选修一 第四章 光 检测卷-2027届高考物理一轮复习
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摘要:
**基本信息**
高中物理选择性必修一光学单元检测卷,融合2025-2026年多地模拟及高考真题,聚焦光的干涉、折射、全反射等核心知识,通过实验探究(如插针法测折射率)和实际应用(如车载摄像头光路设计),培养物理观念与科学思维,适配一轮复习巩固需求。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选|7题28分|干涉现象(肥皂膜横纹)、双缝干涉测波长、金属丝膨胀对干涉影响|结合上海模拟题,以生活现象(水中气泡亮斑)考查光的传播规律|
|多选|3题18分|不同色光折射率与传播速度、劈尖干涉条纹|引用湖北八校联考真题,分析红光与蓝光干涉条纹差异,体现科学论证|
|非选择|5题54分|插针法测折射率、双缝干涉实验、光路计算(中空玻璃窗)|整合四川绵阳中学二模实验题与湖南高考题,通过车载摄像头光路设计考查全反射应用,强化科学探究与模型建构|
内容正文:
高中物理选择性必修一知识网络和复习单元检测卷
第4章 光
知识网络
素养提升
高中物理选择性必修一
单元检测卷4 光学
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1 (2026上海模拟)我们生活在光的世界里,感受美妙的光,探索神秘的光。
下列如图所示的现象中,成因主要是由于光的干涉引起的是( )
A.图甲所示的泊松亮斑
B.图乙所示水中的气泡看上去特别明亮
C.图丙所示中央条纹特别宽特别亮,两侧的亮纹比较窄比较暗
D.图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹
答案 D
解析 图甲所示的泊松亮斑属于光的衍射,A错误;
图乙所示水中的气泡看上去特别明亮属于光的全反射现象,B错误;
图丙所示中央条纹特别宽特别亮,两侧的亮纹比较窄比较暗属于单缝衍射现象,C错误;图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹是薄膜干涉现象,成因主要是由于光的干涉引起的,D正确。
2 (2026年5月山东济宁质检)某小组用如图所示的装置测量激光的波长。激光经透明薄板反射与折射后形成两束相干光,再分别经反射镜和反射,在接收屏上出现干涉条纹。此时屏上处为亮条纹(记为第1条亮条纹),将向右平移过程中,观察到处明暗交替,当P处出现第n条亮条纹时,平移的距离为d,则该激光的波长为( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 该装置的原理类似于迈克尔孙干涉仪。当平面镜向右平移的距离为d,经过平面镜反射的光往返经过平移段,总光程差增加了△x=2d,屏上处为亮条纹(记为第1条亮条纹),当P处出现第n条亮条纹时,说明亮条纹级次变化了(n-1)级,相邻亮条纹对应的光程差变化了1个波长,因此满足2d=(n-1)λ,解得λ=,A正确。
3. (2026高考物理河北卷第5题)如图所示,一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行,直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射,在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样,相邻两条亮条纹中心间距为 。若金属丝经加热均匀膨胀,则( )
A. 变小 B. 变大
C. 双缝间的距离减小 D. 双缝间的距离不变
答案 A
解析 该装置利用金属丝两侧的空隙形成双缝干涉,设两挡板之间狭缝总宽度为W,双缝间距(即两透光狭缝中心距)为d=,金属丝经加热均匀膨胀,其直径D变大,双缝间的距离d变大,CD错误;
根据双缝干涉条纹间隔公式△x=λ,当双缝间的距离d变大时,相邻两条亮条纹中心间距为 变小,A正确B错误。
4. (2025年5月成都三诊)图示为某同学设计的一种测量液体折射率的方案。将一绿光点光源置于足够大的容器内,光源距水面深度为h,水面被光源照亮的区域直径为d,已知光在真空中的传播速度大小为c。下列说法正确的是( )
A. 该液体的折射率为
B. 光传播至液体上表面的最短时间为
C. 若将绿光换为红光,水面照亮的区域变大
D. 若将点光源换为平行水面的正方形面光源,水面照亮的区域为正方形
【答案】C
【解析】
由全反射可知
解得该液体的折射率为
选项A错误;
光传播至液体上表面的最短时间为,选项B错误;
因红光的折射率小于绿光,若将绿光换为红光,根据
可知临界角变大,则水面照亮的区域半径为
变大,选项C正确;
若将点光源换为平行水面的正方形面光源,面光源各点发出的光在水面发生全反射,临界角决定每个点光源照亮的区域均为圆形,则总的照亮区域四个顶角为圆形边缘,(非正方形),故D错误。
5 (2025年4月浙江稽阳联谊学校高三联考)下列关于光的现象中,说法正确的是( )
A. 图甲,潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,是因为光的折射
B. 图乙,将玻璃板之间的垫片向左移动,条纹会向右移
C. 图丙,增加透射光栅狭缝个数,衍射条纹的宽度将变宽,亮度将增加
D. 图丁,3D电影的原理是光的干涉
【答案】A
【解析】.潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里是光的折射现象,故A正确;
垫片向左移动后,空气薄膜夹角增大,由可知条纹间距变小,条纹要向左移动,故B错误;发生单缝衍射时当狭缝个数增加,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加,故C错误;3D电影的原理是利用光的偏振现象,故D错误。
6 (2025届江苏泰州高三年级二模联考)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来,中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”,如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端,居然穿过了“挡板”,如图乙所示,则可以实现的是( )
A. 两偏振片的透振方向相同
B. 两偏振片的透振方向相垂直
C. 两偏振片同时旋转90°“挡板”会消失
D. 将一片塑料偏振片旋转90°“挡板”依然存
【答案】B
【解析】.偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时,偏振光可以全部通过偏振片,当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时,偏振光不能通过偏振片,则在中间区域的放垂直偏振片和水平偏振片,将两偏振片卷起来,自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时,光强减弱,形成黑影,看起来就像一块挡板,故A错误,B正确;
两偏振片同时旋转90°“挡板”, 偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直,所以光不能通过两片偏振片,“挡板”不会消失,故C错误;
将一片塑料偏振片旋转90°,偏振片偏振方向与偏振光方向平行,偏振光可以全部通过偏振片“挡板”消失,故D错误。
7 (2026高考模拟)一柱状容器的高为3l,底面是边长为2l的正方形,容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源,其发出的红光经过容器内部相应光路后,从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光,则( )
A.该透明液体对红光的折射率为
B. 红光在透明液体中的传播速度为0.6c
C.红光从透明液体到空气发生全反射的临界角为37°
D.将红光改为紫光后从D点射出的两束光夹角为锐角
答案 A
解析 在剖面图的左下角处有一点光源,其发出的红光经过容器内部相应光路后,从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光,设从光源发出的光直接照射到D点射出的光入射角为,折射角为,经反光壁反射后从D点射出的光入射角为,折射角为,在剖面图内作光源相对于反光壁的对称点C,连接CD,交反光壁于E点,则这两束光的光路图如图所示。
设该透明液体对红光的折射率为n,由折射定律,n=,n=,
由题意,+=90°
由几何关系,==,==,联立解得n=,A正确;
由n=可得红光在透明液体中的传播速度为v=c,B错误;全反射临界角正弦值sinC=1/n=>sin37°,所以红光从透明液体到空气发生全反射的临界角大于37°,C错误;将红光改为紫光后,光的频率增大,液体对光的折射率变大,因为入射角不变,则折射角增大,故从D点射出的两束光夹角为钝角,D错误。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8 (2026河北衡水模拟)如图甲所示,在平静的水面下深h处有一个点光源O,它发出两种不同颜色的a光和b光,在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域,周围为环状区域,且为a光的颜色(如图乙)。设b光的折射率为nb,下列说法正确的是( )
A.在水中,a光的波长比b光大
B.在水中,a光的传播速度比b光小
C.复色光圆形区域的面积为S=
D.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,b光的干涉条纹间距比a光大
答案 AC
解析 由图乙可知,a光的照射面积大,根据全反射临界角公式sinC=1/n,可知a光的折射率较小,波长较大,A正确;根据光速v=c/n可知,在水中,a光的传播速度比b光大,B错误;设复色光圆形区域的半径为r,在复色光圆形区域的边缘,b光刚好发生全反射,根据全反射临界角公式sinC=1/n,结合几何关系,sinC=,复色光圆形区域的面积为S=, 联立解得S,C正确;
在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的波长比b光大,根据双缝干涉条纹间隔公式,可知b光的干涉条纹间距比a光小,D错误。
9. (湖北省2025届八校三统联考) 光的干涉现象在工业技术中有重要应用,例如检查平面的平整程度。如图甲所示,把一透明板压在另一透明板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让红光和蓝光分别从上方射入,得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. a图是红光,b图是蓝光
B. 将两种颜色的光分别通过狭窄的单缝,也能得到如图所示的条纹
C. 条纹间距之比等于波长之比
D. 若将薄片的厚度增加,则条纹间距减小
【答案】CD
【解析】.根据
可得条纹间距之比为
若将薄片的厚度d增加,则条纹间距减小,由图可知a图的条纹间距小于b图的条纹间距,所以a的波长小于b的波长,而红光的波长大于蓝光的波长,故A错误,CD正确;
此图的干涉现象,若将两种颜色的光分别通过狭窄的单缝,产生的是衍射现象,故不能得到如图所示的条纹,故B错误。
10. (2026高考物理广东卷第8题)图中底端为锥形且顶角为90°的直光纤,可用于检测流动液体中的空气泡,某单色光从光纤顶端左部入射,平行于轴线方向传播,探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强,已知锥面外为空气时,该单色光在锥面恰好发生全反射,空气折射率取1,被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有( )
A. 此光纤对该单色光的折射率为
B. 该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的
C. 锥面浸入液体过程中,探测到的光强相对于浸入液体前变强
D. 锥面完全浸入液体后,若探测到的光强在变强,说明检测到气泡
答案 AD
解析 画出光路图如图所示。
根据几何关系可知,该单色光在锥面发生全反射的临界角 C=45°。由sinC=可得 此光纤对该单色光的折射率为 n=,A正确;根据 v=c/n 可得该单色光在此光纤中的传播速度是 v=,即该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的,B错误;
光从折射率较大的介质进入折射率较小的介质中,才可能发生全反射。被测液体折射率大于此光纤折射率,则锥面浸入液体部分,光不会发生全反射,即锥面浸入液体过程中,探测到的光强相对于浸入液体前变弱,C错误; 锥面完全浸入液体后,若探测到的光强在变强,说明光在某些地方发生了全反射,发生全反射的地方即有空气,说明检测到气泡,D正确。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)(2026四川绵阳中学二模)长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银(光线不能透过),现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示,实验时,先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上,镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线和,其中侧为镀银面。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______侧观察(选填“”或“”);
(2)插第三枚大头针时,这枚大头针应________:
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住和的像
(3)插完所需大头针,补全光路。图乙为光路的一部分,、均为光路上的点,过、作直线的垂线,垂足分别为、,已知图中,则玻璃砖的折射率可表示为______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) (2)C (3)A
【解析】 (1)确定第三枚大头针 位置的作图方法:由于 表面镀
银,只能反射,所以光路为:入射光线、经过的折射光线、经过的反射光线、再次经过的折射后的出射光线,作出此光路图如图所示,即可标出的位置,则准备插第三枚大头针时,应在侧观察;
(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)根据折射定律可得,故选A。
12.(2026河南名校联考)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d,毛玻璃屏与双缝间的距离为L,接通电源使光源正常工作。
(1)实验目的与器材:根据已标明的实验器材,可判断出滤光片与双缝之间的M处的实验器材是________,在组装仪器时M处实验器材和双缝应该相互________(选填“垂直”或“平行”)放置。
(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3.90mm;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如图丙所示(其中对齐刻度线已用虚线标出),则读数为________mm。计算这种色光波长的表达式为λ=________(用题中给出的字母,、、表示)。
(3) 实验操作:某同学使用绿色的滤光片,在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。现仅改变一个实验条件,关于实验的操作和光屏上出现的现象的叙述,下列说法正确的是________。
A.仅增大M到双缝的距离,从目镜视野中观察到的条纹数目增加(即减小条纹间距)
B.仅换用红色的滤光片,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
C.仅换用更长的遮光筒,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
D.仅换用间距更大的双缝,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
E.仅去掉滤光片,从目镜视野中观察不到干涉现象
(4)托马斯·杨当时做双缝干涉实验时,用了单缝与双缝。但在我们的课堂上老师演示该实验时并没有用到单缝,而是用激光直接照射双缝,得到干涉条纹。这是由于激光是一种________、相位、偏振以及传播方向等性质都十分确定的“纯净”的光。
(5)1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上,同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,这样就形成了两个一样的相干光源。但做实验时不小心就会出现偏差,其中一个偏差是由于平面镜的位置发生微小变化而引起的,如图所示平面镜沿放置,但操作实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是( )
A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动
B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小
C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹向处移动
D.若θ=0°,沿AO向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变
答案 (1)单缝 平行 (2)15.25 d
(3)D (4)单色性好 (5)BD
解析 (1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光镜、单缝,然后让单色线光源通过双缝在光屏时形成干涉图样,由此可判断出滤光片与双缝之间的M处的实验器材是单缝,只有单缝和双缝互相平行,才能在光屏上出现明暗相间的干涉图样,所以在组装仪器时M处实验器材和双缝应该相互平行放置。
(2)由题意可知游标卡尺精度为0.05mm,=15mm+5×0.05mm=15.25mm。
双缝干涉条纹间距△x=λ,又△x=,
联立解得这种色光波长的表达式为λ=d。
(3)根据双缝干涉条纹间距公式△x=λ,可知仅增大M到双缝的距离,没有改变干涉条纹宽度的条件,干涉条纹间距不变,从目镜视野中观察到的条纹数目不变,A错误;
由于红色光的波长大于绿色光的波长,仅换用红色的滤光片,条纹间距变大,从目镜视野中观察到的条纹数目减少,C错误;
仅换用更长的遮光筒,条纹间距变大,从目镜视野中观察到的条纹数目减少,D错误;
仅换用间距更大的双缝,则d增大,条纹间距变小,从目镜视野中观察到的条纹数目增加,D正确;
仅去掉滤光片,通过双缝和单缝的光为白光,白光仍能发生干涉现象,从目镜视野中观察到彩色干涉条纹,E错误。
(4)在我们的课堂上老师演示该实验时并没有用到单缝,而是用激光直接照射双缝,得到干涉条纹。这是由于激光是一种单色性好、相位、偏振以及传播方向等性质都十分确定的“纯净”的光。
(5)作出S关于平面镜对称的点S’,如图1所示。
则S和S’相当于双缝干涉实验中的双缝,若沿AO向左略微平移平面镜,则双缝间距d减小,双缝到光屏的距离L增大,根据双缝干涉条纹间距公式△x=λ,可知干涉条纹间距增大,干涉条纹移动,A错误。沿OA向右略微平移平面镜,则双缝间距d增大,双缝到光屏的距离L减小,结合双缝干涉条纹间距公式△x=λ,可知干涉条纹间距减小,B正确;若θ=0°,作出S关于平面镜对称的点,如图2所示。
可知无论沿OA向右略微平移平面镜,还是沿OA向左略微平移平面镜,S和S’的位置不变,则干涉条纹间距不变,干涉条纹不移动,C错误D正确。
13.(10分)(2026高考物理湖南卷)车载摄像头需要有较大的拍摄角度。一摄像头由于结构限制,拍摄角度为120°。如图,将摄像头嵌入均匀透明介质,介质截面为矩形。只考虑该截面内光线传播情况,通过空气与介质间界面的折射,可将实际拍摄角度扩大。
(1)若希望几乎贴着介质表面入射的光线1能够以图示路径恰好射入摄像头,即拍摄角度扩大为,求介质的折射率;
(2)若介质折射率为1.8,从侧后方向入射的光线2能够以图示路径折射之后发生一次全反射,然后恰好射入摄像头,求光线2的入射角θ的正弦值。
解析 (1)先画出各个入射点的法线,标出入射角和折射角,如图。
根据题意可知,光线1的折射角为60°,入射角为90°,
由折射定律,n==
(2) 根据题意可知,光线2在玻璃砖中的折射角为30°,入射角为θ,
由折射定律,n’==1.8
解得 sinθ=0.9
14 (2026山西太原期末)如图所示,某型号双层中空玻璃窗由两层厚度均为的均匀玻璃片和中间厚度为的空气层组成。一束单色光以入射角从空气斜向下射入竖直方向的左层玻璃片,最终从右层玻璃片射出。已知该单色光在此玻璃中的折射率为,光在真空中的传播速度。求:
(1)该单色光穿出左层玻璃片,出射点相对于入射点偏移的竖直距离;
(2)该单色光穿过该玻璃窗所用的总时间。
答案.(1)
(2)
【解析】(1)根据折射定律
代入题中已知数据,求得
由几何关系
解得
(2)光在介质中的速度
可得光在玻璃中的速度
光在空气中的速度
光在左、右玻璃中传播长度
光在左、右玻璃中传播时间
光在空气层中传播长度
光在空气层中传播时间
总时间
15. ( 2025届湖北省孝感市八校三模联考)如图所示,为某玻璃材料的截面,部分为直角三角形棱镜,,部分是半径为的四分之一圆柱状玻璃,点为圆心。一束单色光从点与成角斜射入玻璃材料,刚好垂直OA边射出,射出点离O点R,已知真空中的光速为c。
(1)求该单色光在玻璃材料中发生全反射的临界角的正弦值;
(2)现将该光束绕P点沿逆时针方向在纸面内转动至水平方向,观察到BD面上有光线从Q点射出(Q点未画出)。求光束在玻璃材料中的传播时间(不考虑圆柱BD弧面部分的反射光线)。
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)根据题意可知,光线从界面的点进入玻璃棱镜,由折射定律画出光路图,如图所示
根据几何关系,可得入射角
折射角,且恰好为法线,根据可得折射率
又有
解得
(2)根据题意,当光线转至水平方向入射,入射角大小仍为,画出光路图,如图所示
由折射定律同理可知,折射角,折射光线交边于点,由题已知,,得在边界上的入射角为,由于发生全反射的临界角为。则有
即
可知在OD界面发生全反射,已知。由几何关系得,在三角形OFQ中,由余弦定理得
其中
解得
又有
解得
学科网(北京)股份有限公司
$
高中物理选择性必修一知识网络和复习单元检测卷
第4章 光
知识网络
素养提升
高中物理选择性必修一
单元检测卷4 光学
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1 (2026上海模拟)我们生活在光的世界里,感受美妙的光,探索神秘的光。
下列如图所示的现象中,成因主要是由于光的干涉引起的是( )
A.图甲所示的泊松亮斑
B.图乙所示水中的气泡看上去特别明亮
C.图丙所示中央条纹特别宽特别亮,两侧的亮纹比较窄比较暗
D.图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹
2 (2026年5月山东济宁质检)某小组用如图所示的装置测量激光的波长。激光经透明薄板反射与折射后形成两束相干光,再分别经反射镜和反射,在接收屏上出现干涉条纹。此时屏上处为亮条纹(记为第1条亮条纹),将向右平移过程中,观察到处明暗交替,当P处出现第n条亮条纹时,平移的距离为d,则该激光的波长为( )
A. B. C. D.
3. (2026高考物理河北卷第5题)如图所示,一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行,直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射,在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样,相邻两条亮条纹中心间距为 。若金属丝经加热均匀膨胀,则( )
A. 变小 B. 变大
C. 双缝间的距离减小 D. 双缝间的距离不变
4. (2025年5月成都三诊)图示为某同学设计的一种测量液体折射率的方案。将一绿光点光源置于足够大的容器内,光源距水面深度为h,水面被光源照亮的区域直径为d,已知光在真空中的传播速度大小为c。下列说法正确的是( )
A. 该液体的折射率为
B. 光传播至液体上表面的最短时间为
C. 若将绿光换为红光,水面照亮的区域变大
D. 若将点光源换为平行水面的正方形面光源,水面照亮的区域为正方形
5 (2025年4月浙江稽阳联谊学校高三联考)下列关于光的现象中,说法正确的是( )
A. 图甲,潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,是因为光的折射
B. 图乙,将玻璃板之间的垫片向左移动,条纹会向右移
C. 图丙,增加透射光栅狭缝个数,衍射条纹的宽度将变宽,亮度将增加
D. 图丁,3D电影的原理是光的干涉
6 (2025届江苏泰州高三年级二模联考)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来,中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”,如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端,居然穿过了“挡板”,如图乙所示,则可以实现的是( )
A. 两偏振片的透振方向相同
B. 两偏振片的透振方向相垂直
C. 两偏振片同时旋转90°“挡板”会消失
D. 将一片塑料偏振片旋转90°“挡板”依然存
7 (2026高考模拟)一柱状容器的高为3l,底面是边长为2l的正方形,容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源,其发出的红光经过容器内部相应光路后,从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光,则( )
A.该透明液体对红光的折射率为
B. 红光在透明液体中的传播速度为0.6c
C.红光从透明液体到空气发生全反射的临界角为37°
D.将红光改为紫光后从D点射出的两束光夹角为锐角
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8 (2026河北衡水模拟)如图甲所示,在平静的水面下深h处有一个点光源O,它发出两种不同颜色的a光和b光,在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域,周围为环状区域,且为a光的颜色(如图乙)。设b光的折射率为nb,下列说法正确的是( )
A.在水中,a光的波长比b光大
B.在水中,a光的传播速度比b光小
C.复色光圆形区域的面积为S=
D.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,b光的干涉条纹间距比a光大
9. (湖北省2025届八校三统联考) 光的干涉现象在工业技术中有重要应用,例如检查平面的平整程度。如图甲所示,把一透明板压在另一透明板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让红光和蓝光分别从上方射入,得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. a图是红光,b图是蓝光
B. 将两种颜色的光分别通过狭窄的单缝,也能得到如图所示的条纹
C. 条纹间距之比等于波长之比
D. 若将薄片的厚度增加,则条纹间距减小
10. (2026高考物理广东卷第8题)图中底端为锥形且顶角为90°的直光纤,可用于检测流动液体中的空气泡,某单色光从光纤顶端左部入射,平行于轴线方向传播,探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强,已知锥面外为空气时,该单色光在锥面恰好发生全反射,空气折射率取1,被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有( )
A. 此光纤对该单色光的折射率为
B. 该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的
C. 锥面浸入液体过程中,探测到的光强相对于浸入液体前变强
D. 锥面完全浸入液体后,若探测到的光强在变强,说明检测到气泡
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)(2026四川绵阳中学二模)长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银(光线不能透过),现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示,实验时,先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上,镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线和,其中侧为镀银面。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______侧观察(选填“”或“”);
(2)插第三枚大头针时,这枚大头针应________:
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住和的像
(3)插完所需大头针,补全光路。图乙为光路的一部分,、均为光路上的点,过、作直线的垂线,垂足分别为、,已知图中,则玻璃砖的折射率可表示为______。
A. B.
C. D.
12.(2026河南名校联考)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d,毛玻璃屏与双缝间的距离为L,接通电源使光源正常工作。
(1)实验目的与器材:根据已标明的实验器材,可判断出滤光片与双缝之间的M处的实验器材是________,在组装仪器时M处实验器材和双缝应该相互________(选填“垂直”或“平行”)放置。
(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3.90mm;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如图丙所示(其中对齐刻度线已用虚线标出),则读数为________mm。计算这种色光波长的表达式为λ=________(用题中给出的字母,、、表示)。
(3) 实验操作:某同学使用绿色的滤光片,在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。现仅改变一个实验条件,关于实验的操作和光屏上出现的现象的叙述,下列说法正确的是________。
A.仅增大M到双缝的距离,从目镜视野中观察到的条纹数目增加(即减小条纹间距)
B.仅换用红色的滤光片,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
C.仅换用更长的遮光筒,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
D.仅换用间距更大的双缝,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
E.仅去掉滤光片,从目镜视野中观察不到干涉现象
(4)托马斯·杨当时做双缝干涉实验时,用了单缝与双缝。但在我们的课堂上老师演示该实验时并没有用到单缝,而是用激光直接照射双缝,得到干涉条纹。这是由于激光是一种________、相位、偏振以及传播方向等性质都十分确定的“纯净”的光。
(5)1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上,同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,这样就形成了两个一样的相干光源。但做实验时不小心就会出现偏差,其中一个偏差是由于平面镜的位置发生微小变化而引起的,如图所示平面镜沿放置,但操作实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是( )
A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动
B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小
C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹向处移动
D.若θ=0°,沿AO向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变
13.(10分)(2026高考物理湖南卷)车载摄像头需要有较大的拍摄角度。一摄像头由于结构限制,拍摄角度为120°。如图,将摄像头嵌入均匀透明介质,介质截面为矩形。只考虑该截面内光线传播情况,通过空气与介质间界面的折射,可将实际拍摄角度扩大。
(1)若希望几乎贴着介质表面入射的光线1能够以图示路径恰好射入摄像头,即拍摄角度扩大为,求介质的折射率;
(2)若介质折射率为1.8,从侧后方向入射的光线2能够以图示路径折射之后发生一次全反射,然后恰好射入摄像头,求光线2的入射角θ的正弦值。
14 (2026山西太原期末)如图所示,某型号双层中空玻璃窗由两层厚度均为的均匀玻璃片和中间厚度为的空气层组成。一束单色光以入射角从空气斜向下射入竖直方向的左层玻璃片,最终从右层玻璃片射出。已知该单色光在此玻璃中的折射率为,光在真空中的传播速度。求:
(1)该单色光穿出左层玻璃片,出射点相对于入射点偏移的竖直距离;
(2)该单色光穿过该玻璃窗所用的总时间。
15. ( 2025届湖北省孝感市八校三模联考)如图所示,为某玻璃材料的截面,部分为直角三角形棱镜,,部分是半径为的四分之一圆柱状玻璃,点为圆心。一束单色光从点与成角斜射入玻璃材料,刚好垂直OA边射出,射出点离O点R,已知真空中的光速为c。
(1)求该单色光在玻璃材料中发生全反射的临界角的正弦值;
(2)现将该光束绕P点沿逆时针方向在纸面内转动至水平方向,观察到BD面上有光线从Q点射出(Q点未画出)。求光束在玻璃材料中的传播时间(不考虑圆柱BD弧面部分的反射光线)。
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