第十四章 光（综合训练）2027年高考物理一轮复习高效培优系列

第十四章　光（综合训练） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：选择性必修一 第4章 光 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．我们都学习了几何光学和物理光学的初步知识，下列说法正确的是（     ） A．图甲，一束由红光、绿光组成的复色光通过正三棱镜后被分成两束单色光a、b，其中b光在玻璃中传播的速度较大 B．图乙，是太阳光通过肥皂膜发生了衍射形成的 C．图丙，某学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后得到的衍射图样，①为著名的“泊松亮斑” D．图丁，若观察人眼隔着偏振片Ⅰ、Ⅱ去看一只电灯泡S，此时透射光最弱，仅使Ⅰ转过90°过程中，看到光逐渐变亮 【答案】D 【解析】A．光的色散现象中，光的偏折程度越大，介质对光的折射率越大，由图甲可知，b光的偏折程度大于a光，则 根据可知 即b光在玻璃中的传播速度较小，故A错误； B．肥皂膜的条纹属于薄膜干涉现象，是太阳光在肥皂膜的前、后两个表面分别反射，两束反射光叠加后形成的干涉条纹，并非衍射现象，故B错误； C．泊松亮斑是光照射不透明小圆板时发生衍射形成的现象，特征为不透明圆板的阴影中心存在亮斑，对应图丙中的②，①是光照射小圆孔时形成的圆孔衍射图样，故C错误； D．电灯泡发出的光为自然光，自然光通过偏振片Ⅰ后会变成线偏振光，线偏振光的振动方向与偏振片Ⅰ的透振方向一致，初始状态透射光最弱，说明偏振片Ⅰ、Ⅱ的透振方向相互垂直，此时偏振光无法通过偏振片Ⅱ，当仅使Ⅰ转过90°的过程中，偏振片Ⅰ的透振方向逐渐与偏振片Ⅱ的透振方向平行，因此透过偏振片Ⅱ的光的强度逐渐增大，人眼看到的光逐渐变亮，故D正确。 故选D。 2．如图所示，一束复色光经三棱镜后分解为a、b、c三束单色光（不考虑光线在三棱镜内的反射）。比较a、b、c三束光，可知（     ） A．三棱镜对三束光的折射率大小为 B．三束光在三棱镜中的传播速度大小为 C．三束光在三棱镜中的传播时间为 D．若三束光都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 【答案】B 【解析】A．由图中三束光的偏折程度可知，三棱镜对光的偏折越大，折射率越大，所以，故A错误； B．光在介质中的传播速度满足，所以，故B正确； C．由图中几何关系可知，三束光在三棱镜中的传播路程满足，传播时间满足，结合，可得，故C错误； D．三束光从玻璃射向空气时，全反射临界角满足，折射率越小，临界角越大。由 可得，故D错误。故选B。 3．如图，某同学做双缝干涉实验时，激光通过双缝后，到达光屏上的点。已知激光的波长为λ，且，点为双缝中垂线与光屏的交点。下列说法正确的是（　　） A．、间有3条暗条纹 B．若将光屏向左移动少许，则光屏上的条纹间距增大 C．若用波长为的单色光做该实验，则处为暗条纹 D．若用波长为的单色光做该实验，则、间暗条纹数减少 【答案】D 【解析】A．O点为双缝中垂线与光屏的交点，光程差为0，是中央亮纹；P点光程差为，是亮条纹。暗条纹的光程差为 （），在O、P之间满足条件的有、、、，共4条暗条纹。故A错误； B．根据双缝干涉条纹间距公式 ，若将光屏向左移动少许，双缝到光屏的距离l减小，则光屏上的条纹间距减小。故B错误； C．点位于双缝的中垂线上，光程差恒为0，满足亮纹条件 （），无论波长如何变化，O处始终为亮条纹。故C错误； D．若用波长为的单色光做实验，暗条纹条件变为 。点的光程差仍为，在O、P之间满足条件的有、，共2条暗条纹。相比原来的4条，暗条纹数减少。故D正确。 故选D。 4．甲、乙两种单色光分别经同一单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。图丙中有一半圆玻璃砖，是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲光以入射角由玻璃砖内部射向点，折射角为。下列说法正确的是（     ） A．甲光在玻璃砖中的折射率为 B．乙光的频率小于甲光的频率 C．乙光以入射角入射时，上可能接收不到乙光 D．若绕点逆时针旋转玻璃砖，上一定能接收到甲光 【答案】C 【解析】A．对于甲光发生折射，由折射定律有 故错误； BC．对题图甲、乙所示的单缝衍射图样进行对比可知，甲光衍射现象更明显，说明甲光的波长比乙光的长，甲光的频率比乙光的小，对同一种介质，甲光的折射率更小，根据全反射的临界角的正弦值 可知甲光的临界角较大，乙光的临界角较小，则当乙光以入射角入射时可能会发生全反射，上有可能会接收不到乙光，选项B错误、C正确； D．若绕点逆时针旋转玻璃砖，入射角增大，如果入射角达到甲光的临界角，则甲光发生全反射，即上接收不到甲光，选项D错误。 5．某同学居家进行双缝干涉实验：用激光笔发出的紫色激光作为光源，用刻刀在锡纸上划出两道相互平行且间距较小的细缝，将该锡纸与竖直墙面平行放置，当激光垂直射向锡纸时，在墙面上可以观察到干涉条纹，要使条纹间距变小，下列操作可行的是（     ） A．将双缝的间距增大 B．换用红色激光 C．增大锡纸与墙面间的距离 D．减小光源与锡纸间的距离 【答案】A 【解析】A．由于干涉条纹间距，可知将双缝的间距增大，则变小，故A正确； B．换用红色激光照双缝，波长变长，则变大，故B错误； C．增大锡纸与墙面的距离，则变大，故C错误； D．减小光源与锡纸间的距离，不会影响，故D错误。 故选A。 6．如图所示，L是发光二极管，P是透振方向为竖直方向的偏振片。一同学戴着图乙的偏振眼镜观察二极管，则（     ） A．从M点观察，左镜片亮、右镜片暗 B．从M点观察，左镜片暗、右镜片亮 C．从N点观察，左镜片亮、右镜片暗 D．从N点观察，左镜片暗、右镜片亮 【答案】C 【解析】发光二极管L发出的光为偏振光，偏振片P的透振方向为竖直方向，所以经过P后光为竖直方向的偏振光 AB．从M点观察时，竖直方向的偏振光可以透过左镜片，所以左镜片亮，水平方向的偏振光可以透过右镜片，所以右镜片亮，AB错误； CD．从N点观察时，竖直方向的光能透过偏振片P，，其它方向的光不能透过偏振片P，此时竖直方向的偏振光可以透过左镜片，不能透过右镜片，左镜片亮，右镜片暗，C正确，D错误。 故选C。 7．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面图。为直径，点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿方向射入玻璃砖，分成两束单色光后各自传播到、两点。已知，，。则（     ） A．玻璃对从点射出的单色光折射率更大 B．传播到点的光是紫光 C．红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为 D．红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为2 ： 3 【答案】B 【解析】A．图像可知传播到B点的光偏折较大，故玻璃对传播到B点的单色光折射率更大，故A错误； B．红光折射率小于紫光，故传播到B点的是紫光，故B正确； C．几何关系可知红光的折射率 几何关系可知紫光的折射率 因为 则红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为 故C错误； D．红光在C点时有 可知红光在C点未发生全反射，红光在C点射出，其在玻璃砖中的路程 紫光在B点时有 可知紫光在B点发生全反射，对称性可知，最终紫光将从N点射出，其在玻璃砖中的路程 红光和紫光在玻璃砖内传播路程之比 联立以上，解得红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为 故D错误。故选B。 8．（多选）在光的本性研究中，下列实验现象和原理的说法正确的是（     ） A．图1是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定小于b束光在水珠中传播的速度 B．图2是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（入射角）后不会再有光线从面射出 C．图3是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板（双缝）间的距离L，相邻两条亮条纹间距离将减小 D．图4是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是不平整的 【答案】CD 【解析】A．图1中a束光折射角大，折射率小，根据可知，a束光在水珠中的传播速度大，故A错误； B．图2中，光束在面的折射角等于在面的入射角，只要入射角，面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，故B错误； C．图3中，根据可知，只减小屏到挡板（双缝）间的距离L，相邻两条亮条纹间距离将减小，故C正确； D．图4中的干涉条纹说明光在样板下表面反射和检测平面上表面反射形成稳定干涉，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是不平整的，故D正确。故选CD。 9．（多选）如图所示为一枚钻石饰品，一束单色光从AB面上某一位置垂直入射到钻石内部，在DE面上恰好发生全反射。已知DE面与EC面的夹角为α(EC//AB)，钻石的折射率比水晶大，下列说法正确的有（　　） A．该钻石的折射率 B．该钻石的折射率 C．若仅将钻石材质换成水晶，光线将从DE面射出 D．若仅将钻石材质换成水晶，光线只从AB面射出 【答案】AC 【解析】AB．单色光从AB面垂直入射，进入钻石后传播方向不变（竖直向下）。由几何关系可知，光线在DE面上的入射角等于DE面与EC面的夹角。已知光在DE面上恰好发生全反射，说明入射角等于临界角C，即。根据全反射临界角公式 解得该钻石的折射率。故A正确，B错误； CD．已知钻石的折射率大于水晶，根据临界角公式可知，折射率越小，临界角越大，因此水晶的临界角大。若仅将钻石换成水晶，光线在DE面的入射角仍为，此时入射角小于水晶的临界角，不再发生全反射，光线将从DE面折射而出。故C正确，D错误。 故选AC。 10．（多选）如图所示是爱尔兰物理学家劳埃德于1834年观察光的干涉现象的原理图（为讨论问题方便，图中线段长度与数据不成比例）。线光源S发出波长为600 nm的光，有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏上（这些光对镜面的入射角接近90°）。这两部分光重叠产生干涉，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉。劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，已知光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l（a≤l），镜面与光屏垂直，单色光在真空中的波长为λ。整个装置处于真空中，下列判断正确的是（     ） A．将平面镜稍微向下移动Δa时，相邻亮条纹的中心间距为 B．将平面镜稍微向上移动Δa时，相邻亮条纹的中心间距为 C．将平面镜稍微水平向左移动Δl时，相邻亮条纹的中心间距为 D．将平面镜稍微水平向右移动Δl时，相邻亮条纹的中心间距为 【答案】AD 【解析】A．根据对称性，可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，相当于双缝间的距离，将平面镜稍微向下移动Δa时，光源与虚像的距离变为2(a＋Δa)，根据条纹间距公式，可知相邻亮条纹的中心间距为，故A正确； B．将平面镜稍微向上移动Δa时，光源与虚像的距离变为2（a-Δa），根据条纹间距公式，可知相邻亮条纹的中心间距为，故B错误； CD．平面镜左右移动时，光源与虚像间的距离不变，相邻亮条纹的中心间距为，故C错误，D正确。故选AD。 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．（8分）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针P1，P2，确定入射光线AO。现需在玻璃砖的另一侧插上P3和P4两枚大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线。 （1）下列确定P3，P4位置的方法正确的是_________。 A．透过玻璃砖观察，使P3仅挡住P2的像 B．透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像 C．透过玻璃砖观察，使P4仅挡住P3的像 D．透过玻璃砖观察，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）同学们在确定入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作法线NN′的垂线，分别交NN′于B点和D点，并测得AB=7.60 cm，CD=5.00 cm，则该玻璃的折射率n=_________。 （3）同学们突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图乙所示。插针位置P1、P2的连线垂直于AB面，若其他操作均正确，在图乙中右边的插针应该是_________。若仅在两直角三棱镜斜边AC之间的间隙充满某种液体（n液＞n玻），右边的插针可能是_________。（两空均选填“P3P4”、“P5P6”、“P7P8”或“P9P10”） 【答案】（1）BD （2）1.52 （3）P3P4 P7P8 【解析】（1）出射光线必须与入射光线​共线对应，透过玻璃砖观察时，​需要完全挡住、​的像，说明在出射光路上；后续需要同时挡住本身，以及​、的像，才能保证​也在出射光路上。故选BD。 （2）该玻璃的折射率 （3）[1]把两块同样的玻璃直角三棱镜ABC之间的空气层看作平行“空气砖”，根据折射定律，入射角小于折射角，折射光线远离法线偏折，出射光线与入射光线平行，作出光路图如图所示 可知在图乙中右边的插针应该是； [2]若仅在两直角三棱镜斜边AC之间的间隙充满某种液体（n液＞n玻），根据折射定律，入射角大于折射角，折射光线靠近法线偏折，出射光线与入射光线平行，作出光路图如图所示 右边的插针可能是。 12．（8分）在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。 元件代号 A B C D E 元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片 （1）图1中甲、乙两图是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________。 （2）将上表中的光学元件放在图1丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。将白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为CE________A。（填写元件代号BD或DB） （3）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中位置时游标卡尺如图2乙所示，其读数为111.10 mm；在位置时游标卡尺如图2丙所示。则其读数为________mm；由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）甲 （2）DB （3）115.55 【解析】（1）图1甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，图1乙是衍射图样。 （2）光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同，步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA。 （3）[1]B位置读数为 [2]图2甲中AB之间的距离为 则相邻亮条纹的间距为 再根据公式 联立方程解得 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（12分）光导纤维可简化为长玻璃丝，直径只有几微米到一百微米，图甲所示为一段长直光纤，由内芯和外套构成。一束激光由光纤内芯左端的点以的入射角射入置于真空中的直线光纤内芯，恰好在内芯的侧面（侧面与过的法线平行）A点发生全反射，如图乙所示。已知内芯的长度为，光在真空中的传播速度为，求： （1）内芯对这种激光的折射率； （2）图乙中该激光在内芯中传播的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）光路图如图所示： 根据折射定律 临界角为 根据几何关系有 则光导纤维的折射率为 （2）由几何知识知激光在内芯中传播的距离为 激光在内芯中传播的速度为 该激光在内芯中传播的时间为 14．（12分）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特质容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距就可以计算出该矿泉水的折射率。（设空气的折射率为1）若填充前与填充后在图中P点处均出现亮条纹，填充前P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹，填充后P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹。图中、、、、、均为已知量。 （1）求填充前的干涉条纹间距与填充后的干涉条纹间距； （2）求出该矿泉水的折射率（用、表示） 【答案】（1）， （2） 【解析】（1）设入射光在矿泉水在的波长为，则由填充前P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹，所以 所以填充前的干涉条纹间距 填充后P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹，则有 所以填充后的干涉条纹间距 （2）填充前的干涉条纹间距 填充后的干涉条纹间距 所以 15．（14分）某透明介质的横截面由四分之一圆和一直角三角形构成，如图所示，其折射率为，四分之一圆的半径为，面有一黑色吸光板（打到上的光会被吸收），。一束单色平行光从上不同位置均匀射入该透明介质，入射角为，已知光在真空中的传播速度为。 （1）求横截面内圆弧上有光线射出的长度； （2）光线在介质中的传播时间都恰好小于某一值，求。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）设光线经折射后的折射角为，根据折射定律有 代入数据解得 因此折射光线与平行，设光在圆弧上发生全反射的临界角为，则有 解得 如图所示，在圆弧上恰好发生全反射的光为射到点的光，根据几何知识可知，射到点上方的光的入射角小于，不发生全反射，则横截面内圆弧上有光线射出的长度为区域，其长度为 （2）如图中所示，在介质中的传播时间最长的光线经过的路径为紧贴传播后又近似紧贴圆弧传播，最长路程为 光在介质中传播的速度为 故光线在介质中的传播时间的最大值为 联立解得 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十四章　光（综合训练） 参考答案 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D B D C A C B CD AC AD 二、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。 11．（1）BD （2）1.52 （3）P3P4 P7P8 12．（1）甲 （2）DB （3）115.55 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（12分）（1）光路图如图所示： 根据折射定律 临界角为 根据几何关系有 则光导纤维的折射率为 （2）由几何知识知激光在内芯中传播的距离为 激光在内芯中传播的速度为 该激光在内芯中传播的时间为 14．（12分）（1）设入射光在矿泉水在的波长为，则由填充前P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹，所以 所以填充前的干涉条纹间距 填充后P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹，则有 所以填充后的干涉条纹间距 （2）填充前的干涉条纹间距 填充后的干涉条纹间距 所以 15．（14分）（1）设光线经折射后的折射角为，根据折射定律有 代入数据解得 因此折射光线与平行，设光在圆弧上发生全反射的临界角为，则有 解得 如图所示，在圆弧上恰好发生全反射的光为射到点的光，根据几何知识可知，射到点上方的光的入射角小于，不发生全反射，则横截面内圆弧上有光线射出的长度为区域，其长度为 （2）如图中所示，在介质中的传播时间最长的光线经过的路径为紧贴传播后又近似紧贴圆弧传播，最长路程为 光在介质中传播的速度为 故光线在介质中的传播时间的最大值为 联立解得 答案第2页，共2页 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十四章　光（综合训练） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：选择性必修一 第4章 光 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．我们都学习了几何光学和物理光学的初步知识，下列说法正确的是（     ） A．图甲，一束由红光、绿光组成的复色光通过正三棱镜后被分成两束单色光a、b，其中b光在玻璃中传播的速度较大 B．图乙，是太阳光通过肥皂膜发生了衍射形成的 C．图丙，某学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后得到的衍射图样，①为著名的“泊松亮斑” D．图丁，若观察人眼隔着偏振片Ⅰ、Ⅱ去看一只电灯泡S，此时透射光最弱，仅使Ⅰ转过90°过程中，看到光逐渐变亮 2．如图所示，一束复色光经三棱镜后分解为a、b、c三束单色光（不考虑光线在三棱镜内的反射）。比较a、b、c三束光，可知（     ） A．三棱镜对三束光的折射率大小为 B．三束光在三棱镜中的传播速度大小为 C．三束光在三棱镜中的传播时间为 D．若三束光都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 3．如图，某同学做双缝干涉实验时，激光通过双缝后，到达光屏上的点。已知激光的波长为λ，且，点为双缝中垂线与光屏的交点。下列说法正确的是（　　） A．、间有3条暗条纹 B．若将光屏向左移动少许，则光屏上的条纹间距增大 C．若用波长为的单色光做该实验，则处为暗条纹 D．若用波长为的单色光做该实验，则、间暗条纹数减少 4．甲、乙两种单色光分别经同一单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。图丙中有一半圆玻璃砖，是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲光以入射角由玻璃砖内部射向点，折射角为。下列说法正确的是（     ） A．甲光在玻璃砖中的折射率为 B．乙光的频率小于甲光的频率 C．乙光以入射角入射时，上可能接收不到乙光 D．若绕点逆时针旋转玻璃砖，上一定能接收到甲光 5．某同学居家进行双缝干涉实验：用激光笔发出的紫色激光作为光源，用刻刀在锡纸上划出两道相互平行且间距较小的细缝，将该锡纸与竖直墙面平行放置，当激光垂直射向锡纸时，在墙面上可以观察到干涉条纹，要使条纹间距变小，下列操作可行的是（     ） A．将双缝的间距增大 B．换用红色激光 C．增大锡纸与墙面间的距离 D．减小光源与锡纸间的距离 6．如图所示，L是发光二极管，P是透振方向为竖直方向的偏振片。一同学戴着图乙的偏振眼镜观察二极管，则（     ） A．从M点观察，左镜片亮、右镜片暗 B．从M点观察，左镜片暗、右镜片亮 C．从N点观察，左镜片亮、右镜片暗 D．从N点观察，左镜片暗、右镜片亮 7．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面图。为直径，点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿方向射入玻璃砖，分成两束单色光后各自传播到、两点。已知，，。则（     ） A．玻璃对从点射出的单色光折射率更大 B．传播到点的光是紫光 C．红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为 D．红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为2 ： 3 8．（多选）在光的本性研究中，下列实验现象和原理的说法正确的是（     ） A．图1是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定小于b束光在水珠中传播的速度 B．图2是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（入射角）后不会再有光线从面射出 C．图3是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板（双缝）间的距离L，相邻两条亮条纹间距离将减小 D．图4是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是不平整的 9．（多选）如图所示为一枚钻石饰品，一束单色光从AB面上某一位置垂直入射到钻石内部，在DE面上恰好发生全反射。已知DE面与EC面的夹角为α(EC//AB)，钻石的折射率比水晶大，下列说法正确的有（　　） A．该钻石的折射率 B．该钻石的折射率 C．若仅将钻石材质换成水晶，光线将从DE面射出 D．若仅将钻石材质换成水晶，光线只从AB面射出 10．（多选）如图所示是爱尔兰物理学家劳埃德于1834年观察光的干涉现象的原理图（为讨论问题方便，图中线段长度与数据不成比例）。线光源S发出波长为600 nm的光，有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏上（这些光对镜面的入射角接近90°）。这两部分光重叠产生干涉，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉。劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，已知光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l（a≤l），镜面与光屏垂直，单色光在真空中的波长为λ。整个装置处于真空中，下列判断正确的是（     ） A．将平面镜稍微向下移动Δa时，相邻亮条纹的中心间距为 B．将平面镜稍微向上移动Δa时，相邻亮条纹的中心间距为 C．将平面镜稍微水平向左移动Δl时，相邻亮条纹的中心间距为 D．将平面镜稍微水平向右移动Δl时，相邻亮条纹的中心间距为 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．（8分）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针P1，P2，确定入射光线AO。现需在玻璃砖的另一侧插上P3和P4两枚大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线。 （1）下列确定P3，P4位置的方法正确的是_________。 A．透过玻璃砖观察，使P3仅挡住P2的像 B．透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像 C．透过玻璃砖观察，使P4仅挡住P3的像 D．透过玻璃砖观察，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）同学们在确定入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作法线NN′的垂线，分别交NN′于B点和D点，并测得AB=7.60 cm，CD=5.00 cm，则该玻璃的折射率n=_________。 （3）同学们突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图乙所示。插针位置P1、P2的连线垂直于AB面，若其他操作均正确，在图乙中右边的插针应该是_________。若仅在两直角三棱镜斜边AC之间的间隙充满某种液体（n液＞n玻），右边的插针可能是_________。（两空均选填“P3P4”、“P5P6”、“P7P8”或“P9P10”） 12．（8分）在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。 元件代号 A B C D E 元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片 （1）图1中甲、乙两图是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________。 （2）将上表中的光学元件放在图1丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。将白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为CE________A。（填写元件代号BD或DB） （3）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中位置时游标卡尺如图2乙所示，其读数为111.10 mm；在位置时游标卡尺如图2丙所示。则其读数为________mm；由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m（结果保留两位有效数字）。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（12分）光导纤维可简化为长玻璃丝，直径只有几微米到一百微米，图甲所示为一段长直光纤，由内芯和外套构成。一束激光由光纤内芯左端的点以的入射角射入置于真空中的直线光纤内芯，恰好在内芯的侧面（侧面与过的法线平行）A点发生全反射，如图乙所示。已知内芯的长度为，光在真空中的传播速度为，求： （1）内芯对这种激光的折射率； （2）图乙中该激光在内芯中传播的时间。 14．（12分）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特质容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距就可以计算出该矿泉水的折射率。（设空气的折射率为1）若填充前与填充后在图中P点处均出现亮条纹，填充前P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹，填充后P点与O点处之间还有（为整数）条亮条纹。图中、、、、、均为已知量。 （1）求填充前的干涉条纹间距与填充后的干涉条纹间距； （2）求出该矿泉水的折射率（用、表示） 15．（14分）某透明介质的横截面由四分之一圆和一直角三角形构成，如图所示，其折射率为，四分之一圆的半径为，面有一黑色吸光板（打到上的光会被吸收），。一束单色平行光从上不同位置均匀射入该透明介质，入射角为，已知光在真空中的传播速度为。 （1）求横截面内圆弧上有光线射出的长度； （2）光线在介质中的传播时间都恰好小于某一值，求。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $