=，n=　 解得C=53°，v=　 如图所示，由几何关系知最短路径是刚好发生全反射的光线的传播路径，最短路程L=Rcos C　 光在玻璃半球内传播的最短时间t=。 （2）整个半球面透光的面积S=2πRh　 h=R-L　 解得S=πR2　 若将入射光由红光换成绿光，折射率变大，临界角变小，则半球面透光的面积变小。 （3）由几何关系知，不能在球面发生全反射的光对应射到半球底面的面积 发生全反射的光与射入到半球底面的光的比例　 解得k=。 考场练兵·分层实战 基础通关练（测试时间：10分钟） 1．下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述，正确的是（     ） A．图甲中，水中的气泡看上去特别明亮是因为光的折射 B．图乙中，减小单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹变宽 C．图丙中，用3D眼镜看3D电影感受到的立体影像，是由光的干涉现象形成的 D．图丁中，在检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 【答案】B 【详解】A．水中的气泡特别明亮是因为光在气泡表面发生全反射，故A错误； B．单缝衍射中，单缝宽度越窄衍射现象越明显，减小单缝宽度，中央亮条纹变宽，故B正确； C．3D眼镜利用光的偏振现象，形成立体影像，故C错误； D．薄膜干涉中，同一条亮纹（或暗纹）对应的空气膜厚度相同，P处条纹向左侧弯曲，说明P处空气膜厚度与右侧相同，故P为凹处，Q处条纹向右侧弯曲，说明Q处空气膜厚度与左侧相同，故Q为凸处，故D错误。 故选B。 2．关于物理学史及相关结论，下列说法正确的是（　　） A．牛顿通过双缝干涉实验有力地支持了光的波动说 B．托马斯·杨通过双缝干涉实验有力地支持了光的波动说 C．麦克斯韦首先提出了分子动理论 D．多普勒最早研究的是光的偏振现象 【答案】B 【详解】AB．托马斯·杨通过双缝干涉实验观察到了光的干涉现象，干涉是波特有的性质，该实验有力支持了光的波动说，故A错误，B正确； C．麦克斯韦的核心贡献是建立经典电磁场理论、预言了电磁波的存在，分子动理论并非他首先提出，故C错误； D．多普勒最早研究的是多普勒效应（波源与观察者存在相对运动时，接收端的波频率发生变化的现象），不是光的偏振现象，故D错误。 故选B。 3．两束不同频率的平行单色光a、b由空气射向玻璃时发生折射，其光路图如图所示，下列说法正确的是（    ） A．a光和b光从空气进入玻璃后频率都减小 B．a光和b光的入射角都是30° C．a光在玻璃中的折射率较小 D．b光在玻璃中的传播速度较大 【答案】D 【详解】A．光的频率由光源决定，与介质无关，可知a光和b光从空气进入玻璃后频率都不变，故A错误； B．入射角是入射光线与法线的夹角，由图可知入射光线与界面的夹角为，则入射角为，故B错误； C．由图可知，两束光的入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律可知，a光的折射率较大，故C错误； D．根据可知折射率越大，传播速度越小，故b光在玻璃中的传播速度较大，故D正确。 故选D。 4．关于光现象及应用，下列说法正确的是（    ） A．摄影师拍摄水中的游鱼时，常常在镜头前加装一块偏振镜，偏振镜旋转到合适角度时，经过水面的反射光通过偏振镜时减弱，拍摄效果较好 B．同介质不同频率的光，折射率相同 C．雨后天空出现的彩虹，阳光下肥皂泡表面有彩色花纹，都是光的干涉引起的 D．近视镜片的表面镀了一层增透膜有利于光的透射，这是利用了光的全反射 【答案】A 【详解】A．水面的反射光属于偏振光，当偏振镜的透振方向与反射光的偏振方向垂直时，可大幅减弱反射光进入镜头，提升水下景物的拍摄效果，A正确； B．同一种介质对不同频率的光折射率不同，光的频率越高，介质对它的折射率越大，B错误； C．雨后天空的彩虹是光的折射的结果，阳光下肥皂泡的彩色花纹是光的薄膜干涉引起的，二者成因不同，C错误； D．增透膜的原理是光的干涉，让膜的前后表面反射的两束光发生干涉相消，减少光的反射、增加透射，和全反射无关，D错误。 故选A。 5．某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示。 (1)光具座上标注为、、的仪器依次为_____； A．滤光片、双缝和单缝 B．滤光片、单缝和双缝 C．单缝、滤光片和单缝 D．双缝、滤光片和双缝 (2)关于本实验中单缝的操作，下列说法正确的是_____； A．单缝必须调节到与双缝平行 B．每一次实验中，单缝到双缝的距离必须相等 C．去掉单缝后，也可以在光屏上观察到清晰的亮暗相间的条纹 (3)某次测量，螺旋测微器示数如图乙所示，其读数为________。 (4)将红色滤光片换用蓝色滤光片重新做实验，其他条件不变，则观察到光屏上的条纹数会________（填“增多”或“减少”） 【答案】(1)B (2)A (3)/1.414/1.416 (4)增多 【详解】（1）实验中通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，可知光具座上标注为、、的仪器依次为滤光片、单缝和双缝。 故选B。 （2）A．实验中为使条纹清晰，单缝必须调节到与双缝平行，故A正确； B．每一次实验中，单缝到双缝的距离不一定要相等，故B错误； C．去掉单缝后，就没有相干光，则无法在光屏上观察到清晰的亮暗相间的条纹，故C错误。 故选A。 （3）螺旋测微器的精度为，可知读数为 （4）将红色滤光片换用蓝色滤光片重新做实验，蓝色光的波长比红色光的波长更短，根据可得条纹间距变小，则观察到光屏上的条纹数会增多。 重难突破练（测试时间：20分钟） 6．如图所示为利用薄膜干涉检测工件的平整度，小垫块放在两平行玻璃砖P、Q的左端，P为标准工件，Q为待测工件且保持水平，平行单色光从P的上表面竖直射入。下列说法正确的是（     ） A．有光垂直Q的下表面射出 B．干涉条纹应在Q的下表面 C．若垫块向右移动少许，则干涉条纹变稀疏 D．如果Q的上表面有一个凸起，则干涉条纹向右弯曲 【答案】A 【详解】A．光线经过平行玻璃砖P后，出射光线与入射光线平行，即从P下表面射出的光线竖直向下；Q保持水平，光线垂直射入Q的上表面，经过Q后从下表面垂直射出，故A正确； B．薄膜干涉是由空气膜上下表面（即P的下表面和Q的上表面）的反射光叠加形成的，干涉条纹应在P的上方观察，故B错误； C．若垫块向右移动少许，劈尖的倾角θ变大，根据条纹间距公式可知，干涉条纹间距变小，条纹变密，故C错误； D．如果Q的上表面有一个凸起，则该处空气膜厚度变小，而同一级干涉条纹对应的空气膜厚度相同，所以条纹应向空气膜较厚的一侧（即左侧）弯曲，故D错误。 故选A。 7．光的干涉现象在技术中有许多应用。图（a）是利用干涉检查平面平整度装置，下列说法正确的是（　　） A．图（a）中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板 B．在双缝干涉实验中，若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图（b）中的干涉条纹变密 C．若图（c）为俯视图（a）装置看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检查的平面在此处出现了凹陷而导致不平整 D．如图（d）所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上。让单色光垂直从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到内密外疏的明暗相间的同心圆环 【答案】C 【详解】A．利用干涉检查平面平整度时，待测件在下，标准样板在上，两者间形成空气薄膜。故A错误； B．条纹间距，其他条件不变，增大波长，条纹间距变大，故条纹应该变疏，故B错误； C．在劈尖干涉模型中，同一级条纹对应相同的空气薄膜厚度。图（c）中条纹向左弯曲，说明该处空气膜厚度比同一条纹应有的厚度大，意味着待测面该处是凹陷，故C正确； D．图（d）是牛顿环装置，空气薄膜厚度从中心向外递增，条纹间距内疏外密，故D正确； 故选C。 8．如图所示是一个半径为R的均匀透明介质球过其球心的截面，PQ为直径。一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角，出射光线与PQ平行。光在真空中的传播速度为c，下列说法错误的是（     ） A．介质对该光束的折射率为 B．该光束在介质中的传播速度为 C．光束在P点的入射角为60° D．该光束在介质中的传播时间为 【答案】B 【详解】ABC．作出光束从介质射出时的法线，如图所示 由几何关系可得 则介质对该光束的折射率为 该光束在介质中的传播速度为 由光路的可逆性可知，光束在P点的入射角为，故AC正确，B错误； D．由几何关系可得，该光束在介质中的传播路程为 则该光束在介质中的传播时间为，故D正确。 本题选错误的，故选B。 9．如图所示，为等腰直角三棱镜，，，一束平行的光束照射在边上，调整入射点的位置，使折射光线刚好照射到点，这时入射点在点，测得，则玻璃砖对光的折射率等于（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意可知，入射光线平行于，，则入射光线与边的夹角为，法线垂直于，所以入射角 在中，，，已知，则，所以 解得 则 折射光线与法线的夹角为折射角，则 根据折射定律 代入数据得 故选A。 综合拓展练（测试时间：10分钟） 10．如图为某透明介质的横截面，为半圆，为圆心，为直径，为的中点。真空中一束单色激光从介质下方点射入，经两次折射由点出射并到达点。调整单色激光位置至N点，其他条件保持相同，折射光恰好抵达O点，且与形成夹角。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（     ） A．该介质折射率为 B．弧线中仅四分之一的长度有光射出 C．真空中的入射角减小，弧线上的发光长度不变 D．入射激光的频率增大，弧线上的发光长度变大 【答案】C 【详解】A．由几何关系可知，激光在B点的入射角i=30°，折射角r=45°，则该介质折射率为，A错误； B．根据折射率，可知临界角满足，即临界角为C=45°； 结合光从弧ABC入射时的角度，可知能从弧线射出的临界位置如图： 由图可知，在弧AB侧，刚好能有光射出的位置与O的连线，和OB夹角为α=C-30°=45°-30°=15°，在弧BC侧，刚好能有光射出的位置与O的连线，和OB夹角为β=C+30°=45°+30°=75°，，即有光射出的位置占弧线的二分之一，故B错误； C．若入射角减小，根据光的折射特点，可知其达到弧线时的角度θ＜30°，而折射率的大小不变，即临界角C不变，即可得到弧线有光射出的角度为C-θ+C+θ=2C，即角度为90°，有光射出的弧线长度仍为弧ABC的一半，不变，故C正确； D．若仅增大入射激光的频率，则折射率增大，可知临界角减小，结合光的传播特点，可知ABC弧线上有光射出的角度为：2C′＜90°，则弧线上有光射出的长度变小，故D错误。 故选C。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $