资源简介

专题03 光
目录
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知识精讲 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 题型过关 2
HYPERLINK \l _Toc19966 题型一 光的折射定律及折射率 2
HYPERLINK \l _Toc12308 题型二 光的色散 2
HYPERLINK \l _Toc31429 题型三 光的干涉、衍射和偏振 2
HYPERLINK \l _Toc18820 题型四 测定玻璃的折射率 2
HYPERLINK \l _Toc18820 题型五 用双缝干涉测光的波长 2
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 实战训练 2
一、光的折射定律及折射率
1．对折射率的理解
(1)折射率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：v＝。
(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
2．应用光的折射定律解题的一般思路
(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。
(2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。
(3)注意在折射现象中，光路是可逆的。
3.全反射问题的解题要点
两个技巧 四点注意
(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：①光必须从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 (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。
二、光的色散
1.光的色散
(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。
2．各种色光的比较分析
颜色 红橙黄绿青蓝紫
频率ν 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的速度 大→小
同一介质中的波长 大→小
通过同一棱镜的偏折角 小→大
同一介质中的临界角 大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小
三、光的干涉
1．产生干涉的条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2．杨氏双缝干涉
(1)原理如图所示。
(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r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。
光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
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。
3．薄膜干涉的理解和应用
(1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(2)亮、暗条纹的判断
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。
(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。
四、光的衍射
1．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
2．衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射 圆孔衍射
单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小
白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光 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
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)
当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在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)。
五、光的偏振
1．偏振：光波只沿某一特定的方向振动。
2．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。
3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。
六、测定玻璃的折射率
实验目的 测量玻璃的折射率，掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法。 实验原理
如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而得出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率。
七、用双缝干涉测光的波长
验目的 1.理解双缝干涉实验原理。2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。3.测定单色光的波长。 实验原理
如图所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ、双缝间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示。
题型一 光的折射定律及折射率
1．如图，一椭球形玻璃置于真空中，其中心截面的椭圆长轴和短轴长度分别为和。一束从左焦点射向最高点的激光，恰好在点发生全反射。已知光在真空中的速度为，则该激光在玻璃中传播的速度为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：光路图如下图所示。
根据几何知识，可知的距离等于椭圆半长轴，则：
的距离等于椭圆半短轴，则：
由勾股定理易知的距离等于
已知激光恰好在点发生全反射，则有：
可得此介质的折射率为：
该激光在玻璃中传播的速度：
解得：，故错误，正确。
故选：。
2．为玻璃等腰三棱镜的横截面。、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面，在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示。由此可知　　
A．棱镜内光的传播速度比光的小
B．光在玻璃中的折射率大于光在玻璃中的折射率
C．光的频率比光的高
D．光的波长比光的长
【答案】
【解答】解：．根据光路图，在界面发生了全反射，在界面没有发生全反射，两束单色光在界面的入射角相等，单色光在玻璃中的临界角小于单色光在玻璃中的临界角，根据全反射条件，故单色光在玻璃中的折射率大于单色光在玻璃中的折射率，故错误；
．根据，由于单色光在玻璃中的折射率小一些，则棱镜内光的传播速度比光的大，故错误；
．由于光在玻璃中的折射率小于光在玻璃中的折射率，折射率越小，频率越小，即光的频率比光的低，故错误；
．由于光的频率小于光的频率，对应光谱的排列顺序规律，可知，频率越小，波长越长，即光的波长比光的长，故正确。
故选：。
3．如图（a）所示，容器中盛有深度的透明液体，一激光束垂直液面射入液体，并在底板发生漫反射，部分漫反射光会在液面发生全反射，恰好发生全反射的光在容器底板上形成直径的圆形亮环，如图（b）所示。该液体的折射率为　　
A．2 B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据题意作图
根据几何关系可知
则有
解得
故正确，错误；
故选：。
题型二 全反射
4．球心在点，半径为，折射率为的匀质透明球，球内边缘有一点光源。光在真空中传播速度为，则发出的光线，经多次全反射后回到点的最短时间为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据对称性，光线要在圈内全反射，并回到点的时间最短，应构成一个边数最少的正多边形
根据临界角公式可得
反射图像如图所示：
当是正三角形时：
则有，无法发生全反射
当是正方形时：
则有：，可以发生全反射，符合时间最短条件，
则有：，
解得：，故正确，错误。
故选：。
5．如图所示，一个折射率为的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆和直角三角形组成，，。一束单色光从的中点以入射角入射，折射光线恰好射向圆心点，已知光在真空中传播的速度为，则　　
A．玻璃砖材料的折射率
B．光束在点将发生全反射
C．光束在玻璃砖内的传播时间为
D．如果入射光束绕点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在点发生全反射
【答案】
【解答】解：、是的中点，且，由几何关系可知是等边三角形，可知光在点的折射角为，由折射定律有：
，可得临界角
由几何关系可知光线在界面上的入射角为，所以光束在点不会发生全反射，故错误；
、已知，是等边三角形，可知，光束在点不发生全反射，则光束在玻璃砖内的传播距离
光束在玻璃砖内的传播速度：
则光束在玻璃砖内的传播时间为：，故正确；
、如果入射光束绕点逆时针旋转使入射角减小，则光在点的折射角减小，折射光线不能射向圆心点，则一定不能在点发生全反射，故错误。
故选：。
6．如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径与水平面平行。由两种单色光组成的细光束沿从边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的、两点处（入射到、两点的两束单色光分别称为单色光和单色光，、两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是　　
A．单色光可能在点发生全反射
B．在玻璃砖中，单色光的速度比单色光的大
C．单色光的波长比单色光的长
D．单色光的频率比单色光的小
【答案】
【解答】解：．设光处点入射的入射角为，到达的折射角为，到达时的入射角为，如图
设单色光的从玻璃射出时的折射角为，根据折射定律，有，
从图中可知，单色光的从玻璃射出时的入射角大于从空气射入玻璃时的折射角，则
若，则单色光能发生全反射，故正确；
．根据折射定律，结合题目的图可知单色光的折射率比单色光的大，根据可知在玻璃砖中，单色光的速度比单色光的小，故错误；
．单色光的折射率比单色光的大，根据折射率与频率的关系，所以单色光的频率比单色光的大，根据可知，单色光的波长比单色光的小，故错误。
故选：。
题型三 光的干涉、衍射和偏振
7．如图甲所示为牛顿环装置意识图，将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环，如图乙所示。如果将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙，则观察到的条纹可能是（已知选项中的同心圆环条纹与乙图完全相同）　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】解：凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个空气薄膜，当竖直向下的平行光射向平凸透镜时，尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹。同一半径的圆环处的空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状。若将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，即对应图乙同一亮环，这一厚度要内移，对应的牛顿亮环的半径变小，其它环半径依次变小，所以圆环半径要变小，环更密。故错误，正确。
故选：。
8．关于光学现象，下列说法正确的是　　
A．图甲：光导纤维中，不管光的入射角多大，一定能发生全反射
B．图甲：若光源是白光，则射出光导纤维的光一定是彩色的
C．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了衍射现象
D．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象
【答案】
【解答】解：．图甲：光导纤维中，只有光的入射角大于等于发生全反射的临界角，才能发生全反射，若光源是白光，如果所有颜色光在光导纤维均能发生全反射，则所有颜色光的传播路径完全相同，从光导纤维中射出的光仍然是白光，故错误；
．图乙：看到彩色条纹，是光在空气劈尖膜的前、后两表面反射形成的两列光波干涉的结果，故错误，正确。
故选：。
9．夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，比较、两种单色光，下列说法正确的是　　
A．在冰晶中，光的波速比光大
B．通过同一仪器发生双缝干涉，光的相邻明条纹间距较大
C．光比光更容易发生明显衍射现象
D．、两种光分别从水射入空气发生全反射时，光的临界角比光的小
【答案】
【解答】解：．由图可知光的偏折程度小于光的偏折程度，所以
光的折射率小于光的折射率，则光的频率小于光的频率
根据：
可知
，故错误；
．根据
得：
根据双缝干涉条纹间距表达式
可知光的相邻明条纹间距较大，故正确；
．当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显得衍射现象，所以光比光更容易发生明显衍射现象，故错误；
．根据
可知
，故错误。
故选：。
题型四 测定玻璃的折射率
10．如图1所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学在木板上。在方格纸上画出一条直线作为界面，过上的点画出法线，并画一条线段作为入射光线，再把玻璃砖放到方格纸上，画出玻璃砖的下界面的位置，在直线上插两枚大头针和，再在玻璃砖的另一侧插上大头针和。确定光路后计算玻璃的折射率。
（1）关于本实验下列说法正确的是 　　；
实验时入射角应适当大些
为了减小误差，插大头针时应使尽和、和的间距小一些
插大头针时，应使同时挡住和、的像
应用该实验原理只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
（2）利用上述方格纸上的实验记录，得此玻璃砖的折射率　　；（答案可以用分数或根号表示）
（3）若某同学准确画好玻璃砖界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图2所示，若其他操作正确，则折射率的测量值 　　（选填“大于”、“小于”或“等于” 准确值。
【答案】（1）（2）（3）偏小
【解答】解：（1）实验时入射角应适当大些，可以减小误差，故正确；
为了减小误差，插大头针时应使 和、 和 的间距大一些，故错误；
光在同一均匀介质中沿直线传播，所以插大头针 时，应使 同时挡住和、 的像，故正确；
该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率，也可以测两面不平行的，故错误；
故选：。
（2）光路图如图所示
在光路图中利用方格构造三角形，由图得 ，根据折射定律，有；
（3）若某同学在插大头针时将 插到了入射光线的左侧一点的位置（偏差很小），其它操作均没有错误，则折射角变大，故玻璃砖折射率偏小。
故答案为：（1）（2）（3）偏小
11．某实验兴趣小组用插针法测定玻璃砖的折射率。
（1）实验示意如图，下列说法中正确的是 　　。
为了使、的像重合，、的距离应尽可能小一些
为减少测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些
为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
若、的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射
（2）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，则玻璃砖的折射率是 　　。
（3）甲、乙二位同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，其它操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 　　；乙同学测得的折射率与真实值相比 　　。（填“偏大”、“偏小”或“不变”
【答案】（1）；（2）1.5；（3）偏小，不变。
【解答】解：（1）、为了使、的像重合，、的距离应尽可能大一些，故错误；
、为减少测量误差，入射角应适当大一些，则、的连线与法线的夹角应适当大些，故错误；
、为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，故正确；
、由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，故错误。
故选：。
（2）由折射定律可得：，代入数据解得：；
（3）如图甲同学测定折射率时，作出的折射光线和实际光线如图所示：
可见作出的折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小；
用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变；
故答案为：（1）；（2）1.5；（3）偏小，不变。
12．某实验小组欲测定一圆柱形玻璃砖的折射率，其操作步骤如下：
将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓；
将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃砖竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验；
用激光笔发出细束绿色激光，沿平行于圆直径的方向入射，分别准确记录入射点和出射点在圆周上对应的读数；
改变入射点位置，重复步骤。
（1）根据图甲中圆周上的读数可得，入射角　　，折射角　　（均用弧度制表示）。
（2）若经过多次测量，作出的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为　　（结果保留2位有效数字）。
（3）该实验中，若改用红色激光笔照射，其他条件不变，当光线沿图甲中光路入射时，则光斑出现在点的 　　（填“上方”或“下方” 。
【答案】（1），
（2）2.0
（3）上方
【解答】解：（1）圆周上的刻度被分为60等份，则每个刻度代表的弧度为
根据圆周上的读数可得，入射角
折射角为
（2）根据折射定律可知图像的斜率表示玻璃砖的折射率，则有
（3）在同一种介质中，红色激光的折射率小于绿光的折射率，该实验中，若改用红色激光笔照射，其他条件不变，则光斑出现在点的上方。
故答案为：（1），
（2）2.0
（3）上方
题型五 用双缝干涉测光的波长
13．某同学对如图1所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以 　　（选填选项前的字母）。
．将单缝向双缝靠近
．将红色滤光片换成绿色滤光片
．使用间距更小的双缝
（2）若在屏上观察到的干涉条纹如图2中所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图2中所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的 　　。
．倍
．倍
．2倍
．3倍
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，叉丝中心线对准第1条亮纹中心时读数为，旋转测量头旋钮，叉丝中心线对准第4条亮纹中心时读数如图3所示，则读数为 　　。所测单色光的波长为 　　（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）；（2）；（3）29.30；。
【解答】解：（1）、将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，故错误；
、将红色滤光片换成绿色滤光片，光的波长变短，由相邻两个亮纹的间距：，可知△减小，从目镜中观察到的条纹个数增多，
若使用间距更小的双缝，即减小，则△增大，从目镜中观察到的条纹个数减少，故正确，错误。
（2）图中2个相邻亮纹的间距与图中一个相邻亮纹间距相等，即：2△△，可得，根据，可知双缝间的距离变为原来的，故正确，错误；
（3）第1条亮纹读数：，第4条亮纹读数为：，相邻两个亮纹的间距：，由可得。
故答案为：（1）；（2）；（3）29.30；。
14．某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 　　（填字母序号）。
．将单缝向双缝靠近
．将屏向靠近双缝的方向移动
．将屏向远离双缝的方向移动
．使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第1条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为△，则单色光的波长　　。
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则所测单色光的波长为 　　。（结果保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）；（3）630。
【解答】解：（1）增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离，为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，则可以减小双缝到屏的距离，增大双缝间的距离，或换用波长短的光，故错误，正确；
故选：。
（2）第1条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为△，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为
变形得到：
（3）所测单色光的波长
故答案为：（1）；（2）；（3）630。
15．某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图甲所示，使用的双缝间距已知。
（1）下列说法正确的是 　　。
．如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
（2）当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退观察到第一条亮纹的位置如图乙中（a）所示，第五条亮纹位置如图乙中（b）所示，可得相邻两条亮纹间的距离△　　，再测出双缝与屏之间的距离，即可根据公式　　（用题中所给字母表示）算出光的波长。
【答案】（1）；（2）1.1995；
【解答】解：（1）、将光源换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，故正确；
、若测量去掉滤光片，能观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，故错误；
、毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝是平行的，故错误；
、仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数，故正确；
故选：。
（2）由图（a）、（b）读数为：，
相邻两条亮纹之间的间距为：△。
根据，可得：。
故答案为：（1）；（2）1.1995；
一．选择题（共9小题）
1．关于下面五幅图像，下列说法正确的是　　
A．甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，丙为薄膜干涉图样，丁为小孔衍射图样
B．双缝干涉实验中，波长越长亮条纹越窄
C．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凸处、为凹处
D．如图戊所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是光的干涉
【答案】
【解答】解：、光的双缝干涉图样是等间距明暗相间的条纹，光的单缝衍射图样是中央亮条纹最宽最亮，所以甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样；丙为薄膜干涉图样，丁为圆盘衍射图样，故错误
、根据双缝干涉条纹间距公式可知，波长越长亮条纹越宽，故错误；
、图丙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则为凹处，同理可知为凸处，故错误；
、真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的薄膜干涉的原理，故正确。
故选：。
2．2024年2月13日，在卡塔尔首都多哈进行的世界泳联世锦赛上，中国选手唐钱婷（身高、20岁）以的成绩获得女子蛙泳冠军。如图所示是比赛期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，游泳馆的景象呈现在半径的圆型范围内，水面上的唐钱婷手到脚的长度，若已知水的折射率为，根据运动员的实际身高可估算出照相机安置处游泳池的水深最接近　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：设照片圆形区域的实际半径为，运动员的实际身高为，由折射定律得
由几何关系，
得
解得
故正确，错误；
故选：。
3．在双缝干涉实验中，光屏上点到双缝、距离之差△，光屏上点到双缝、距离之差△，若用频率为的黄光照射双缝，则　　
A．点出现明条纹，点出现暗条纹
B．点出现明条纹，点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹
D．两点均出现暗条纹
【答案】
【解答】解：单色光的波长为：，
点：，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹；
点：，距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹。
故选：。
4．如图，光源到水面的距离为，其发出的光照射到点处恰好发生全反射，到的距离为，真空中光速。从题中信息可知　　
A．临界角的正弦值为
B．临界角的正弦值为
C．水的折射率为
D．光在水中的传播速度为
【答案】
【解答】解：、设发生全反射临界角为
根据图中几何关系可得
根据
可得水的折射率为，故错误；
、根据
可得光在水中的传播速度为，故正确；
故选：。
5．如图所示，、、为三个透明平板，与的夹角略小于与的夹角，一束平行光垂直的上表面入射，下列干涉条纹的图象可能正确的是　　
A．
B．
C．
D．
【答案】
【解答】解：角小于角，则左边玻璃板的高差右侧玻璃板高差，左侧对应的波程差的范围比右侧要小。则左侧的条纹数量要少，右侧的条纹数要多，故错误，正确。
故选：。
6．如图甲所示，将两块平板玻璃、放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是　　
A．图乙中的条纹是的上表面、的下表面两列反射光发生干涉的结果
B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大
D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大
【答案】
【解答】解：、乙图中的条纹是单色光分别在的下表面和的上表面的反射光发生干涉而形成的，故错误；
、在任意一条明条纹的下方，反射光的光程差相等，所以空气薄膜的厚度都是相等的，故错误；
、若抽去一张纸片，同一位置沿着斜面的方向，光程差的变化变缓，条纹间距将变宽，故正确；
、根据可知，改用频率更高的光，波长变短，条纹间距变窄，故错误；
故选：。
7．虹和霓均是太阳光在小水滴内经折射和反射而产生的光学现象。如图为霓形成的简化模型，太阳光射入大气中的球形水滴，经过两次折射和两次反射后返回大气。图中三束光分别为紫光、绿光和红光，下列说法正确的是　　
A．是绿光 B．是红光 C．是紫光 D．是红光
【答案】
【解答】解：频率越大，介质对光的折射率越大，则偏折程度越大，可知是红光，是紫光，是绿光，故正确，错误；
故选：。
8．如图所示，为圆柱体玻璃的横截面。一束由三种不同频率的光组成的复色光，沿方向从真空射入玻璃后，从、、三个不同的点射出，对应在玻璃中的传播时间分别为、、。下列说法正确的是　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据可知，三束光在点的入射角相同，折射角关系为
可知折射率关系为
根据可知三束光在玻璃内的传播速度关系为
因在玻璃内的传播距离关系为
根据可知，故正确，错误。
故选：。
9．一玻璃砖横截面如图所示，其中为直角三角形边未画出），为直角边，，为一圆弧，其圆心在边的中点。此玻璃的折射率为1.5。为一贴近玻璃砖放置的、与垂直的光屏。若一束宽度与边长度相等的平行光从边垂直射入玻璃砖，则　　
A．从边折射出一束宽度比边长度小的平行光
B．从边折射出一束宽度比边长度大的平行光
C．屏上有一亮区，其宽度等于边的长度
D．屏上有一亮区，其宽度小于边的长度
【答案】
【解答】解：因，所以，光在面上发生全反射，光经面全反射后由进入空气，入射角小于临界角，折射角大于入射角，故所有从曲面射出的光线都向的中央方向偏折，如图所示，屏上亮区宽度小于边长度，又边与边长度相等，所以屏上有一亮区其宽度小于、边长度，不是平行光，故正确，错误；
故选：。
二．实验题（共2小题）
10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，将实验装置按要求安装在光具座上，并选用缝间距为的双缝屏。从光具座的刻度尺上读出毛玻璃屏与双缝屏间的距离为。接通电源使发白光的光源正常工作。
（1）组装仪器时，若单缝和双缝均与竖直方向成平行放置，则 　　；
．可观察到水平的干涉条纹
．可观察到倾斜的干涉条纹
．看不到干涉现象
（2）若实验中在毛玻璃屏上得到的干涉图样如图乙所示，屏上的分划板刻线分别位于图中、位置时，游标卡尺的读数分别为、，则单色光波长的表达式　　。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，在这种情况下测出干涉条纹的间距△，则波长的测量值 　　（填“大于”、“小于”或“等于” 其实际值。
【答案】（1）；（2）；（3）大于
【解答】解：（1）组装仪器时，若单缝和双缝均与竖直方向成平行放置，则可观察到倾斜的干涉条纹。
故选：。
（2）条纹间距为
由
可得
（3）条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值△△，为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角，故
△△
由
可知测量值大于实际值。
故答案为：（1）；（2）；（3）大于
11．某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径；
②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心，过点画出法线；将玻璃砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径与竖直放置的光屏垂直并接触于点；
③用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心，如图甲所示，在光屏上可以观察到两个光斑、；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑的位置，移走玻璃砖和光屏。根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径的读数如图乙所示，则　7.775　；
（2）为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率，还需测量的一个物理量及表示它的字母为 　　；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式　　。
【答案】（1）7.775；（2）光刚好发生全反射时的反射角；（3）。
【解答】解：（1）20分度游标卡尺的精确度为，直径
（2）根据实验原理，从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑的位置，可以用量角器精确的测出刚好发生全反射的反射角；根据反射定律，反射角等于入射角，即；因此为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率，还需测量的一个物理量刚好发生全反射时的反射角。
（3）根据实验原理可知，临界角
根据临界角公式，折射率。
故答案为：（1）7.775；（2）光刚好发生全反射时的反射角；（3）。
三．解答题（共4小题）
12．如图所示长方体玻璃砖，长为，宽与高均为。边上有一单色光源。该单色光相对于玻璃的折射率为，当右侧面恰好全部都有光线射出时：
（1）光源离点的距离是多少；
（2）左侧面有光线射出的面积是多少。
【答案】（1）光源离点的距离是；
（2）左侧面有光线射出的面积是。
【解答】解：（1）设该单色光照射发生全反射的临界角为，根据临界角公式有：
解得临界角：
当光在点恰能射出时，如图所示，
当，在侧面恰好全部都有光线射出，根据几何关系可得
那么：
（2）因为光源在面上发生全反射的临界角为，假设光源照射到面上的点刚好发生全反射，则有：
根据几何关系可得：
则左侧面有光线射出的面积为：
答：（1）光源离点的距离是；
（2）左侧面有光线射出的面积是。
13．如图甲所示，王亚平在天宫课堂中演示了水球光学实验，在完全失重时往水球中央注入空气形成了一个内含气泡的水球。其简化模型如图乙所示，气泡与水球同心，半径分别为，。在过球心的球面内，用一细束单色光照射这一水球上的点，光束恰好在气泡表面发生全反射，然后从水球点射出。已知、两点之间的距离为，光在真空中的传播速度为。求：
（1）水的折射率；
（2）细光束在水球中的传播时间。
【答案】（1）水的折射率为；
（2）细光束在水球中的传播时间为。
【解答】解：（1）光路图如图所示，
由几何关系可得：
那么有：
解得：
由于光束恰好在气泡表面发生全反射，根据光的折射定律可得：
联立解得：
（2）根据折射定律可得细光束在水球中的传播速度为：
由几何关系可得细光束在水球中传播的距离为：
细光束在水球中传播的时间为：
联立解得：
答：（1）水的折射率为；
（2）细光束在水球中的传播时间为。
14．某透明材料对红光的折射率为，工厂用这种材料做出一个半径为的透明半球体，其底面内壁涂有吸光材料，为半球体的球心，在点正上方有一点光源，能够朝各个方向发射红光，如图为透明半球体的截面示意图。已知的距离，真空中的光速（忽略经透明半球体内表面反射后射出的光），答案可保留根号，求：
（1）红光到透明半球体表面的最长时间；
（2）透明半球体外表面不发光区域在此截面上形成的弧长。
【答案】（1）；（2）。
【解答】解：（1）因底面有吸光材料，故光线从点沿着方向向上射出时，传播时间最长。如图：
光在介质中传播的速度满足
光在介质中传播的最长时间
（2）光由介质射向空气，临界角满足，解得
恰好发生全反射的光路如图所示
由正弦定理得，解得
则，
透明半球体外表面不发光区域在此截面上形成的弧长为
答：（1）红光到透明半球体表面的最长时间是；
（2）透明半球体外表面不发光区域在此截面上形成的弧长为。
15．如图所示，等腰三棱镜，顶角，的长度为，一束光从某点垂直于边界射入三棱镜，恰好在边界上发生全反射，再直接经过边界射出三棱镜。已知真空中的光速，不考虑光在边界的反射。求：
（1）三棱镜折射率；
（2）从边界射出的光在三棱镜中的传播速度和时间。
【答案】（1）三棱镜折射率为2.0；
（2）从边界射出的光在三棱镜中的传播速度为；时间为。
【解答】解：（1）垂直于边界入射的光沿直线传播到边界的入射角，根据全反射条件，由题意可知，代入数据解得
（2）根据
代入数据解得
光传播的光路如图，
则光在棱镜中传播距离
传播时间
代入数据解得
答：（1）三棱镜折射率为2.0；
（2）从边界射出的光在三棱镜中的传播速度为；时间为。专题03 光
目录
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知识精讲 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 题型过关 2
HYPERLINK \l _Toc19966 题型一 光的折射定律及折射率 2
HYPERLINK \l _Toc12308 题型二 全反射 2
HYPERLINK \l _Toc31429 题型三 光的干涉、衍射和偏振 2
HYPERLINK \l _Toc18820 题型四 测定玻璃的折射率 2
HYPERLINK \l _Toc18820 题型五 用双缝干涉测光的波长 2
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 实战训练 2
一、光的折射定律及折射率
1．对折射率的理解
(1)折射率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：v＝。
(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
2．应用光的折射定律解题的一般思路
(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。
(2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。
(3)注意在折射现象中，光路是可逆的。
3.全反射问题的解题要点
两个技巧 四点注意
(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：①光必须从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 (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。
二、光的色散
1.光的色散
(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。
2．各种色光的比较分析
颜色 红橙黄绿青蓝紫
频率ν 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的速度 大→小
同一介质中的波长 大→小
通过同一棱镜的偏折角 小→大
同一介质中的临界角 大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小
三、光的干涉
1．产生干涉的条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2．杨氏双缝干涉
(1)原理如图所示。
(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r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。
光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
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。
3．薄膜干涉的理解和应用
(1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(2)亮、暗条纹的判断
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。
(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。
四、光的衍射
1．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
2．衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射 圆孔衍射
单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小
白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光 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
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)
当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在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)。
五、光的偏振
1．偏振：光波只沿某一特定的方向振动。
2．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。
3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。
六、测定玻璃的折射率
实验目的 测量玻璃的折射率，掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法。 实验原理
如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而得出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率。
七、用双缝干涉测光的波长
验目的 1.理解双缝干涉实验原理。2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。3.测定单色光的波长。 实验原理
如图所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ、双缝间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示。
题型一 光的折射定律及折射率
1．如图，一椭球形玻璃置于真空中，其中心截面的椭圆长轴和短轴长度分别为和。一束从左焦点射向最高点的激光，恰好在点发生全反射。已知光在真空中的速度为，则该激光在玻璃中传播的速度为　　
A． B． C． D．
2．为玻璃等腰三棱镜的横截面。、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面，在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示。由此可知　　
A．棱镜内光的传播速度比光的小
B．光在玻璃中的折射率大于光在玻璃中的折射率
C．光的频率比光的高
D．光的波长比光的长
3．如图（a）所示，容器中盛有深度的透明液体，一激光束垂直液面射入液体，并在底板发生漫反射，部分漫反射光会在液面发生全反射，恰好发生全反射的光在容器底板上形成直径的圆形亮环，如图（b）所示。该液体的折射率为　　
A．2 B． C． D．
题型二 全反射
4．球心在点，半径为，折射率为的匀质透明球，球内边缘有一点光源。光在真空中传播速度为，则发出的光线，经多次全反射后回到点的最短时间为　　
A． B． C． D．
5．如图所示，一个折射率为的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆和直角三角形组成，，。一束单色光从的中点以入射角入射，折射光线恰好射向圆心点，已知光在真空中传播的速度为，则　　
A．玻璃砖材料的折射率
B．光束在点将发生全反射
C．光束在玻璃砖内的传播时间为
D．如果入射光束绕点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在点发生全反射
6．如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径与水平面平行。由两种单色光组成的细光束沿从边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的、两点处（入射到、两点的两束单色光分别称为单色光和单色光，、两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是　　
A．单色光可能在点发生全反射
B．在玻璃砖中，单色光的速度比单色光的大
C．单色光的波长比单色光的长
D．单色光的频率比单色光的小
题型三 光的干涉、衍射和偏振
7．如图甲所示为牛顿环装置意识图，将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环，如图乙所示。如果将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙，则观察到的条纹可能是（已知选项中的同心圆环条纹与乙图完全相同）　　
A． B．
C． D．
8．关于光学现象，下列说法正确的是　　
A．图甲：光导纤维中，不管光的入射角多大，一定能发生全反射
B．图甲：若光源是白光，则射出光导纤维的光一定是彩色的
C．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了衍射现象
D．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象
9．夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，比较、两种单色光，下列说法正确的是　　
A．在冰晶中，光的波速比光大
B．通过同一仪器发生双缝干涉，光的相邻明条纹间距较大
C．光比光更容易发生明显衍射现象
D．、两种光分别从水射入空气发生全反射时，光的临界角比光的小
题型四 测定玻璃的折射率
10．如图1所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学在木板上。在方格纸上画出一条直线作为界面，过上的点画出法线，并画一条线段作为入射光线，再把玻璃砖放到方格纸上，画出玻璃砖的下界面的位置，在直线上插两枚大头针和，再在玻璃砖的另一侧插上大头针和。确定光路后计算玻璃的折射率。
（1）关于本实验下列说法正确的是 　　；
实验时入射角应适当大些
为了减小误差，插大头针时应使尽和、和的间距小一些
插大头针时，应使同时挡住和、的像
应用该实验原理只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
（2）利用上述方格纸上的实验记录，得此玻璃砖的折射率　　；（答案可以用分数或根号表示）
（3）若某同学准确画好玻璃砖界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图2所示，若其他操作正确，则折射率的测量值 　　（选填“大于”、“小于”或“等于” 准确值。
11．某实验兴趣小组用插针法测定玻璃砖的折射率。
（1）实验示意如图，下列说法中正确的是 　　。
为了使、的像重合，、的距离应尽可能小一些
为减少测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些
为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
若、的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射
（2）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，则玻璃砖的折射率是 　　。
（3）甲、乙二位同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，其它操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 　　；乙同学测得的折射率与真实值相比 　　。（填“偏大”、“偏小”或“不变”
12．某实验小组欲测定一圆柱形玻璃砖的折射率，其操作步骤如下：
将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓；
将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃砖竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验；
用激光笔发出细束绿色激光，沿平行于圆直径的方向入射，分别准确记录入射点和出射点在圆周上对应的读数；
改变入射点位置，重复步骤。
（1）根据图甲中圆周上的读数可得，入射角　　，折射角　　（均用弧度制表示）。
（2）若经过多次测量，作出的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为　　（结果保留2位有效数字）。
（3）该实验中，若改用红色激光笔照射，其他条件不变，当光线沿图甲中光路入射时，则光斑出现在点的 　　（填“上方”或“下方” 。
题型五 用双缝干涉测光的波长
13．某同学对如图1所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以 　　（选填选项前的字母）。
．将单缝向双缝靠近
．将红色滤光片换成绿色滤光片
．使用间距更小的双缝
（2）若在屏上观察到的干涉条纹如图2中所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图2中所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的 　　。
．倍
．倍
．2倍
．3倍
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，叉丝中心线对准第1条亮纹中心时读数为，旋转测量头旋钮，叉丝中心线对准第4条亮纹中心时读数如图3所示，则读数为 　　。所测单色光的波长为 　　（结果保留2位有效数字）。
14．某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 　　（填字母序号）。
．将单缝向双缝靠近
．将屏向靠近双缝的方向移动
．将屏向远离双缝的方向移动
．使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第1条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为△，则单色光的波长　　。
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则所测单色光的波长为 　　。（结果保留3位有效数字）
15．某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图甲所示，使用的双缝间距已知。
（1）下列说法正确的是 　　。
．如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
（2）当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退观察到第一条亮纹的位置如图乙中（a）所示，第五条亮纹位置如图乙中（b）所示，可得相邻两条亮纹间的距离△　　，再测出双缝与屏之间的距离，即可根据公式　　（用题中所给字母表示）算出光的波长。
一．选择题（共9小题）
1．关于下面五幅图像，下列说法正确的是　　
A．甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，丙为薄膜干涉图样，丁为小孔衍射图样
B．双缝干涉实验中，波长越长亮条纹越窄
C．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凸处、为凹处
D．如图戊所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是光的干涉
2．2024年2月13日，在卡塔尔首都多哈进行的世界泳联世锦赛上，中国选手唐钱婷（身高、20岁）以的成绩获得女子蛙泳冠军。如图所示是比赛期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，游泳馆的景象呈现在半径的圆型范围内，水面上的唐钱婷手到脚的长度，若已知水的折射率为，根据运动员的实际身高可估算出照相机安置处游泳池的水深最接近　　
A． B． C． D．
3．在双缝干涉实验中，光屏上点到双缝、距离之差△，光屏上点到双缝、距离之差△，若用频率为的黄光照射双缝，则　　
A．点出现明条纹，点出现暗条纹
B．点出现明条纹，点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹
D．两点均出现暗条纹
4．如图，光源到水面的距离为，其发出的光照射到点处恰好发生全反射，到的距离为，真空中光速。从题中信息可知　　
A．临界角的正弦值为
B．临界角的正弦值为
C．水的折射率为
D．光在水中的传播速度为
5．如图所示，、、为三个透明平板，与的夹角略小于与的夹角，一束平行光垂直的上表面入射，下列干涉条纹的图象可能正确的是　　
A．
B．
C．
D．
6．如图甲所示，将两块平板玻璃、放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是　　
A．图乙中的条纹是的上表面、的下表面两列反射光发生干涉的结果
B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大
D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大
7．虹和霓均是太阳光在小水滴内经折射和反射而产生的光学现象。如图为霓形成的简化模型，太阳光射入大气中的球形水滴，经过两次折射和两次反射后返回大气。图中三束光分别为紫光、绿光和红光，下列说法正确的是　　
A．是绿光 B．是红光 C．是紫光 D．是红光
8．如图所示，为圆柱体玻璃的横截面。一束由三种不同频率的光组成的复色光，沿方向从真空射入玻璃后，从、、三个不同的点射出，对应在玻璃中的传播时间分别为、、。下列说法正确的是　　
A． B． C． D．
9．一玻璃砖横截面如图所示，其中为直角三角形边未画出），为直角边，，为一圆弧，其圆心在边的中点。此玻璃的折射率为1.5。为一贴近玻璃砖放置的、与垂直的光屏。若一束宽度与边长度相等的平行光从边垂直射入玻璃砖，则　　
A．从边折射出一束宽度比边长度小的平行光
B．从边折射出一束宽度比边长度大的平行光
C．屏上有一亮区，其宽度等于边的长度
D．屏上有一亮区，其宽度小于边的长度
二．实验题（共2小题）
10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，将实验装置按要求安装在光具座上，并选用缝间距为的双缝屏。从光具座的刻度尺上读出毛玻璃屏与双缝屏间的距离为。接通电源使发白光的光源正常工作。
（1）组装仪器时，若单缝和双缝均与竖直方向成平行放置，则 　　；
．可观察到水平的干涉条纹
．可观察到倾斜的干涉条纹
．看不到干涉现象
（2）若实验中在毛玻璃屏上得到的干涉图样如图乙所示，屏上的分划板刻线分别位于图中、位置时，游标卡尺的读数分别为、，则单色光波长的表达式　　。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，在这种情况下测出干涉条纹的间距△，则波长的测量值 　　（填“大于”、“小于”或“等于” 其实际值。
11．某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径；
②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心，过点画出法线；将玻璃砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径与竖直放置的光屏垂直并接触于点；
③用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心，如图甲所示，在光屏上可以观察到两个光斑、；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑的位置，移走玻璃砖和光屏。根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径的读数如图乙所示，则　　；
（2）为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率，还需测量的一个物理量及表示它的字母为 　　；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式　　。
三．解答题（共4小题）
12．如图所示长方体玻璃砖，长为，宽与高均为。边上有一单色光源。该单色光相对于玻璃的折射率为，当右侧面恰好全部都有光线射出时：
（1）光源离点的距离是多少；
（2）左侧面有光线射出的面积是多少。
13．如图甲所示，王亚平在天宫课堂中演示了水球光学实验，在完全失重时往水球中央注入空气形成了一个内含气泡的水球。其简化模型如图乙所示，气泡与水球同心，半径分别为，。在过球心的球面内，用一细束单色光照射这一水球上的点，光束恰好在气泡表面发生全反射，然后从水球点射出。已知、两点之间的距离为，光在真空中的传播速度为。求：
（1）水的折射率；
（2）细光束在水球中的传播时间。
14．某透明材料对红光的折射率为，工厂用这种材料做出一个半径为的透明半球体，其底面内壁涂有吸光材料，为半球体的球心，在点正上方有一点光源，能够朝各个方向发射红光，如图为透明半球体的截面示意图。已知的距离，真空中的光速（忽略经透明半球体内表面反射后射出的光），答案可保留根号，求：
（1）红光到透明半球体表面的最长时间；
（2）透明半球体外表面不发光区域在此截面上形成的弧长。
15．如图所示，等腰三棱镜，顶角，的长度为，一束光从某点垂直于边界射入三棱镜，恰好在边界上发生全反射，再直接经过边界射出三棱镜。已知真空中的光速，不考虑光在边界的反射。求：
（1）三棱镜折射率；
（2）从边界射出的光在三棱镜中的传播速度和时间。

展开更多......

收起↑