第四章 光（举一反三·单元复习讲义）物理人教版选择性必修第一册

第四章《光》单元复习 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（5个知识归纳+13个题型）+课后作业】 知识归纳 【知识点1 光的折射与折射定律】 1．光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象。光在同一种均匀介质中沿直线传播；光从一种介质进入另一种介质时，一般会发生折射。 2．折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧；入射角i的正弦与折射角r的正弦之比等于常数，即。 3．折射率：折射率是描述介质光学性质的重要物理量。定义式，式中c为光在真空中的速度，v为光在该介质中的速度。折射率由介质本身的性质和光的频率共同决定，与入射角、折射角的大小无关，且恒有n＞1。 4．理解要点： ①同一种介质，光的频率越高，介质对它的折射率越大，光在该介质中传播速度越小，偏折越明显。 ②光从真空（或空气）斜射入介质时，折射角小于入射角；光从介质射入真空时，折射角大于入射角； ③折射现象中光路是可逆的。在解决光的折射问题时，经常应用这一规律进行等效处理。 【例1】将一根筷子竖直插入装有水的圆柱形玻璃杯中，从水平方向拍摄一张照片。以下符合事实的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】C．图为一根筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图 处为筷子，表示由筷子反射穿过玻璃杯壁点射向观察者处的一条光线。为过点沿半径方向的直线，即在处水和空气的分界面的法线，上述光线则相当于在处由水中射入空气中，图中的角和角分别为此光线的入射角和折射角，根据光的折射规律可知，所以观察者在处看到筷子在位置不是实际位置，即观察者看到的筷子的像的位置比实际位置更偏离杯中心，向杯壁靠拢一些，故C错误； ABD．玻璃杯此时相当于一个凸透镜，对筷子起到了放大的作用，因此观察到的筷子比实际粗些，故AD错误，B正确。 故选B。 【变式1-1】路面蜃景现象多见于炎热夏季的柏油路面，表现为远处路面似乎有水，但走近后“水”却消失不见，如图。这是由于被阳光照射后，路面上方空气的折射率随高度升高逐渐增大所致。下列光路图中能描述该现象的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】因为路面上方空气的折射率随高度升高逐渐增大，则太阳光斜射向地面的过程，总是由折射率较大的空气射向折射率较小的空气，即由光密介质斜射入光疏介质，光线始终会向远离法线的方向偏折，如图所示，则光路图C能描述该现象。 故选C。 【变式1-2】如图所示，一束太阳光入射至一六角形冰晶的表面，经折射后从侧面射出，已知图中为红光，为紫光。下列光路示意图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】同种介质对不同色光的折射率不同，紫光频率大于红光，因此冰晶对紫光（）的折射率大于对红光（）的折射率，即 故紫光偏折程度更大、侧移量更大；光从空气进入冰晶时，折射率越大，折射角越小，越靠近法线，因此冰晶内部紫光（）比红光（）更靠上；光从冰晶射出到空气时，折射率越大侧移量越大，因此最终出射后，红光（）偏折小、位置靠下，紫光（）偏折大、位置靠上，出射方向不同。 故选B。 【变式1-3】如图，一只小鸟在平静的湖面上空沿直线水平飞过，湖面下方某深度有一静止的潜水员，仰望湖面观察小鸟从左向右的飞行过程，则小鸟的像运动轨迹可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】当光从空气斜射入水中时，折射光线会向法线偏折，折射角小于入射角。潜水员逆着折射光线看小鸟，会看到小鸟的虚像，且这个虚像的位置比小鸟的实际位置偏高。当小鸟在潜水员的正上方时，光线垂直入射水面，传播方向不变，此时潜水员看到的虚像位置与实际位置的竖直高度差最小。因此潜水员观察到的小鸟的像运动轨迹中间低两侧高。 故选D。 【例2】如图所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，下列说法正确的是（　　） A．光是从真空射向介质 B．光在介质中波长小于真空中波长 C．光在介质中传播速率大于真空中传播速率 D．光在介质中的折射率为1 【答案】B 【详解】A．根据折射定律可得，光从光疏介质（真空）射入光密介质（介质）时，入射角大于折射角；反之，光从介质射入真空。由图可知，入射角为，折射角为，说明光是从介质射向真空，故A错误； BC．光的频率由光源决定，在不同介质中保持不变。根据可知，光在介质中传播速率小于真空中传播速率，又因为，所以光在介质中波长小于真空中波长，故B正确，C错误； D．根据折射定律可得，故D错误。 故选B。 【变式2-1】如图，圆柱形玻璃砖放置在水平面上，玻璃砖的半径为R，AB是玻璃砖横截面上的一条竖直直径。一束单色光从A点射入玻璃砖，从C点射出，出射光线CD垂直水平面。已知真空中的光速为c，玻璃砖对单色光的折射率为n，入射光线与AB成角，则光线从A到C的时间等于（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设圆心为，光线在点进入玻璃砖时的折射角为。直径沿点法线，故入射角为；由折射定律得 连接，由两条半径相等可知为等腰三角形，其底角满足 为说明出射方向与两处折射角的关系，补出点法线并标出圆心和相关角，如图。 光线在点射向空气时，入射角仍为。设此处的折射角为，由折射定律得 结合点的折射关系可得，由三角形内角和可得 由于竖直向下，与方向相反，的向外延长线与的夹角为，故 结合两处折射关系得 在等腰中，从向弦作垂线，垂足平分弦长；由半径与底角的余弦关系得 设光在玻璃砖中的传播速度为，由折射率的定义可得 所以光线从到的传播时间为 故选A。 【变式2-2】光速c是宇宙中的极限速度，精确测量它的数值曾是一个难题。1926年美国物理学家迈克尔逊用“多面旋镜法”比较精确地进行了测定。实验装置如图所示，图中P是可绕O点旋转的八面镜，S为发光点，T是望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为（一般长达几十千米），OB以及S、T到八面镜的距离都可以忽略。现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当达到每秒钟n圈时，恰能在望远镜中第一次看见发光点S。则该实验中（　　） A．八面镜按图示方向转动一周，望远镜中可4次看到发光点 B．八面镜必须按图示方向转动，才可在望远镜中看到发光点 C．测量光速的计算式为 D．测量光速的计算式为 【答案】C 【详解】A．八面镜按图示方向每转过45°，望远镜中都能看到一次发光点，则转动一周，望远镜中可8次看到发光点，A错误； B．无论八面镜是顺时针转动还是逆时针转动，都可在望远镜中看到发光点，B错误； CD．八面镜转过45°的时间为 则测量光速的计算式为，C正确，D错误。 故选C。 【变式2-3】在校园冬季运动会上，高三某班获得了接力比赛的冠军，获得的水晶奖杯的底座的竖直截面是个矩形，如图所示，底座的厚度为，某同学用激光笔以的入射角照射到底座上的点，经折射后，光从点射出。已知光的折射率为，光在真空中传播的速度为，则光从点传播到点的时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】折射率 在介质中传播速度 传播路程 传播时间 故选B。 【例3】如图所示，某同学用插针法“测定玻璃的折射率”，对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（　　） A．为了减小作图误差，和的距离应适当取小些 B．如果在界面光的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖 C．如果在界面光的入射角太大，经一次折射后光可能不能从界面射出 D．如图所示如果误将玻璃砖的边画到与平行），折射率的测量值将偏小 【答案】D 【详解】A．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，和之间的距离适当大些，可以提高准确度，故A错误； B．在界面光的入射角大于临界角，是光疏介质进入光密介质，不会在玻璃砖的上表面发生全反射，一定进入玻璃砖，故B错误； C．根据光的可逆性及折射定律可知，在界面光的入射角太大，经一次折射后光可以从界面射出，故C错误； D．如图所示 此时折射角偏大，根据折射定律可得折射率测量值偏小，故D正确。 故选D。 【变式3-1】某同学测量一块上、下表面平行的玻璃砖的折射率，在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P1被P2挡住，在另一侧插上大头针P3、P4，透过玻璃砖使四枚大头针看起来在一条直线上，画出玻璃砖的轮廓，测得直线P1P2与玻璃砖上表面的夹角为θ1，直线O1O2与玻璃砖上表面的夹角为θ2，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．实验时θ1应尽量大一些 B．大头针P1、P2应尽量靠近一些 C．直线P1P2与直线P3P4平行 D．玻璃砖的折射率为 【答案】C 【详解】AB．实验时θ1应尽量小一些，大头针P1P2应尽量远一些，以减小实验误差，故AB错误； C．由于玻璃砖上、下表面平行，根据对称性可知，直线P1P2与直线P3P4平行，故C正确； D．玻璃砖的折射率为 故D错误。 故选C。 【变式3-2】某同学用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率。先用大头针、确定直线垂直于玻璃砖的直径，确定圆心的位置为，然后在玻璃砖右侧插上两个大头针、，确定经过的光线通过玻璃砖后的光路，取走玻璃砖，和延长线的交点为折射点。若确定出射光路前，不小心使玻璃砖沿方向发生了小的移动（移到图中虚线位置），如图所示。则测得的折射率与实际值相比（　　） A．偏大 B．偏小 C．相等 D．无法确定 【答案】B 【详解】第一步：画图，作出移动前、后的法线即、，如图所示。 第二步：根据光路图，写出与的表达式，按移动后圆心作法线得到的入射角和折射角，求折射率是准确的，即 实际实验时，按点作法线，得到的入射角和折射角增大了相同的角度，即测量的折射率 第三步：比较与的大小关系，据图知，令，则 由于 则有 可得 即测得的折射率与实际值相比偏小。 故选B。 【变式3-3】某同学用“插针法”测定玻璃的折射率。该同学正确操作后，作出如图甲所示的光路图并测出相关角度α、β，根据得到的多组数据，作出cosβ随cosα变化的关系图像如图乙所示。若图线的斜率为k，则该玻璃的折射率为（　　） A．k B．k2 C． D． 【答案】C 【详解】光从空气进入玻璃发生折射，入射光线和折射光线与法线的夹角分别是入射角和折射角，根据折射定律有 整理可得 则随的图像的斜率为 可得折射率为 故选C。 【知识点2 全反射】 1．全反射现象：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。 2．发生全反射的条件： ①光从光密介质射入光疏介质，即光从折射率大的介质射向折射率小的介质。 ②入射角大于或等于临界角。 3．临界角：使折射角等于90°时的入射角称为临界角。设介质的折射率为n，则临界角C满足，即临界角的正弦等于折射率的倒数。光从真空射入介质时不会发生全反射，只有从光密介质射向光疏介质才可能发生。 4．全反射的应用： ①光导纤维：内芯的折射率大于外套的折射率，光在内芯与外套的界面上发生全反射，从而沿光纤传播； ②全反射棱镜：利用全反射改变光路，广泛用于潜望镜、光学仪器中； ③常见现象：水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮，钻石的光彩夺目等。 【例4】某介质的折射率为，一束光从该介质射向空气，入射角为60°，则它的光路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】介质的折射率为，则临界角满足 解得临界角 光从该介质射向空气，入射角为60°，无折射光。 故选A。 【变式4-1】如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束单色光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A．入射光线与射出玻璃砖的光线不平行 B．单色光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 C．射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移，入射角越大，侧移越大 D．若增大从P点射入时的入射角，则单色光可能在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 【答案】C 【详解】 A．由图可知，设上表面入射角为，折射角为，玻璃砖上下表面平行，光到达下表面时的入射角等于，由折射定律可知，下表面的出射角等于，因此入射光线与出射光线相互平行，故A错误； B．由光波在介质中的速度公式，可知光进入玻璃砖后波速变小，而光的频率由光源决定保持不变，根据，则波长必然也变小，故B错误； C．光线穿过平行玻璃砖时，出射光线相对入射光线会发生侧向平移。在玻璃砖厚度一定时，入射角越大，折射角越大，侧移量越大，故C正确； D．玻璃砖上下表面平行，下表面的入射角始终等于上表面的折射角， 由折射定律可知：，全反射临界角满足 可得，也就是 下表面的入射角一定小于发生全反射的临界角，无论怎样增大上表面的入射角，光线在玻璃砖下表面都不可能发生全反射，故D错误。 故选C。 【变式4-2】如图所示为平行玻璃砖的横截面。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM射入玻璃砖，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。则（　　） A．经过b、c两点的分别是红光和紫光 B．在玻璃砖中红光的速率比紫光的速率小 C．逐渐增大入射角，红光会在M点发生全反射 D．逐渐增大入射角，紫光不会在M点发生全反射 【答案】D 【详解】A．根据折射定律可知，入射角相同时，折射率越大，折射角越小，即光线偏折程度越大，由于红光的折射率较小，紫光的折射率较大，所以更靠近法线的b点是紫光，c点是红光，故A错误； B．根据可知，红光的折射率较小，所以红光速率更大，故B错误； CD．发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，红光、紫光在M点是从空气（光疏介质）射向玻璃（光密介质），不满足全反射条件，因此无论入射角多大，都不会在M点发生全反射，故C错误，D正确。 故选D。 【变式4-3】如图a，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。如图b光线从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出，发生色散。以下分析正确的是（　　） A．光线从空气进入冰晶后波长变大 B．在冰晶中红光的传播速度比紫光的传播速度更小 C．光线从空气射入冰晶时可能发生全反射 D．当入射角α逐渐减小，在侧面紫光比红光先发生全反射 【答案】D 【详解】A．光线从空气进入冰晶后，频率不变，速度减小，根据可知，波长变小，故A错误； B．红光的频率小于紫光的频率，则冰晶对红光的折射率小于对紫光的折射率，根据可知，红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故B错误； C．全反射只能发生在光密介质射入光疏介质时，而光线从空气射入冰晶是光疏介质射入光密介质，所以不可能发生全反射，故C错误； D．全反射的条件为入射角度达到临界角，根据可知，冰晶对红光的折射率小于对紫光的折射率的情况下，紫光的临界角更小，更容易发生全反射，即紫光比红光先在侧面发生全反射，故D正确。 故选D。 【例5】自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，在夜间骑车时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯时，会有较强的光被反射回去，从而引起汽车司机的注意。若尾灯的纵截面图如图所示，则汽车灯光应从（　　） A．左侧射入在尾灯右侧发生全反射 B．左侧射入在尾灯左侧发生全反射 C．右侧射入在尾灯右侧发生全反射 D．右侧射入在尾灯左侧发生全反射 【答案】D 【详解】汽车灯光应从右侧射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生。 故选D。 【变式5-1】单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出，则该五棱镜折射率的最小值（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设射入CD面上的入射角为，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，如下图 根据集合关系有 解得 当光刚好在CD和AE面上发生全反射时，折射率最小，根据 解得最小折射率为 故BCD错误，A正确。 故选A。 【变式5-2】空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。下列选项中给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生上述效果的是 （　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】玻璃折射率为，由临界角公式得 可得出玻璃砖的临界角，则当光线垂直直角边进入玻璃砖，射到斜边上时入射角为45°，光线能发生全反射，故可知B图可产生如图所示的效果； 故选B。 【变式5-3】医院给病人做肠镜、胃镜、喉镜等检查时都要用到内窥镜，内窥镜应用到了光的（　　） A．直线传播 B．衍射 C．干涉 D．全反射 【答案】D 【分析】 【详解】医用纤维式内窥镜利用了光的全反射。 故选D。 【知识点3 光的干涉】 1．光的干涉现象：两列相干光在空间叠加，形成明暗相间条纹的现象，是光具有波动性的重要证据。 2．产生干涉的条件：两列光频率相同、振动方向相同、相位差恒定，即两列光为相干光。 3．双缝干涉（杨氏双缝实验）： ①光通过双缝后，在屏上形成明暗相间的等间距条纹。 ②明暗条纹条件：光程差等于半波长的偶数倍（即波长的整数倍）处出现亮条纹，光程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹。 ③相邻亮（暗）条纹间距：，式中l为双缝到屏的距离，d为双缝间距，λ为光的波长。 ④用同一装置，波长越大的光，条纹间距越大，故用不同色光实验时，红光的条纹间距大于紫光的条纹间距。 4．薄膜干涉：光照射到薄膜上，从薄膜前后两表面反射的光叠加形成干涉条纹，如肥皂膜上的彩色条纹、水面油膜上的彩色条纹、增透膜、牛顿环等。增透膜利用薄膜干涉使反射光减弱、透射光增强。 【例6】图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（　　） A．若只增大挡板与屏间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．屏上任意一条亮条纹处到双缝的距离一定相等 C．丙图样对应光的频率比乙图样对应光的频率大 D．若只增大双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 【答案】D 【详解】A．根据双缝干涉条纹间距公式可知，若只增大挡板与屏间的距离，相邻亮条纹间的距离将增大，故A错误； B．屏上亮条纹处满足路程差（），只有中央亮纹（）处到双缝的距离相等，其他亮条纹处到双缝的距离不相等，故B错误； C．由图可知，丙图样的条纹间距大于乙图样的条纹间距，即 根据公式可知，丙光的波长大于乙光的波长，即 根据可知，波长越长频率越小，所以丙图样对应光的频率比乙图样对应光的频率小，故C错误； D．根据双缝干涉条纹间距公式可知，若只增大双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小，故D正确。 故选D。 【变式6-1】如图所示，某同学做双缝干涉实验，单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝、连线的中垂线上，屏上P点处出现暗条纹。已知入射光的波长为，与的差可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】暗条纹条件 即光程差为 、、、、 故选C。 【变式6-2】某同学做双缝干涉实验，装置如图所示，虚线为双缝a、b的中垂线且垂直光屏交于O点，单缝位于虚线上。红色激光沿虚线从单缝射入，在光屏上形成干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．若把整个装置浸没在水中，其余条件不变，则光屏上的条纹间距不变 B．若将单缝向双缝靠近，其余条件不变，则光屏上的条纹间距会变小 C．若将b缝挡住，其余条件不变，则光屏上仍会出现明暗相间的条纹 D．若将a缝挡住，其余条件不变，则光屏上就没有明暗相间的条纹 【答案】C 【详解】A．光进入水中，频率不变，波速减小，根据 可知波长变短，即 。根据双缝干涉条纹间距公式 在 和 不变的情况下， 减小，则条纹间距 变小，故A错误； B．双缝干涉条纹间距公式为 其中 为双缝到光屏的距离， 为双缝间的距离。将单缝向双缝靠近，并没有改变双缝到光屏的距离 ，也没有改变双缝间距 和入射光波长 ，因此条纹间距 不变，故B错误； C．若将 缝挡住，光通过 缝发生单缝衍射，光屏上会出现衍射条纹，衍射条纹也是明暗相间的，故C正确； D．若将 缝挡住，光通过 缝发生单缝衍射，光屏上会出现明暗相间的衍射条纹，故D错误。 故选C。 【变式6-3】如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度，在右侧有一竖直光屏，单色光源刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，为半圆形遮光板，使光源发出的光不能直接照射到光屏上。用光源照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现的条纹是光线衍射的结果 B．若增大入射光的频率，屏上条纹间距增大 C．把光屏向右移，屏上条纹间距减小 D．把光源向右移，屏上条纹间距减小 【答案】D 【详解】A．光屏上的条纹是两块平面镜反射光的干涉结果，不是衍射，A错误； B．增大入射光频率，由 可知波长减小，根据 条纹间距减小，B错误； C．光屏向右移，虚光源到光屏的距离增大，增大，条纹间距增大，C错误； D．光源向右移，到双面镜交线的距离增大，两个虚相干光源的间距随右移成正比增大，最终减小，屏上条纹间距减小，D正确。 故选D。 【例7】6G通信设备的天线表面常镀有一层薄膜以减少信号的反射，其工作原理如图所示。当电磁波1以接近法线方向入射镀膜天线时，由于膜的厚度产生的波程差使反射波2和3叠加后相消。已知该膜材料的折射率为2.0，真空中的光速为，电磁波频率为0.3THz（），则该膜的最小厚度约为（　　） A．0.125mm B．0.25mm C．0.0625mm D．0.50mm 【答案】A 【详解】因反射波2和3叠加后相消，可知波程差为电磁波在镀膜中的半波长，最小厚度满足 又因为， 所以 故选A。 【变式7-1】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．若观察到的干涉条纹如图乙，则待测平面有凹坑 B．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 C．将该单色光换成频率更小的单色光则条纹间距变密集 D．若抽去一张纸片，观察到的条纹将变密集 【答案】A 【详解】A．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A正确； B．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B错误； C．将该单色光换成频率更小的单色光，即单色光的波长变长，条纹间距变大，条纹间距变稀疏，故C错误； 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A。 【变式7-2】为检测两长方体工件、的上表面是否平行，检测人员将一块高精度的标准透明平板置于、上方，此时平板分别与、间形成了劈尖形空气薄层。当用单色光从平板上方向下照射时，可从平板上方观察到明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　） A．条纹来自平板上、下表面反射光的干涉 B．条纹来自平板上表面与工件间空气薄层下表面反射光的干涉 C．若上方条纹比上方条纹间距宽，则上表面与平板间的夹角小 D．若上方条纹比上方条纹间距宽，则上表面与平板间的夹角大 【答案】C 【详解】AB．当用单色光从平板上方向下照射时，是平板与工件间空气薄层上、下表面反射光发生干涉，从而形成明暗相间的条纹。因为平板是标准透明平板，其自身上、下表面平行，不会产生这种干涉条纹，所以条纹来自平板与工件间空气薄层上、下表面反射光的干涉，故AB不符合题意； CD．根据劈尖干涉条纹间距公式（其中是条纹间距，是光的波长，θ是劈尖夹角，n为透明介质折射率），可知波长一定时，θ越小，条纹间距越大，故若上方条纹比上方条纹间距宽，则上表面与平板间的夹角小，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 【变式7-3】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上“增反膜”，于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的“增反膜”材料的折射率为，真空中的光速为c，紫外线在真空中的频率为f，下列说法正确的是（　　） A．“增反膜”能减少紫外线对眼镜的伤害是利用了光的偏振现象 B．紫外线进入“增反膜”后的波长为 C．从“增反膜”前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中的波长 D．“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的 【答案】B 【详解】A．“增反膜”能减少紫外线对眼镜的伤害是利用了光的干涉现象，让紫外线反射光在入射一侧加强从而减少透射光强度，保护眼睛免受紫外线伤害，故A错误； B．根据折射率公式，又 解得，故B正确； C．为使从“增反膜”前后两个表面反射的光叠加后加强，两束反射光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的整数倍，故C错误； D．两束反射光的光程差又等于“增反膜“厚度的两倍，同时为了节省材料，故“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的，故D错误。 故选B。 【例8】“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示，关于该实验下列说法中正确的是（　　） A．减小单、双缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 B．可用测量头测出两相邻亮条纹中心间的距离直接作为条纹间距 C．若观察到的干涉图样较为模糊，可以调节拨杆来调整单缝的角度使图样清晰 D．若通过目镜发现亮条纹与分划板竖线未对齐（如图乙），可调节拨杆进行调整 【答案】C 【详解】A．双缝干涉相邻亮条纹间距公式为，其中是双缝到光屏的距离，是双缝间距，是光的波长；和单缝与双缝之间的距离无关，因此减小单双缝距离，条纹间距不变，故A错误； B．实验中为了减小测量误差，需要测量多个亮条纹的总间距，再除以间隔数得到平均相邻条纹间距，直接测量相邻两个亮条纹间距误差较大，不能直接作为实验的条纹间距，故B错误； C．若干涉图样模糊，通常是单缝与双缝不平行导致，调节拨杆可以调整单缝的角度，使单缝和双缝平行，即可让干涉图样变清晰，故C正确； D．若亮条纹与分划板竖线未对齐（条纹倾斜或分划板倾斜），需要转动测量头调整分划板角度对齐，拨杆只能调整单缝的角度，不能调节分划板，故D错误。 故选C。 【变式8-1】用双缝干涉实验测量光的波长，其实验装置如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为光的半波长奇数倍 B．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 D．仅改变滤光片的颜色，使红光变成蓝光，光屏上的相邻亮条纹的间距将变大 【答案】A 【详解】A．根据双缝干涉原理，当两束相干光到达空间某点的光程差为单色光半波长的奇数倍时，该位置形成暗条纹。题目中P点出现暗条纹，说明和发出的光到达P点的光程差为光的半波长奇数倍，故A正确； B．根据相邻亮条纹间距公式，可知只减小双缝间距d，双缝到光屏距离L、入射光波长均保持不变，光屏上相邻亮条纹间距会变大，故B错误； C．相邻亮条纹间距公式，可知只与双缝到光屏距离L、双缝间距d、入射光波长有关，与滤光片到单缝之间的距离无关。仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上相邻亮条纹间距保持不变，故C错误； D．可见光中红光波长大于蓝光波长，把滤光片颜色由红光更换为蓝光，入射光波长减小。在L和d不变的条件下，由可得，光屏上相邻亮条纹的间距将会减小，故D错误。 故选A。 【变式8-2】在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按如图甲所示安装在光具座上，单缝保持竖直方向，调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹，下列说法正确的是（　　） A．双缝应调为水平方向 B．仅将双缝间距增大，光屏上的条纹间距将增大 C．仅将光源从红光换成蓝光，光屏上的条纹间距将减小 D．图乙中A、B两条亮条纹中心间距为x，则相邻两条亮条纹中心间距为 【答案】C 【详解】A．单缝保持竖直方向，双缝和单缝应平行，故A错误； BC．由，仅将双缝间距增大，光屏上的条纹间距将减小；仅将光源从红光换成蓝光，波长变短，可知光屏上的条纹间距将减小，故B错误，C正确， D．A、B两条亮条纹中心间距为x，则相邻两条亮条纹中心间距为，故D错误。 故选C。 【变式8-3】图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为L。某次实验时用红色激光照射，得到图乙所示的光照强度分布图，光照强度峰值处为各亮条纹中心。下列说法正确的是（　　） A．若双缝竖直，则光屏上可能出现一系列水平的明暗相间的条纹 B．如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会变大 C．只增加激光器的发射功率，相邻亮纹间距会变大 D．可算出该激光的波长为 【答案】D 【详解】A．干涉条纹的走向总是平行于双缝的取向，若双缝竖直，则光屏上出现的是一系列竖直的明暗相间的条纹，故A错误； B．根据可知如果用紫色激光重新实验，变小，相邻亮纹间距会变小，故B错误； C．根据可知，增加激光器的发射功率，条纹间距不变，相邻光照强度峰值处水平间距不变，但光照强度的峰值变大，故C错误； D．由图可得，代入解得，故D正确； 故选D。 【知识点4 光的衍射与偏振】 1．光的衍射：光绕过障碍物（或穿过小孔、狭缝）继续传播的现象，是光具有波动性的又一证据。发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸与光的波长差不多或比波长更小。 2．单缝衍射图样：中央为宽而亮的亮条纹，两侧分布着明暗相间的条纹，且离中央越远条纹越暗、越窄；缝越窄、波长越大，衍射越明显。 3．光的偏振： ①偏振是横波特有的现象，光的偏振现象证明光是横波。 ②自然光在垂直于传播方向的平面内沿各个方向振动；偏振光只在某一特定方向振动。 ③自然光通过偏振片后变成偏振光，可用偏振片做起偏器和检偏器来观察光强变化。 ④应用：照相机镜头前的偏振滤光片可消除反射光的干扰，立体电影利用偏振光原理等。 【例9】某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的图样是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图样为同心圆环，这是圆孔衍射或圆对称衍射图样，不符合单缝衍射特点，故A错误； B．该图样中央亮条纹较宽、两侧亮条纹较窄，符合单缝衍射特点，故B正确； C．图样为宽度和间距基本相等的明暗条纹，更接近双缝干涉条纹，不符合单缝衍射中央亮纹最宽的特点，故C错误； D．挡板的窄缝是横着开的，生成的衍射条纹图样应该与窄缝平行，故D错误。 故选B。 【变式9-1】柔软的耳机线中有粗细均匀的细铜丝，这种细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用图示装置，用激光器照射细铜丝，在光屏上形成稳定的衍射图样，当细铜丝变粗时，下列说法正确的是（　　） A．中间亮条纹变宽，两侧暗条纹间距变小 B．中间亮条纹变窄，两侧暗条纹间距变小 C．整个图像向一侧偏移 D．图像没有明显变化 【答案】B 【详解】根据光的衍射原理，衍射条纹的宽度（包括中央亮条纹宽度及条纹间距）与障碍物（细铜丝）的尺寸成反比。当细铜丝变粗时，障碍物尺寸增大，衍射现象减弱，中央亮条纹应变窄，同时两侧暗条纹的间距也变小，但整个图像不会向一侧偏移，图像依然关于中心对称。 故选B。 【变式9-2】下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】增透膜、检查平面的平整度、牛顿环都是光的干涉现象，光经过针尖时产生条纹是光的衍射现象。 故选B。 【变式9-3】如图所示，四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹，下列四幅图中由红光形成的干涉图样是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AC．双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故AC为干涉图样；根据双缝干涉条纹间距，由于红光的波长较长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，故A为红光的双缝干涉图样，C为紫光的双缝干涉图样，故A正确，C错误； BD．单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故BD为单缝衍射图样，故BD错误。 故选A。 【例10】著名的泊松亮斑是下列图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】泊松亮斑是光照射不透明圆盘时，在圆盘阴影中心出现的一个亮斑，它是光的衍射现象的有力证据。对应的图样特征是：中心有一个亮斑，周围是明暗相间的圆形衍射条纹，且亮斑位于几何阴影的中央。 故选B。 【变式10-1】光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑，下列四种现象与其物理规律相同的是（　　） A．白光经过三棱镜得到彩色图样 B．通过两手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 C．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 D．照相机镜头的增透膜 【答案】B 【详解】泊松亮斑的物理本质是光的衍射现象，即光绕过障碍物偏离直线传播，在几何阴影区产生相干叠加的现象。 A．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的色散现象，本质是不同频率的色光在介质中折射率不同，属于折射现象，与衍射规律不同，故A错误； B．通过两手指间的缝隙观察日光灯看到彩色条纹，属于单缝衍射现象，和泊松亮斑同属光的衍射，物理规律相同，故B正确； C．白光照射肥皂膜呈现彩色图样是薄膜干涉现象，是肥皂膜前后表面的反射光发生相干叠加产生的，属于干涉现象，与衍射规律不同，故C错误； D．照相机镜头的增透膜利用了薄膜干涉的原理，使反射光干涉相消以增加透射光强度，属于干涉现象，与衍射规律不同，故D错误。 故选B。 【变式10-2】下列关于光学现象的描述正确的是（　　） A．图甲是自然光照射肥皂膜观测到的图样，观察者和光源应该位于薄膜异侧 B．图乙右侧垫块是两张纸片，当抽去一张纸片后条纹间距变小 C．图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，属于光的干涉现象 D．图丁是泊松亮斑图像，属于光的干涉现象 【答案】C 【详解】A．图甲中薄膜干涉是薄膜的前后两个表面反射的光发生干涉形成的，故观察者和光源应该位于薄膜的同侧，故A错误； B．图乙中当抽去一张纸片后，楔形空气层的顶角变小，空气层厚度发生相同变化的横向跨度变大，条纹间距变大，故B错误； C．图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，是光的干涉现象，故C正确； D．图丁是泊松亮斑图像，是光的衍射现象，故D错误。 故选C。 【变式10-3】当一束激光照在一个很小的圆盘上时，会在远处的光屏上观察到如图所示的图样，在阴影的中心有一个小亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　） A．该现象说明圆盘的中心有一个小孔 B．这是光的衍射现象 C．这是光的折射现象 D．该现象说明光是沿直线传播的 【答案】B 【详解】A．光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，圆盘中心不需要小孔。故A错误； BCD．“泊松亮斑”说明光线偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，不是光的折射，故B正确；CD错误。 故选B。 【例11】如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是（　　） A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光 【答案】C 【详解】A．太阳光属于自然光，包含沿任意方向振动的光，存在竖直方向的振动分量，因此有透射光，故A错误； B．沿竖直方向振动的光，振动方向与透振方向完全一致，可以完全通过偏振片，有透射光，故B错误； C．沿水平方向振动的光，振动方向与竖直的透振方向完全垂直，没有沿透振方向的振动分量，无法透过偏振片，观察不到透射光，故C正确； D．沿与竖直方向成45°角振动的光，可分解出沿竖直透振方向的振动分量，因此有部分光透过偏振片，存在透射光，故D错误； 故选 C。 【变式11-1】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，竖直放置的铁丝框上附有肥皂膜，用黄色平行光照射面，在面左侧可观测到干涉条纹 B．图乙是利用光的干涉来检查样板平整度，若将黄光照射变为紫光，则条纹间距变大 C．图丙中M、N是偏振片，当M固定不动，以光的传播方向为轴，将N在竖直面内转动，光屏P上的光亮度不变 D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆孔发生衍射产生的 【答案】A 【详解】A．肥皂膜厚度不均，黄色平行光照射时，来自薄膜前、后表面的反射光叠加会发生干涉，在面左侧可看到干涉条纹，故A正确； B．紫光的波长小于黄光，干涉条纹间距随波长减小而减小，故B错误； C．光通过偏振片后成为偏振光，转动偏振片会改变两片偏振片透振方向的夹角，光屏上的光强随之改变，故C错误； D．泊松亮斑是平行光绕不透明小圆板发生衍射形成的，不是光通过小圆孔形成的，故D错误。 故选A。 【变式11-2】关于光的干涉、衍射与偏振，下列说法正确的是（　　） A．太阳光通过狭缝后出现彩色条纹，这是光的干涉现象，证明了光具有粒子性 B．用单色光照射不透光小圆板，板的阴影中心出现亮斑，该亮斑是圆孔衍射形成的 C．自然光穿过偏振片后得到偏振光，若转动后面的偏振片，透射光可以完全消失，该现象可以说明光是横波 D．薄膜干涉的产生，来源于薄膜前后两个表面的透射光相互叠加 【答案】C 【详解】A．太阳光通过狭缝出现彩色条纹是光的单缝衍射现象，干涉、衍射均是光的波动性的证明，不能说明光具有粒子性，故A错误； B．单色光照射不透光小圆板时，阴影中心的亮斑为泊松亮斑，是小圆板衍射形成的，不是圆孔衍射，故B错误； C．偏振是横波特有的性质，自然光经过偏振片后变为线偏振光，当转动偏振片至其透振方向与入射偏振光的振动方向垂直时，透射光强度为0，该现象可以说明光是横波，故C正确； D．薄膜干涉是薄膜前后两个表面的反射光发生相干叠加形成的，不是透射光叠加的结果，故D错误。 故选C。 【变式11-3】如图所示、让太阳光（自然光）依次通过偏振片P和Q，并以光的传播方向为轴旋转P或Q，下列说法正确的是（　　） A．太阳光是偏振光 B．仅旋转P时光屏上的光强不发生变化 C．仅旋转Q时光屏上的光强发生变化 D．该实验可以说明光是纵波 【答案】C 【详解】A．太阳光是自然光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，不是偏振光，故A错误； B．太阳光通过偏振片后变为偏振光，仅旋转时，虽然通过的透射光强度不变，但该偏振光的振动方向发生变化，导致其与偏振片的透振方向的夹角发生改变，使得最终穿过到达光屏上的光强发生变化，故B错误； C．太阳光通过偏振片后变为偏振光，仅旋转时，穿过的偏振光振动方向不变，但偏振片的透振方向发生变化，导致两者夹角发生改变，使得最终穿过到达光屏上的光强发生变化，故C正确； D．偏振是横波特有的现象，该实验可以证明光是一种横波，故D错误。 故选C。 【知识点5 光的颜色、色散与激光】 1．光的颜色：由光的频率决定，不同颜色的光频率不同。光在真空中的速度都相同，但不同颜色的光在介质中速度不同，故折射率不同。 2．光的色散：白光通过三棱镜后发生折射，由于不同颜色的光折射率不同，被分散成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，这种现象叫做色散。红光的折射率最小、偏折角最小，紫光的折射率最大、偏折角最大。 3．激光： ①特点：单色性好（频率单一）、相干性好（易发生干涉）、方向性好（亮度高、可远距离传播）、能量集中； ②应用：光纤通信、激光测距、激光切割与焊接、激光手术、激光唱片、全息照相、超市条形码扫描等。 【例12】贵州花江峡谷大桥会定期上演水幕秀。水流从桥体倾泻而下，在阳光的折射下不时浮现出绚丽彩虹。彩虹形成的原理简化图如图所示，一束白光从水滴上方射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（单色光），下列关于a光与b光的说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光的波长大于b光的波长 C．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率 D．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度 【答案】A 【详解】C．入射光入射角相同时，由可知，折射角越小，即偏折程度越大，介质对该光的折射率越大。由图可知，a光偏折程度大于b光，因此水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误； A．同一种介质对频率越高的光折射率越大，因此折射率越大对应光的频率越高，可得a光频率大于b光频率，故A正确； B．光在真空中满足，频率越大波长越小，因此a光波长小于b光波长，故B错误； D．光在介质中的传播速度满足，折射率越大在介质中的传播速度越小，因此a光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度，故D错误。 故选A。 【变式12-1】如图所示，、两束平行单色光照射到半径为的半圆形玻璃砖的上表面，折射后会聚到玻璃砖的顶点。对比、两束光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率小 B．光在玻璃砖中的频率大 C．光在玻璃砖中的传播速度大 D．光在玻璃砖中的波长比光长 【答案】B 【详解】A．由折射定律，光从空气射向介质，介质折射率，其中为入射角，为折射角，、两束单色光平行，因此，由题干图，故，故A错误； B．光的频率由光源决定，与介质无关。不同颜色的单色光频率不同，同一介质对频率越高的光折射率越大。因此，故B正确； C．介质中光速，由可知，故C错误； D．介质中波长，由、可知，，故D错误。 故选B。 【变式12-2】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。 【变式12-3】如图所示，由红、紫两种单色光组成的一束复色光由空气射入玻璃，折射后分成了光束a和光束b，下列说法正确的是（　　） A．a是红光，b是紫光 B．a光的频率大于b光的频率 C．在真空中a光的传播速度小于b光的传播速度 D．在真空中a光的波长等于b光的波长 【答案】B 【详解】AB．由图知，入射角相同时，a光的折射角更小，偏转程度更大，说明a光的折射率更大，频率更大，a光为紫光，b光为红光，故A错误，B正确； C．真空中a和b的传播速度相同，C错误； D．根据 a光的频率更大，可知， a光的波长更小，D错误。 故选B。 【例13】当前舰载激光武器LY-1引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向光能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（　　） A．激光通过双缝可以形成干涉条纹 B．激光通过单缝不会发生衍射现象 C．激光平行性好，不发散，是纵波 D．激光在空气和水的界面一定会发生明显的折射 【答案】A 【详解】A．激光具有高相干性，是理想的相干光源，双缝干涉实验可获得稳定、清晰的干涉条纹，故A项正确； B．任何波长的光通过单缝都会发生衍射，激光也不例外，只是当缝宽远大于波长时衍射不明显，故B项错误； C．激光是电磁波，属于横波，故C项错误； D．光从空气斜射入水时会发生折射，但垂直入射时传播方向不变，故D项错误。 故选A。 【变式13-1】关于应用激光的事例中，下列说法正确的是（　　） A．激光平行度好可以用于通信 B．激光能量十分集中，全息照相就利用了这个特点 C．激光的亮度高，可以用于城市广场照明 D．激光的相干性好，不需要单缝和透镜也可用于双缝干涉实验 【答案】D 【详解】A．激光平行度好，即使传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，故A错误； B．激光的亮度高，能量十分集中，可应用于金属的加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，故B错误； C．激光具有亮度高且能量高的特点，因此不能用于城市广场照明，故C错误； D．激光具有很好的相干性，可应用于双缝干涉实验、全息照相等，故D正确。 故选D。 【变式13-2】2025年9月3日，在北京举行的纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵式上。展示了一款舰载激光武器LY-1，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（　　） A．在密度不均匀的大气中激光始终沿直线运动 B．激光的频率越高，在真空中传播的速度越大 C．激光武器、微波武器使用的激光和微波都属于电磁波 D．激光波长越大，单个光子能量越大，对目标的毁伤效果越好 【答案】C 【详解】A．光在同种均匀介质中才沿直线传播。在密度不均匀的大气中，激光会发生折射，传播路径会发生弯曲，因此不是始终沿直线运动，故A错误； B．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速c，与频率无关，故B错误； C．激光和微波都属于电磁波，只是它们的频率和波长不同，故C正确； D．光子能量公式为可知，波长越大，光子能量越小，毁伤效果越差，故D错误。 故选C。 【变式13-3】2023年诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的科学家，以表彰他们在阿秒激光技术领域的卓越贡献。下列关于激光的说法正确的是（　　） A．激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 B．激光是由自然界中某种物质直接发光产生的 C．激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的平行度好 D．激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的亮度高 【答案】A 【详解】A．激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故A正确； B．激光是人造光，自然界中无法直接产生，故B错误； C．激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的亮度高、强度大、能量集中，故C错误； D．激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的平行度好，故D错误； 故选A。 【补充】 1．光的干涉与衍射对比： 对比项目 光的干涉 光的衍射 条件 两列相干光叠加（频率、振动方向相同，相位差恒定） 光遇到尺寸与波长相当或更小的障碍物、孔、缝 条纹特征 明暗相间、等间距、亮度均匀 中央亮纹宽而亮，两侧条纹渐暗渐窄 本质 波的叠加（光程差决定强弱） 波绕过障碍物继续传播 证明结论 光具有波动性 光具有波动性 2．全章易错点： ①光从光密介质射向光疏介质才可能发生全反射，光从光疏介质射入光密介质一定不发生全反射。 ②折射率由介质和光的频率决定，与入射角、折射角无关，不能认为入射角增大折射率增大。 ③增透膜利用的是薄膜干涉使反射光减弱，而非透射光被干涉加强后再叠加； ④红光的频率小于紫光、波长大于紫光、折射率小于紫光、在介质中传播速度大于紫光，以上对应关系要分清。 ⑥衍射和干涉都是波特有的现象，光的干涉、衍射、偏振现象共同说明光具有波动性。 一、单选题（共15道） 1．在进行光学实验时，用光传感器测量光屏不同位置的光照强度，可以更好地研究光的传播规律。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置、同一单缝衍射装置后，利用光传感器得到四幅光屏上不同位置的光照强度分布图像，已知两束光的波长关系为，每幅图像中相邻两虚线之间的距离相同，则a光通过双缝干涉装置后得到的光照强度与位置关系的图像为（　　） A．B．C．D． 【答案】A 【详解】双缝干涉的特点是等间距、相邻亮纹宽度和亮度近似相等；单缝衍射的特点是中央亮纹最宽最亮，两侧亮纹宽度、亮度逐渐减小。因此选项C、D是单缝衍射图像，不符合题目要求。双缝干涉的条纹间距公式为 同一双缝装置中，（缝屏间距）和d（双缝间距）固定，波长越大，相邻亮纹的间距越大。已知，因此a光的干涉条纹间距更大、条纹更稀疏。 故选A。 2．将浸入肥皂水的铁丝框竖直提出，框内肥皂膜上酒精灯火焰的像如图所示，在观察时还会发现条纹逐渐移动。则（　　） A．条纹是由光的衍射形成的 B．条纹呈水平状是因为肥皂膜上下厚度相等 C．观察者与酒精灯分别位于膜的前后两侧 D．肥皂膜上的条纹会因膜变薄逐渐向下移动 【答案】D 【详解】A．条纹是肥皂膜前后表面的反射光叠加发生干涉形成的，属于光的干涉，不是衍射，故A错误； B．在重力作用下，肥皂膜呈上薄下厚的楔形，只有同一水平位置的肥皂膜厚度相等，因此条纹呈水平状，并非膜整体厚度相等，故B错误； C．本实验观察的是肥皂膜反射光形成的干涉，观察者与酒精灯都在肥皂膜的同侧，故C错误； D．重力会使肥皂膜内的液体逐渐下流，同一厚度的位置逐渐向下移动，因此对应的干涉条纹会逐渐向下移动，故D正确。 故选D。 3．阳光下肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法错误的是（　　） A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的间距不会发生变化 B．不同位置的液膜厚度不同，对应来自两个面反射光的路程差不同 C．肥皂膜上的条纹是液膜前后两个面反射光叠加形成的 D．肥皂膜的红色亮纹，是阳光中的红光干涉加强形成的 【答案】A 【详解】A．薄膜是等厚干涉，肥皂膜从形成到破裂，由于液体在向下流动，薄膜上部逐渐变薄，下部逐渐变厚，条纹的间距会发生变化，故A错误； B．来自前后两个面的反射光的路程差等于该处厚度的2倍，不同位置的液膜厚度不同，对应来自两个面反射光的路程差不同，B正确； C．肥皂膜上的干涉条纹是由液膜前后两个面反射光叠加形成的，C正确； D．不同色光经过肥皂膜的前后表面反射后加强形成彩色条纹，其中肥皂膜的红色亮纹，是阳光中的红光干涉加强形成的，D正确。 此题选择不正确的，故选A。 4．大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。翅膀上的鳞片本身是无色的，但当阳光照在鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉、从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是（　　 ） A．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的双缝干涉现象 B．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象 C．若闪蝶的翅膀呈现彩色的光泽，则可能是上下层鳞片间距不相等导致的 D．闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中波长的整数倍 【答案】C 【详解】AB．闪蝶翅膀的蓝色光泽是多层鳞片反射光相互干涉形成的，属于薄膜干涉，不是双缝干涉，也不属于光的偏振现象，故AB错误； C．不同颜色的光波长不同，若上下层鳞片间距不相等，不同间距会使不同波长的光分别满足干涉加强条件，最终翅膀呈现彩色光泽，故C正确； D．光线穿过上层鳞片到下层鳞片再反射出来，总光程差为2d，蓝光干涉加强显现蓝色，满足条件为（n为整数），即d是蓝光半波长的整数倍，不是蓝光波长的整数倍，故D错误。 故选C。 5．如图为某款太阳光接收装置过中心轴线的纵截面图，上部分为匀质透明材料制成的半径为的集光球（半球体），下部分为半径为的圆柱体导光管，两部分的交界面是。若平行入射的太阳光中只有上方高范围内的光束，恰都能到达面，到达面的光都能进入导光管，不考虑集光球内表面的反射，则集光球材料的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设集光球折射率为，半球球心为，边缘光线入射点为。题给入射点高度为，球半径为，所以到中点的水平距离为半径的一半，半径与向右的夹角为。在等腰三角形中，底角，所以边缘光线恰到时折射角；入射光线平行，与法线的夹角为。空气折射率为，根据折射定律，集光球折射率等于入射角正弦与折射角正弦之比，代入上述角度，得 所以 故选B。 6．如图所示，为三棱镜，顶角，一束光垂直边从点射入三棱镜，在边发生折射，将入射光线在纸面内绕点沿逆时针方向转过角，折射光线恰好垂直边射出，此过程从边射出的光线方向转过了，已知棱镜对光的折射率为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AB．如图 由题意可知光垂直边从点射入三棱镜时，从边出射的光线与法线夹角为。由折射定律 求得，第一次入射时光线在边的入射角为。由几何关系可得，第一次入射时光线在边的入射角为。入射光线在纸面内绕点沿逆时针方向转过角度，故AB错误； CD．由几何关系可知，第二次入射时光线在边的折射光线与边夹角，故顶角，故C正确，D错误。； 故选C。 7．如图甲，婚庆公司为了装饰，在一块玻璃砖下安装了一个圆形红灯。如图乙，红灯直径为d，灯面到砖顶面的距离均为h。已知红光在玻璃砖中的折射率为，砖面面积远大于灯的面积。则（　　） A．红光灯盘在砖面上发光的区域的半径为d B．红光灯盘在砖面上的发光区域的半径为（h+d） C．若改为绿光灯盘，则发光区域的半径小于 D．红、蓝、绿三种光，发光区域面积最大的是蓝光 【答案】C 【详解】AB．设红光的临界角为，由 整理得。临界光线由灯盘边缘射出时，在砖面上的径向延伸量 故发光区域半径，故AB错误。 CD．同种玻璃对红、绿、蓝光的折射率依次增大，由 可知临界角依次减小，因此发光区域半径依次减小。绿光的发光区域半径小于 蓝光的发光区域面积最小，故C正确，D错误。 故选C。 8．航天实验室用如图所示的装置测量合金受热后的伸长量。用波长0.6μm的激光做实验。激光经透明薄板折射与反射后形成两束相干光，再分别经固定反射镜M1和与合金棒相连的反射镜M2反射，在接收屏上出现干涉条纹。合金棒右端固定，未受热时，屏上P处为明条纹；合金棒受热伸长使M2向左移动，观察到P处明暗交替，此后刚好共出现14次明条纹，则合金棒的伸长量为（　　） A．2.1×10-6m B．3.2×10-6m C．4.2×10-6m D．8.4×10-6m 【答案】C 【详解】反射镜移动距离等于合金棒伸长量，设为。反射光在该臂中往返一次，光程差的变化量为，处每相邻两次明条纹对应光程差变化一个波长，初始为明条纹，此后又出现14次明条纹，故，解得，故C正确。 故选C。 9．单反照相机为了增加透射光而减少反射光，在镜头表面镀了一层特定厚度的薄膜（称为增透膜）。照相机底片对绿光比较敏感，根据光的干涉原理，从薄膜前表面反射的绿光P和从薄膜后表面反射的绿光Q相互叠加，导致两束反射绿光相互干涉而减弱，使镜头对绿光的反射降至最低，从而提高镜头的透光率和画质。已知入射光在空气中的波长为，空气的折射率为（可认为空气近似为真空）、增透膜的折射率为、相机镜头的折射率为，其中。下列说法正确的是（　　） A．若入射光I垂直射向镜头，增透膜的厚度d应为（、1、2、3……） B．若入射光I垂直射向镜头，增透膜的厚度d应为（、1、2、3……） C．若增透膜为蓝紫色（红光和紫光混合后呈现的颜色），说明红光和紫光的透射光较强 D．光从空气依次进入、介质，波速变小，波长变长 【答案】B 【详解】AB．增透膜两个表面的反射光因发生干涉而相互抵消，则光程差要等于半波长的奇数倍，入射光在增透膜中的波长为，满足 （、1、2、3……），，解得（、1、2、3……），A错误，B正确； C．根据能量守恒，反射光弱则透射光强，反射光强则透射光弱。膜呈蓝紫色说明红光和紫光反射较强，透射相对较弱，C错误； D．由，可知，折射率增大，波速减小，波长减小，D错误。 故选B。 10．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列说法正确的是（　　） A．甲图属于圆盘衍射，中间的圆形叫“泊松亮斑” B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度 C．丙图是双缝干涉原理图，若P到、的路程差是半波长的偶数倍，则P处是暗条纹 D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹 【答案】B 【详解】A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误； B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确； C．丙图是双缝干涉原理图，若P到、的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到、的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C错误； D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。 故选B。 11．潜水员从水底看，岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里。如图是两条进入潜水员眼中光线的光路图，为入射角，为折射角。则不能求出的物理量是（　　） A．水的折射率 B．圆锥的底面积 C．圆锥的顶角 D．发生全反射时的临界角 【答案】B 【详解】A．光从空气射入水中，入射角，折射角为已知量，根据折射定律，可得水的折射率 因此水的折射率可以求出，故A错误； B．圆锥底面积 其中是潜水员眼睛到水面的深度，该深度未知，因此无法求出圆锥的底面积，故B正确； C．由图可知，圆锥的顶角为，已知，因此顶角可以直接求出，故C错误； D．全反射临界角满足公式​，折射率可求出，因此临界角也可以求出，故D错误。 故选B。 12．如图，一束单色光入射到方解石晶体的一个平面上发生双折射现象，在晶体中分成振动方向相互垂直的寻常光（o光）和非常光（e光），两束光射出晶体（上下表面平行），通过偏振片后射到光屏上，则（　　） A．该现象体现了方解石晶体的各向同性 B．旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化同步 C．若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向 D．若增大入射角，o光有可能在晶体下表面发生全反射 【答案】C 【详解】A．该现象体现了方解石晶体在不同方向的透光性质不同，即各向异性，A错误； B．因为寻常光（o光）和非常光（e光）振动方向相互垂直，可知旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化不同步，B错误； C．因当偏振片的透振方向与光束的偏振方向平行时透光强度最大，垂直时透光强度最小，可知若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向，C正确； D．因光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，则若增大入射角，o光不可能在晶体下表面发生全反射，D错误。 故选C。 13．如图甲所示，某科技小组通过“水流导光”的实验来演示光纤通信的原理。瓶内装有适量清水，水从小孔中喷出后形成了弯曲的水流。将绿色激光水平射向小孔，使光束与水流保持在同一竖直平面内，经过调整水流喷出的速度后，观察到光束恰好只沿着弯曲的液流传播。激光从激光器射向点的路径简化图如图乙所示，若保持光的入射方向和水流喷出的速度不变，下列说法正确的是（　　） A．改用折射率更小的液体，绿色激光仍只沿着弯曲的液流传播 B．改用红色激光，光线也只沿着弯曲的水流传播 C．改用紫色激光也能在点处发生全反射 D．光纤通信的物理原理与佩戴3D眼镜观看立体电影的物理原理相同 【答案】C 【详解】A．改用折射率更小的液体，由，减小则临界角增大，入射角不变的情况下，入射角小于新的临界角，无法发生全反射，绿色激光不能继续沿液流传播，故A错误； B．同一种液体对频率越低的光折射率越小，红光频率小于绿光，所以 由可得 入射角不变，入射角小于红光的临界角，无法发生全反射，红光不能沿水流传播，故B错误； C．紫光频率大于绿光，所以 由可得 入射角不变，入射角大于紫光的临界角，会发生全反射，故C正确； D．光纤通信的原理是光的全反射，而3D眼镜观看立体电影利用的是光的偏振原理，二者原理不同，故D错误。 故选C。 14．正午阳光灿烂，小池塘中一片树叶静浮在平静的水面上。池塘水深，池底水平。水的折射率为。在太阳从树叶正上方经过的瞬间，树叶的影子在池底的移动速度大小最接近（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】地球自转的角速度 以地球为参考系，相当于太阳绕地球的角速度为，即入射光线旋转的角速度为，设折射光线旋转的角速度为，取极短时间，则 由于时间极短，， 代入数据可得 因此树叶的影子在池底的移动速度大小 故选A。 15．水平桌面上放着一个镂空底托，底托上放着一个玻璃球摆件，玻璃球的半径为、球心为，点正下方为玻璃球的最低点，点与水平桌面间的距离为，现有一半径的圆圈形状的平行光竖直向下射向此玻璃球，光路如图，光线折射后都经过点，从点进行折射，进入空气，并在桌面上形成一个圆形光圈，平行光的圆心与点、点在同一条竖直线上，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（　　） A．玻璃球对该光的折射率为 B．光在玻璃球内的传播速度为 C．光从点传播到桌面所用的时间为 D．桌面上圆形光圈的半径为 【答案】B 【详解】A．设光线在球面上的入射点为，入射点处半径与竖直方向的夹角为入射角，玻璃球对该光的折射率为，光线进入玻璃球后的折射角为，光路如题图。因为玻璃球的最低点，半径沿竖直方向指向下方，故 光线在球内沿弦传播，，都是玻璃球的半径，三角形为等腰三角形，故球内折射角同时等于和。三角形的内角和为，所以 两式联立得 由折射定律，光线自空气射入玻璃球时满足 把上述角度关系代入上式得 由几何关系，圆环形平行光的半径满足 把题给数据代入上式得 所以入射角，球内折射角，玻璃球对该光的折射率，故A错误； B．由折射率的定义可知，光在玻璃球内的传播速度与真空中光速的关系为 把代入上式得，故B正确； C．光线在玻璃球内通过的路程为弦，由三角形的几何关系可得 把代入上式得 光线到达点时入射角等于球内折射角，设光线射出玻璃球后与竖直方向的夹角为，由折射定律 把和代入上式得 所以，光线自点到桌面的路程 由前述计算得光在玻璃球内的传播速度 所以光线在玻璃球内传播的时间 所以光线从点传播到桌面的总时间，故C错误； D．由前述计算得，光线射出玻璃球后与竖直方向的夹角为，桌面上圆形光圈的半径，故D错误。 故选B。 二、多选题（共12道） 16．图甲是福建永泰“百漈沟”国家4A景区，景色迷人，特别是瀑布下彩虹绚丽多彩。其形成过程如图乙。太阳光中包含多种波长的单色光，波长越长的光，水对其折射率就越小。雨后太阳光射入到水滴中发生色散而形成彩虹。假设水滴是球形的，图乙中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同波长的出射光线，下列说法正确的是（　　） A．a、b、c、d光的颜色依次可能是紫光、蓝光、黄光、红光 B．在水滴中a光的频率小于d光的频率 C．在水滴中a光波长小于d光的波长 D．在水滴中a光速度大于d光的速度 【答案】AC 【详解】A．波长越长折射率越小，偏折越小。光偏折最大，应为紫光；光偏折最小，应为红光，中间依次为蓝光、黄光，故A正确； B．紫光频率大于红光频率，为紫光，为红光，光频率大于光频率，故B错误； C．紫光波长小于红光波长，在水滴中光（紫光）波长小于光（红光）波长，故C正确； D．紫光折射率大，由知光速度小于光速度，故D错误。 故选AC。 17．如图所示，一根足够长圆柱形玻璃棒的折射率为，一束光线由真空从玻璃棒一端的中心射入，当光线在玻璃棒内向前传播时无光线从玻璃棒侧面射出。为入射光线与玻璃棒中轴线的夹角，以下可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】设发生全反射临界角为C，光路如图所示 则有 因为 得到 根据折射定律 得到 如果，就会发生全反射。 故选CD。 18．如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为，外圆半径为,。现有一束单色光垂直于水平端面射入透明柱体，该光束在透明体中反射两次垂直端面射出。设透明柱体材料的折射率为n，若在端面任意位置垂直端面射入透明体的光都不从透明侧壁射出，透明体的折射率n可能的值为（　　） A．n可能为2 B．n可能为1.5 C．n可能为1.4 D．n可能为1.2 【答案】AB 【详解】如图，垂直于端面与内圆相切的光线在侧壁反射时入射角最小。 若该光线能发生全反射，则所有垂直端面入射的光线都能全反射，设该光的入射角为，设光线从透明体向外折射发生全反射的临界角为，则有 则 由于 解得。 故选AB。 19．在牛顿环实验中，平凸透镜的曲率半径为R，用波长为λ的单色平行光垂直照射。在某次牛顿环的实验测量中，从中心暗斑开始依次测量第1条、第2条…第k条（k=1，2，3…）暗环对应的半径、…，并描点作图，则下面图像可能正确的有（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】CD．设为空气薄膜的厚度，是光的波长，是光在空气薄膜下表面反射时有半波损失所致，则光程差为​ 出现暗环的光程差为 化简得第级暗环满足，即 平凸透镜曲率半径为，第k条（k=1，2，3…）暗环对应的半径，构成如图所示的直角三角形： 由勾股定理可得，因很大、很小，可以忽略 解得 和都是定值，因此与为正比例关系，故C正确，D错误； AB．由得，由函数的单调性可知，随增大，斜率逐渐减小，因此图像是向上凸、增长逐渐变平缓的曲线，故A错误，B正确。 故选BC。 20．光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为，当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体后（　　） A．紫外线进入液体后频率不变 B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变短 C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率 D．在液体中的曝光波长约为117mm 【答案】AD 【详解】D．紫外线在液体中的波长 故D正确； A．紫外线进入液体频率不变，故A正确； B．设传播距离，在真空中的时间 在液体中所需的时间 传播时间变长，故B错误； C．由A选项分析可知紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故C错误。 故选AD。 21．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，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率，则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（　　） A．x2<x1 B．x2>x1 C．该矿泉水的折射率为 D．该矿泉水的折射率为 【答案】AC 【详解】把空气换成矿泉水后，根据v＝λf可知，入射光的频率f不变，光在介质中的传播速度减小，波长减小，根据干涉的条纹间距公式 可知，对同一个装置来说，波长减小，条纹间距减小，即 x2<x1 因为 易得该矿泉水的折射率为。 故选AC。 22．关于光的偏振，下列说法正确的是（　　） A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光 B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰 C．立体电影是应用光的偏振的一个实例 D．自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光 【答案】ABC 【详解】A．自然光通过偏振片后，得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A正确； B．拍摄水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，可减弱水面反射光的影响，可使像更清晰，故B正确； C．立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故C正确； D．自然光射到两种介质的界面上后，折射光和反射光都是偏振光，故D错误。 故选ABC。 23．如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（　　） A．图中a光为自然光 B．图中a光为偏振光 C．图中b光为偏振光 D．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 E．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 【答案】ACE 【详解】AB．自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，故A正确，B错误； C．它通过A偏振片后，即变为偏振光，故C正确； D．设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，故D错误； E．若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故E正确。 故选ACE。 24．用准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，可用于进行近视眼的治疗．如图所示，用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短，效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是（　　）． A．近视眼是物体在眼球中成像在视网膜的前面，使人不能看清物体 B．激光具有很好的方向性，可以在非常小的面积上对眼睛进行手术 C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复 D．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削 【答案】ABD 【详解】激光手术是物理技术用于临床医学的最新成果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清物体，这就是近视眼．激光方向性好，可以在小面积上手术，激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上． 故选ABD。 25．纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚集到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，这是利用了激光的（　　） A．单色性 B．方向性 C．高能量 D．粒子性 【答案】BC 【详解】因为激光具有非常好的方向性和非常高的能量，可以用于医疗卫生，故B、C正确． 思路分析：根据激光的特点相干性好、相干性好、亮度高，亮度高即是能量大 试题点评：考查对激光特点及应用的掌握 26．如图所示，是某三棱镜的横截面，，，直角边，一平行于的单色光从斜边上的D点射入棱镜，经棱镜两次折射后，从边的中点E射出，出射光线与AC边的夹角。已知该单色光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．单色光在D点的折射角 B．三棱镜对该单色光的折射率为 C．光在三棱镜中的传播速度为 D．该单色光从D点传播到E点的时间为 【答案】AD 【详解】AB．作出光路图如图所示 入射光平行于边，因此入射角，在边上，折射角 由几何关系知，在棱镜内两折射角的角度关系为 根据折射定律有 联立解得，，故A正确，B错误； CD．光在三棱镜中的传播速度 求得 根据几何关系有 该单色光从D点传播到E点的时间，故C错误，D正确。 故选AD。 27．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 【详解】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。 三、实验题（共3道） 28．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 B．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 C．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 D．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）。 【答案】（1）A （2）AC （3）C （4） 9.6 6.2×10-7 【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。 故选A。 （2）A．根据双缝干涉条纹间距公式，将滤光片由蓝色的换成红色的，增大，其他条件不变，干涉条纹间距变宽，故A正确； B．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B错误； C．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C正确； D．去掉滤光片，其他条件不变，光屏上出现彩色条纹，故D错误。 故选AC。 （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]游标卡尺是10分度的，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 29．如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，先在白纸上画一条直线，画出一直线代表入射光线，让玻璃砖的一个面与直线重合，再画出玻璃砖另一个面所在的直线，然后画出过点的法线。 （1）在上、位置竖直插两个大头针，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使挡住，插上大头针，让挡住、的像，然后再插上大头针挡住__________。 （2）连接、并延长与交于点，连接。为了便于计算折射率，以为圆心适当的半径画圆，过、两点分别向法线作垂线和，并用刻度尺测出和的长度分别为和，折射率n=__________（用、表示）。 （3）在确定玻璃砖边界线时，下列哪些错误会导致折射率的测量值偏小__________。 A．（玻璃砖下移） B．（两直线间距宽于玻璃砖宽度） C．（两直线间距窄于玻璃砖宽度） 【答案】（1）和、的像 （2） （3）B 【详解】（1）在上、位置竖直插两个大头针，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使挡住，插上大头针，让挡住、的像，然后再插上大头针挡住和、的像。 （2）设圆的半径为R，则折射率 （3）A．玻璃砖整体平移，实际厚度不变，光路只是平行移动。只要入射光线和出射光线确定准确，入射角和折射角的测量值不受影响，无系统误差，故A错误； B．画出的下边界比实际下边界更低，导致出射光线与画出的下边界交点水平偏移更大，连接入射点和该交点后，画出的折射光线与法线的夹角（即折射角）偏大。 由，分母偏大，则折射率的测量值偏小，故B正确； C．该选项情境与B项相反，画出的折射角偏小，导致折射率的测量值偏大，故C错误。 故选B。 30．物理兴趣小组的两位同学小希、小福用不同的器材测量不同玻璃砖的折射率。小希同学的实验步骤如下：如图1，将白纸固定在水平木板上，按玻璃砖的宽度在白纸上画两条平行线，玻璃砖依线置于纸面上。在玻璃砖的一侧垂直于纸面插入两枚大头针a、b，其连线与玻璃砖表面成一定角度。 （1）小希接下来完成的必要步骤有__________。 A．插上大头针c，使c仅挡住b的像 B．插上大头针c，使c挡住a和b的像 C．插上大头针d，使d仅挡住c的像 D．插上大头针d，使d挡住c和a、b的像 （2）能减小实验误差的操作有__________。 A．a、b及c、d之间的距离尽量靠近些 B．将大头针竖直插入木板 C．选择宽度较大的玻璃砖 D．插针时尽量使入射角小一些 小福同学的步骤如下： ①用刻度尺测量半圆形玻璃砖的直径，长度记为； ②如图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点并垂直于轴放置； 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、（）； （3）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）； （4）在操作步骤②中，刻度尺没有与轴严格垂直，而是绕玻璃砖直径的端点点，逆时针偏离垂直轴位置一个很小的角度，如图3，利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为较真实值__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）BD （2）BC （3） （4）偏大 【详解】（1）AB．光沿直线传播，两点确定一条直线，让c挡住b和a的像，保证入射光线是唯一的且过a、b，故A错误，B正确； CD．同理使d挡住c和a、b的像，保证从玻璃砖出来的光线是唯一的且过c、d，最后使四个点在同一条光线的传播路径上，故C错误，D正确。 故选BD。 （2）A．a、b及c、d之间的距离适当大些，这样可以减小测量误差，故A错误； B．为了减小实验的误差，应将大头针竖直插入木板，故B正确； C．为了减小实验的误差，选择宽度较大的玻璃砖，故C正确； D．插针时使入射角大小要适当，故D错误。 故选BC 。 （3）根据题意，光路如图 根据几何关系有， 因为折射率 联立解得 （4）若刻度尺没有与轴严格垂直，如图3，则的测量值偏大、的测量值偏小，故n的测量值较真实值偏大。 22 / 66 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章《光》单元复习 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（5个知识归纳+13个题型）+课后作业】 知识归纳 【知识点1 光的折射与折射定律】 1．光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生__________的现象。光在____________________中沿直线传播；光从一种介质进入另一种介质时，一般会发生__________。 2．折射定律：折射光线、入射光线和法线在__________内，折射光线与入射光线____________________；入射角i的__________与折射角r的__________之比等于常数，即__________。 3．折射率：折射率是描述介质光学性质的重要物理量。定义式__________，式中c为光在__________中的速度，v为光在__________中的速度。折射率由____________________和____________________共同决定，与入射角、折射角的大小__________，且恒有__________。 4．理解要点： ①同一种介质，光的频率越高，介质对它的折射率越__________，光在该介质中传播速度越__________，偏折越__________。 ②光从真空（或空气）斜射入介质时，折射角__________入射角；光从介质射入真空时，折射角__________入射角； ③折射现象中光路是__________的。在解决光的折射问题时，经常应用这一规律进行等效处理。 【例1】将一根筷子竖直插入装有水的圆柱形玻璃杯中，从水平方向拍摄一张照片。以下符合事实的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-1】路面蜃景现象多见于炎热夏季的柏油路面，表现为远处路面似乎有水，但走近后“水”却消失不见，如图。这是由于被阳光照射后，路面上方空气的折射率随高度升高逐渐增大所致。下列光路图中能描述该现象的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-2】如图所示，一束太阳光入射至一六角形冰晶的表面，经折射后从侧面射出，已知图中为红光，为紫光。下列光路示意图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-3】如图，一只小鸟在平静的湖面上空沿直线水平飞过，湖面下方某深度有一静止的潜水员，仰望湖面观察小鸟从左向右的飞行过程，则小鸟的像运动轨迹可能是（　　） A． B． C． D． 【例2】如图所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，下列说法正确的是（　　） A．光是从真空射向介质 B．光在介质中波长小于真空中波长 C．光在介质中传播速率大于真空中传播速率 D．光在介质中的折射率为1 【变式2-1】如图，圆柱形玻璃砖放置在水平面上，玻璃砖的半径为R，AB是玻璃砖横截面上的一条竖直直径。一束单色光从A点射入玻璃砖，从C点射出，出射光线CD垂直水平面。已知真空中的光速为c，玻璃砖对单色光的折射率为n，入射光线与AB成角，则光线从A到C的时间等于（　　） A． B． C． D． 【变式2-2】光速c是宇宙中的极限速度，精确测量它的数值曾是一个难题。1926年美国物理学家迈克尔逊用“多面旋镜法”比较精确地进行了测定。实验装置如图所示，图中P是可绕O点旋转的八面镜，S为发光点，T是望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为（一般长达几十千米），OB以及S、T到八面镜的距离都可以忽略。现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当达到每秒钟n圈时，恰能在望远镜中第一次看见发光点S。则该实验中（　　） A．八面镜按图示方向转动一周，望远镜中可4次看到发光点 B．八面镜必须按图示方向转动，才可在望远镜中看到发光点 C．测量光速的计算式为 D．测量光速的计算式为 【变式2-3】在校园冬季运动会上，高三某班获得了接力比赛的冠军，获得的水晶奖杯的底座的竖直截面是个矩形，如图所示，底座的厚度为，某同学用激光笔以的入射角照射到底座上的点，经折射后，光从点射出。已知光的折射率为，光在真空中传播的速度为，则光从点传播到点的时间为（　　） A． B． C． D． 【例3】如图所示，某同学用插针法“测定玻璃的折射率”，对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（　　） A．为了减小作图误差，和的距离应适当取小些 B．如果在界面光的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖 C．如果在界面光的入射角太大，经一次折射后光可能不能从界面射出 D．如图所示如果误将玻璃砖的边画到与平行），折射率的测量值将偏小 【变式3-1】某同学测量一块上、下表面平行的玻璃砖的折射率，在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P1被P2挡住，在另一侧插上大头针P3、P4，透过玻璃砖使四枚大头针看起来在一条直线上，画出玻璃砖的轮廓，测得直线P1P2与玻璃砖上表面的夹角为θ1，直线O1O2与玻璃砖上表面的夹角为θ2，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．实验时θ1应尽量大一些 B．大头针P1、P2应尽量靠近一些 C．直线P1P2与直线P3P4平行 D．玻璃砖的折射率为 【变式3-2】某同学用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率。先用大头针、确定直线垂直于玻璃砖的直径，确定圆心的位置为，然后在玻璃砖右侧插上两个大头针、，确定经过的光线通过玻璃砖后的光路，取走玻璃砖，和延长线的交点为折射点。若确定出射光路前，不小心使玻璃砖沿方向发生了小的移动（移到图中虚线位置），如图所示。则测得的折射率与实际值相比（　　） A．偏大 B．偏小 C．相等 D．无法确定 【变式3-3】某同学用“插针法”测定玻璃的折射率。该同学正确操作后，作出如图甲所示的光路图并测出相关角度α、β，根据得到的多组数据，作出cosβ随cosα变化的关系图像如图乙所示。若图线的斜率为k，则该玻璃的折射率为（　　） A．k B．k2 C． D． 【知识点2 全反射】 1．全反射现象：光从__________介质射向__________介质时，当入射角增大到某一角度，__________光线完全消失，只剩下__________光线，这种现象叫做全反射。 2．发生全反射的条件： ①光从__________介质射入__________介质，即光从折射率__________的介质射向折射率__________的介质。 ②入射角____________________临界角。 3．临界角：使折射角等于__________时的入射角称为临界角。设介质的折射率为n，则临界角C满足__________，即临界角的__________等于折射率的__________。光从真空射入介质时__________发生全反射，只有从__________介质射向__________介质才可能发生。 4．全反射的应用： ①光导纤维：内芯的折射率__________外套的折射率，光在内芯与外套的界面上发生__________，从而沿光纤传播； ②全反射棱镜：利用__________改变光路，广泛用于潜望镜、光学仪器中； ③常见现象：水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮，钻石的光彩夺目等。 【例4】某介质的折射率为，一束光从该介质射向空气，入射角为60°，则它的光路图是（　　） A． B． C． D． 【变式4-1】如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束单色光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A．入射光线与射出玻璃砖的光线不平行 B．单色光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 C．射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移，入射角越大，侧移越大 D．若增大从P点射入时的入射角，则单色光可能在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 【变式4-2】如图所示为平行玻璃砖的横截面。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM射入玻璃砖，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。则（　　） A．经过b、c两点的分别是红光和紫光 B．在玻璃砖中红光的速率比紫光的速率小 C．逐渐增大入射角，红光会在M点发生全反射 D．逐渐增大入射角，紫光不会在M点发生全反射 【变式4-3】如图a，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。如图b光线从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出，发生色散。以下分析正确的是（　　） A．光线从空气进入冰晶后波长变大 B．在冰晶中红光的传播速度比紫光的传播速度更小 C．光线从空气射入冰晶时可能发生全反射 D．当入射角α逐渐减小，在侧面紫光比红光先发生全反射 【例5】自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，在夜间骑车时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯时，会有较强的光被反射回去，从而引起汽车司机的注意。若尾灯的纵截面图如图所示，则汽车灯光应从（　　） A．左侧射入在尾灯右侧发生全反射 B．左侧射入在尾灯左侧发生全反射 C．右侧射入在尾灯右侧发生全反射 D．右侧射入在尾灯左侧发生全反射 【变式5-1】单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出，则该五棱镜折射率的最小值（　　） A． B． C． D． 【变式5-2】空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。下列选项中给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生上述效果的是 （　　） A． B． C． D． 【变式5-3】医院给病人做肠镜、胃镜、喉镜等检查时都要用到内窥镜，内窥镜应用到了光的（　　） A．直线传播 B．衍射 C．干涉 D．全反射 【知识点3 光的干涉】 1．光的干涉现象：两列__________光在空间叠加，形成__________条纹的现象，是光具有__________的重要证据。 2．产生干涉的条件：两列光__________相同、__________相同、__________恒定，即两列光为__________光。 3．双缝干涉（杨氏双缝实验）： ①光通过双缝后，在屏上形成__________的__________条纹。 ②明暗条纹条件：光程差等于半波长的__________倍（即波长的__________倍）处出现亮条纹，光程差等于半波长的__________倍处出现暗条纹。 ③相邻亮（暗）条纹间距：__________，式中l为__________的距离，d为__________，λ为光的波长。 ④用同一装置，波长越大的光，条纹间距越__________，故用不同色光实验时，红光的条纹间距__________紫光的条纹间距。 4．薄膜干涉：光照射到薄膜上，从薄膜____________________反射的光叠加形成干涉条纹，如肥皂膜上的彩色条纹、水面油膜上的彩色条纹、增透膜、牛顿环等。增透膜利用__________使反射光减弱、透射光增强。 【例6】图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（　　） A．若只增大挡板与屏间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．屏上任意一条亮条纹处到双缝的距离一定相等 C．丙图样对应光的频率比乙图样对应光的频率大 D．若只增大双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 【变式6-1】如图所示，某同学做双缝干涉实验，单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝、连线的中垂线上，屏上P点处出现暗条纹。已知入射光的波长为，与的差可能为（　　） A． B． C． D． 【变式6-2】某同学做双缝干涉实验，装置如图所示，虚线为双缝a、b的中垂线且垂直光屏交于O点，单缝位于虚线上。红色激光沿虚线从单缝射入，在光屏上形成干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．若把整个装置浸没在水中，其余条件不变，则光屏上的条纹间距不变 B．若将单缝向双缝靠近，其余条件不变，则光屏上的条纹间距会变小 C．若将b缝挡住，其余条件不变，则光屏上仍会出现明暗相间的条纹 D．若将a缝挡住，其余条件不变，则光屏上就没有明暗相间的条纹 【变式6-3】如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度，在右侧有一竖直光屏，单色光源刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，为半圆形遮光板，使光源发出的光不能直接照射到光屏上。用光源照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现的条纹是光线衍射的结果 B．若增大入射光的频率，屏上条纹间距增大 C．把光屏向右移，屏上条纹间距减小 D．把光源向右移，屏上条纹间距减小 【例7】6G通信设备的天线表面常镀有一层薄膜以减少信号的反射，其工作原理如图所示。当电磁波1以接近法线方向入射镀膜天线时，由于膜的厚度产生的波程差使反射波2和3叠加后相消。已知该膜材料的折射率为2.0，真空中的光速为，电磁波频率为0.3THz（），则该膜的最小厚度约为（　　） A．0.125mm B．0.25mm C．0.0625mm D．0.50mm 【变式7-1】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．若观察到的干涉条纹如图乙，则待测平面有凹坑 B．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 C．将该单色光换成频率更小的单色光则条纹间距变密集 D．若抽去一张纸片，观察到的条纹将变密集 【变式7-2】为检测两长方体工件、的上表面是否平行，检测人员将一块高精度的标准透明平板置于、上方，此时平板分别与、间形成了劈尖形空气薄层。当用单色光从平板上方向下照射时，可从平板上方观察到明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　） A．条纹来自平板上、下表面反射光的干涉 B．条纹来自平板上表面与工件间空气薄层下表面反射光的干涉 C．若上方条纹比上方条纹间距宽，则上表面与平板间的夹角小 D．若上方条纹比上方条纹间距宽，则上表面与平板间的夹角大 【变式7-3】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上“增反膜”，于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的“增反膜”材料的折射率为，真空中的光速为c，紫外线在真空中的频率为f，下列说法正确的是（　　） A．“增反膜”能减少紫外线对眼镜的伤害是利用了光的偏振现象 B．紫外线进入“增反膜”后的波长为 C．从“增反膜”前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中的波长 D．“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的 【例8】“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示，关于该实验下列说法中正确的是（　　） A．减小单、双缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 B．可用测量头测出两相邻亮条纹中心间的距离直接作为条纹间距 C．若观察到的干涉图样较为模糊，可以调节拨杆来调整单缝的角度使图样清晰 D．若通过目镜发现亮条纹与分划板竖线未对齐（如图乙），可调节拨杆进行调整 【变式8-1】用双缝干涉实验测量光的波长，其实验装置如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为光的半波长奇数倍 B．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 D．仅改变滤光片的颜色，使红光变成蓝光，光屏上的相邻亮条纹的间距将变大 【变式8-2】在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按如图甲所示安装在光具座上，单缝保持竖直方向，调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹，下列说法正确的是（　　） A．双缝应调为水平方向 B．仅将双缝间距增大，光屏上的条纹间距将增大 C．仅将光源从红光换成蓝光，光屏上的条纹间距将减小 D．图乙中A、B两条亮条纹中心间距为x，则相邻两条亮条纹中心间距为 【变式8-3】图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为L。某次实验时用红色激光照射，得到图乙所示的光照强度分布图，光照强度峰值处为各亮条纹中心。下列说法正确的是（　　） A．若双缝竖直，则光屏上可能出现一系列水平的明暗相间的条纹 B．如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会变大 C．只增加激光器的发射功率，相邻亮纹间距会变大 D．可算出该激光的波长为 【知识点4 光的衍射与偏振】 1．光的衍射：光绕过障碍物（或穿过小孔、狭缝）继续传播的现象，是光具有__________的又一证据。发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸与光的波长__________或比波长__________。 2．单缝衍射图样：中央为__________而__________的亮条纹，两侧分布着__________的条纹，且离中央越远条纹越__________、越__________；缝越窄、波长越大，衍射越__________。 3．光的偏振： ①偏振是__________特有的现象，光的偏振现象证明光是__________。 ②自然光在__________于传播方向的平面内沿各个方向振动；偏振光只在__________方向振动。 ③自然光通过偏振片后变成__________光，可用偏振片做__________和__________来观察光强变化。 ④应用：照相机镜头前的偏振滤光片可消除反射光的干扰，立体电影利用偏振光原理等。 【例9】某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的图样是（　　） A． B． C． D． 【变式9-1】柔软的耳机线中有粗细均匀的细铜丝，这种细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用图示装置，用激光器照射细铜丝，在光屏上形成稳定的衍射图样，当细铜丝变粗时，下列说法正确的是（　　） A．中间亮条纹变宽，两侧暗条纹间距变小 B．中间亮条纹变窄，两侧暗条纹间距变小 C．整个图像向一侧偏移 D．图像没有明显变化 【变式9-2】下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是（　　） A． B． C． D． 【变式9-3】如图所示，四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹，下列四幅图中由红光形成的干涉图样是（　　） A． B． C． D． 【例10】著名的泊松亮斑是下列图中的（　　） A． B． C． D． 【变式10-1】光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑，下列四种现象与其物理规律相同的是（　　） A．白光经过三棱镜得到彩色图样 B．通过两手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 C．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 D．照相机镜头的增透膜 【变式10-2】下列关于光学现象的描述正确的是（　　） A．图甲是自然光照射肥皂膜观测到的图样，观察者和光源应该位于薄膜异侧 B．图乙右侧垫块是两张纸片，当抽去一张纸片后条纹间距变小 C．图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，属于光的干涉现象 D．图丁是泊松亮斑图像，属于光的干涉现象 【变式10-3】当一束激光照在一个很小的圆盘上时，会在远处的光屏上观察到如图所示的图样，在阴影的中心有一个小亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　） A．该现象说明圆盘的中心有一个小孔 B．这是光的衍射现象 C．这是光的折射现象 D．该现象说明光是沿直线传播的 【例11】如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向（图中用带箭头的实线表示）。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是（　　） A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光 【变式11-1】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，竖直放置的铁丝框上附有肥皂膜，用黄色平行光照射面，在面左侧可观测到干涉条纹 B．图乙是利用光的干涉来检查样板平整度，若将黄光照射变为紫光，则条纹间距变大 C．图丙中M、N是偏振片，当M固定不动，以光的传播方向为轴，将N在竖直面内转动，光屏P上的光亮度不变 D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆孔发生衍射产生的 【变式11-2】关于光的干涉、衍射与偏振，下列说法正确的是（　　） A．太阳光通过狭缝后出现彩色条纹，这是光的干涉现象，证明了光具有粒子性 B．用单色光照射不透光小圆板，板的阴影中心出现亮斑，该亮斑是圆孔衍射形成的 C．自然光穿过偏振片后得到偏振光，若转动后面的偏振片，透射光可以完全消失，该现象可以说明光是横波 D．薄膜干涉的产生，来源于薄膜前后两个表面的透射光相互叠加 【变式11-3】如图所示、让太阳光（自然光）依次通过偏振片P和Q，并以光的传播方向为轴旋转P或Q，下列说法正确的是（　　） A．太阳光是偏振光 B．仅旋转P时光屏上的光强不发生变化 C．仅旋转Q时光屏上的光强发生变化 D．该实验可以说明光是纵波 【知识点5 光的颜色、色散与激光】 1．光的颜色：由光的__________决定，不同颜色的光__________不同。光在真空中的速度__________，但不同颜色的光在介质中速度__________，故折射率__________。 2．光的色散：白光通过三棱镜后发生折射，由于不同颜色的光__________不同，被分散成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，这种现象叫做色散。红光的折射率最__________、偏折角最__________，紫光的折射率最__________、偏折角最__________。 3．激光： ①特点：单色性好（频率__________）、相干性好（易发生__________）、方向性好（亮度__________、可远距离传播）、能量__________； ②应用：光纤通信、激光测距、激光切割与焊接、激光手术、激光唱片、全息照相、超市条形码扫描等。 【例12】贵州花江峡谷大桥会定期上演水幕秀。水流从桥体倾泻而下，在阳光的折射下不时浮现出绚丽彩虹。彩虹形成的原理简化图如图所示，一束白光从水滴上方射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（单色光），下列关于a光与b光的说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光的波长大于b光的波长 C．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率 D．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度 【变式12-1】如图所示，、两束平行单色光照射到半径为的半圆形玻璃砖的上表面，折射后会聚到玻璃砖的顶点。对比、两束光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率小 B．光在玻璃砖中的频率大 C．光在玻璃砖中的传播速度大 D．光在玻璃砖中的波长比光长 【变式12-2】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 【变式12-3】如图所示，由红、紫两种单色光组成的一束复色光由空气射入玻璃，折射后分成了光束a和光束b，下列说法正确的是（　　） A．a是红光，b是紫光 B．a光的频率大于b光的频率 C．在真空中a光的传播速度小于b光的传播速度 D．在真空中a光的波长等于b光的波长 【例13】当前舰载激光武器LY-1引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向光能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（　　） A．激光通过双缝可以形成干涉条纹 B．激光通过单缝不会发生衍射现象 C．激光平行性好，不发散，是纵波 D．激光在空气和水的界面一定会发生明显的折射 【变式13-1】关于应用激光的事例中，下列说法正确的是（　　） A．激光平行度好可以用于通信 B．激光能量十分集中，全息照相就利用了这个特点 C．激光的亮度高，可以用于城市广场照明 D．激光的相干性好，不需要单缝和透镜也可用于双缝干涉实验 【变式13-2】2025年9月3日，在北京举行的纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵式上。展示了一款舰载激光武器LY-1，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（　　） A．在密度不均匀的大气中激光始终沿直线运动 B．激光的频率越高，在真空中传播的速度越大 C．激光武器、微波武器使用的激光和微波都属于电磁波 D．激光波长越大，单个光子能量越大，对目标的毁伤效果越好 【变式13-3】2023年诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的科学家，以表彰他们在阿秒激光技术领域的卓越贡献。下列关于激光的说法正确的是（　　） A．激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 B．激光是由自然界中某种物质直接发光产生的 C．激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的平行度好 D．激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的亮度高 【补充】 1．光的干涉与衍射对比： 对比项目 光的干涉 光的衍射 条件 两列__________光叠加（__________、__________相同，__________恒定） 光遇到尺寸与波长__________或__________的障碍物、孔、缝 条纹特征 __________、__________、亮度__________ 中央亮纹__________而__________，两侧条纹渐__________渐__________ 本质 波的__________（光程差决定强弱） 波绕过障碍物继续传播 证明结论 光具有__________ 光具有__________ 2．全章易错点： ①光从__________介质射向__________介质才可能发生全反射，光从__________介质射入__________介质一定不发生全反射。 ②折射率由__________和__________决定，与__________、__________无关，不能认为入射角增大折射率增大。 ③增透膜利用的是__________使__________光减弱，而非透射光被干涉加强后再叠加； ④红光的频率__________紫光、波长__________紫光、折射率__________紫光、在介质中传播速度__________紫光，以上对应关系要分清。 ⑥__________和__________都是波特有的现象，光的干涉、衍射、偏振现象共同说明光具有__________。 一、单选题（共15道） 1．在进行光学实验时，用光传感器测量光屏不同位置的光照强度，可以更好地研究光的传播规律。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置、同一单缝衍射装置后，利用光传感器得到四幅光屏上不同位置的光照强度分布图像，已知两束光的波长关系为，每幅图像中相邻两虚线之间的距离相同，则a光通过双缝干涉装置后得到的光照强度与位置关系的图像为（　　） A．B．C．D． 2．将浸入肥皂水的铁丝框竖直提出，框内肥皂膜上酒精灯火焰的像如图所示，在观察时还会发现条纹逐渐移动。则（　　） A．条纹是由光的衍射形成的 B．条纹呈水平状是因为肥皂膜上下厚度相等 C．观察者与酒精灯分别位于膜的前后两侧 D．肥皂膜上的条纹会因膜变薄逐渐向下移动 3．阳光下肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法错误的是（　　） A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的间距不会发生变化 B．不同位置的液膜厚度不同，对应来自两个面反射光的路程差不同 C．肥皂膜上的条纹是液膜前后两个面反射光叠加形成的 D．肥皂膜的红色亮纹，是阳光中的红光干涉加强形成的 4．大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。翅膀上的鳞片本身是无色的，但当阳光照在鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉、从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是（　　 ） A．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的双缝干涉现象 B．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象 C．若闪蝶的翅膀呈现彩色的光泽，则可能是上下层鳞片间距不相等导致的 D．闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中波长的整数倍 5．如图为某款太阳光接收装置过中心轴线的纵截面图，上部分为匀质透明材料制成的半径为的集光球（半球体），下部分为半径为的圆柱体导光管，两部分的交界面是。若平行入射的太阳光中只有上方高范围内的光束，恰都能到达面，到达面的光都能进入导光管，不考虑集光球内表面的反射，则集光球材料的折射率为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，为三棱镜，顶角，一束光垂直边从点射入三棱镜，在边发生折射，将入射光线在纸面内绕点沿逆时针方向转过角，折射光线恰好垂直边射出，此过程从边射出的光线方向转过了，已知棱镜对光的折射率为，则（　　） A． B． C． D． 7．如图甲，婚庆公司为了装饰，在一块玻璃砖下安装了一个圆形红灯。如图乙，红灯直径为d，灯面到砖顶面的距离均为h。已知红光在玻璃砖中的折射率为，砖面面积远大于灯的面积。则（　　） A．红光灯盘在砖面上发光的区域的半径为d B．红光灯盘在砖面上的发光区域的半径为（h+d） C．若改为绿光灯盘，则发光区域的半径小于 D．红、蓝、绿三种光，发光区域面积最大的是蓝光 8．航天实验室用如图所示的装置测量合金受热后的伸长量。用波长0.6μm的激光做实验。激光经透明薄板折射与反射后形成两束相干光，再分别经固定反射镜M1和与合金棒相连的反射镜M2反射，在接收屏上出现干涉条纹。合金棒右端固定，未受热时，屏上P处为明条纹；合金棒受热伸长使M2向左移动，观察到P处明暗交替，此后刚好共出现14次明条纹，则合金棒的伸长量为（　　） A．2.1×10-6m B．3.2×10-6m C．4.2×10-6m D．8.4×10-6m 9．单反照相机为了增加透射光而减少反射光，在镜头表面镀了一层特定厚度的薄膜（称为增透膜）。照相机底片对绿光比较敏感，根据光的干涉原理，从薄膜前表面反射的绿光P和从薄膜后表面反射的绿光Q相互叠加，导致两束反射绿光相互干涉而减弱，使镜头对绿光的反射降至最低，从而提高镜头的透光率和画质。已知入射光在空气中的波长为，空气的折射率为（可认为空气近似为真空）、增透膜的折射率为、相机镜头的折射率为，其中。下列说法正确的是（　　） A．若入射光I垂直射向镜头，增透膜的厚度d应为（、1、2、3……） B．若入射光I垂直射向镜头，增透膜的厚度d应为（、1、2、3……） C．若增透膜为蓝紫色（红光和紫光混合后呈现的颜色），说明红光和紫光的透射光较强 D．光从空气依次进入、介质，波速变小，波长变长 10．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列说法正确的是（　　） A．甲图属于圆盘衍射，中间的圆形叫“泊松亮斑” B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度 C．丙图是双缝干涉原理图，若P到、的路程差是半波长的偶数倍，则P处是暗条纹 D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹 11．潜水员从水底看，岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里。如图是两条进入潜水员眼中光线的光路图，为入射角，为折射角。则不能求出的物理量是（　　） A．水的折射率 B．圆锥的底面积 C．圆锥的顶角 D．发生全反射时的临界角 12．如图，一束单色光入射到方解石晶体的一个平面上发生双折射现象，在晶体中分成振动方向相互垂直的寻常光（o光）和非常光（e光），两束光射出晶体（上下表面平行），通过偏振片后射到光屏上，则（　　） A．该现象体现了方解石晶体的各向同性 B．旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化同步 C．若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向 D．若增大入射角，o光有可能在晶体下表面发生全反射 13．如图甲所示，某科技小组通过“水流导光”的实验来演示光纤通信的原理。瓶内装有适量清水，水从小孔中喷出后形成了弯曲的水流。将绿色激光水平射向小孔，使光束与水流保持在同一竖直平面内，经过调整水流喷出的速度后，观察到光束恰好只沿着弯曲的液流传播。激光从激光器射向点的路径简化图如图乙所示，若保持光的入射方向和水流喷出的速度不变，下列说法正确的是（　　） A．改用折射率更小的液体，绿色激光仍只沿着弯曲的液流传播 B．改用红色激光，光线也只沿着弯曲的水流传播 C．改用紫色激光也能在点处发生全反射 D．光纤通信的物理原理与佩戴3D眼镜观看立体电影的物理原理相同 14．正午阳光灿烂，小池塘中一片树叶静浮在平静的水面上。池塘水深，池底水平。水的折射率为。在太阳从树叶正上方经过的瞬间，树叶的影子在池底的移动速度大小最接近（　　） A． B． C． D． 15．水平桌面上放着一个镂空底托，底托上放着一个玻璃球摆件，玻璃球的半径为、球心为，点正下方为玻璃球的最低点，点与水平桌面间的距离为，现有一半径的圆圈形状的平行光竖直向下射向此玻璃球，光路如图，光线折射后都经过点，从点进行折射，进入空气，并在桌面上形成一个圆形光圈，平行光的圆心与点、点在同一条竖直线上，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（　　） A．玻璃球对该光的折射率为 B．光在玻璃球内的传播速度为 C．光从点传播到桌面所用的时间为 D．桌面上圆形光圈的半径为 二、多选题（共12道） 16．图甲是福建永泰“百漈沟”国家4A景区，景色迷人，特别是瀑布下彩虹绚丽多彩。其形成过程如图乙。太阳光中包含多种波长的单色光，波长越长的光，水对其折射率就越小。雨后太阳光射入到水滴中发生色散而形成彩虹。假设水滴是球形的，图乙中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同波长的出射光线，下列说法正确的是（　　） A．a、b、c、d光的颜色依次可能是紫光、蓝光、黄光、红光 B．在水滴中a光的频率小于d光的频率 C．在水滴中a光波长小于d光的波长 D．在水滴中a光速度大于d光的速度 17．如图所示，一根足够长圆柱形玻璃棒的折射率为，一束光线由真空从玻璃棒一端的中心射入，当光线在玻璃棒内向前传播时无光线从玻璃棒侧面射出。为入射光线与玻璃棒中轴线的夹角，以下可能正确的是（　　） A． B． C． D． 18．如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为，外圆半径为,。现有一束单色光垂直于水平端面射入透明柱体，该光束在透明体中反射两次垂直端面射出。设透明柱体材料的折射率为n，若在端面任意位置垂直端面射入透明体的光都不从透明侧壁射出，透明体的折射率n可能的值为（　　） A．n可能为2 B．n可能为1.5 C．n可能为1.4 D．n可能为1.2 19．在牛顿环实验中，平凸透镜的曲率半径为R，用波长为λ的单色平行光垂直照射。在某次牛顿环的实验测量中，从中心暗斑开始依次测量第1条、第2条…第k条（k=1，2，3…）暗环对应的半径、…，并描点作图，则下面图像可能正确的有（　　） A． B． C． D． 20．光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为，当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体后（　　） A．紫外线进入液体后频率不变 B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变短 C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率 D．在液体中的曝光波长约为117mm 21．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，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率，则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（　　） A．x2<x1 B．x2>x1 C．该矿泉水的折射率为 D．该矿泉水的折射率为 22．关于光的偏振，下列说法正确的是（　　） A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光 B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰 C．立体电影是应用光的偏振的一个实例 D．自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光 23．如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（　　） A．图中a光为自然光 B．图中a光为偏振光 C．图中b光为偏振光 D．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 E．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 24．用准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，可用于进行近视眼的治疗．如图所示，用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短，效果好、无痛苦．关于这个治疗，以下说法中正确的是（　　）． A．近视眼是物体在眼球中成像在视网膜的前面，使人不能看清物体 B．激光具有很好的方向性，可以在非常小的面积上对眼睛进行手术 C．激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复 D．激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削 25．纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚集到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，这是利用了激光的（　　） A．单色性 B．方向性 C．高能量 D．粒子性 26．如图所示，是某三棱镜的横截面，，，直角边，一平行于的单色光从斜边上的D点射入棱镜，经棱镜两次折射后，从边的中点E射出，出射光线与AC边的夹角。已知该单色光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．单色光在D点的折射角 B．三棱镜对该单色光的折射率为 C．光在三棱镜中的传播速度为 D．该单色光从D点传播到E点的时间为 27．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 三、实验题（共3道） 28．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 B．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 C．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 D．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）。 29．如图所示，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，先在白纸上画一条直线，画出一直线代表入射光线，让玻璃砖的一个面与直线重合，再画出玻璃砖另一个面所在的直线，然后画出过点的法线。 （1）在上、位置竖直插两个大头针，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使挡住，插上大头针，让挡住、的像，然后再插上大头针挡住__________。 （2）连接、并延长与交于点，连接。为了便于计算折射率，以为圆心适当的半径画圆，过、两点分别向法线作垂线和，并用刻度尺测出和的长度分别为和，折射率n=__________（用、表示）。 （3）在确定玻璃砖边界线时，下列哪些错误会导致折射率的测量值偏小__________。 A．（玻璃砖下移） B．（两直线间距宽于玻璃砖宽度） C．（两直线间距窄于玻璃砖宽度） 30．物理兴趣小组的两位同学小希、小福用不同的器材测量不同玻璃砖的折射率。小希同学的实验步骤如下：如图1，将白纸固定在水平木板上，按玻璃砖的宽度在白纸上画两条平行线，玻璃砖依线置于纸面上。在玻璃砖的一侧垂直于纸面插入两枚大头针a、b，其连线与玻璃砖表面成一定角度。 （1）小希接下来完成的必要步骤有__________。 A．插上大头针c，使c仅挡住b的像 B．插上大头针c，使c挡住a和b的像 C．插上大头针d，使d仅挡住c的像 D．插上大头针d，使d挡住c和a、b的像 （2）能减小实验误差的操作有__________。 A．a、b及c、d之间的距离尽量靠近些 B．将大头针竖直插入木板 C．选择宽度较大的玻璃砖 D．插针时尽量使入射角小一些 小福同学的步骤如下： ①用刻度尺测量半圆形玻璃砖的直径，长度记为； ②如图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点并垂直于轴放置； 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、（）； （3）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）； （4）在操作步骤②中，刻度尺没有与轴严格垂直，而是绕玻璃砖直径的端点点，逆时针偏离垂直轴位置一个很小的角度，如图3，利用步骤③测得数据计算该玻璃砖的折射率为较真实值__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 36 / 36 学科网（北京）股份有限公司 $