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　章末总结
考向一 光的折射　全反射
1.(2025·广东卷)如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜,出射光相对于入射光的偏转角为β,该折射率为 (　A　)
A. B.
C. D.
题图　答图
解析：光路图如图所示，
则由折射定律可得n=，故选A。
2.(2025·湖南卷)如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是 (　D　)
A.入射角θ小于45°
B.该介质折射率大于
C.增大入射角，该单色光在上可能发生全反射
D.减小入射角，该单色光在上可能发生全反射
解析：根据题意，画出光路图，如图甲所示，
由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有n==sin θ>1，则有sin θ>，n<，解得θ>45°，故A、B错误;根据题意，由sin C=，可知sin C>，即C>45°，增大入射角，光路图如图乙所示，
由几何关系可知，光在上的入射角小于45°，则该单色光在上不可能发生全反射，故C错误;减小入射角，光路图如图丙所示，
由几何关系可知，光在上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在上可能发生全反射，故D正确。
3.(多选)(2025·四川卷)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则 (　CD　)
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
解析：因为1.4<，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据sin C=，可知sin C>，即C>45°，根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为θ<45°0.5=sin 30°，故C>30°，故此时不会发生全反射，故B错误;若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为sin C=，即C=30°，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于或等于30°，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于或等于60°，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为70°，故C正确;若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。
4.(2025·广西卷)如图扇形的材料，折射率大于，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传播，光线1传到圆弧AC的中点B。光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况 (　C　)
A.1不全反射，2全反射
B.都不全反射
C.都全反射
D.1全反射，2不全反射
解析：由n>可得临界角sin C=<=，即C<45°，因射到B点的光线的入射角为α==67.5°>C，可知光线1会发生全反射;因射到C点偏上的光线的入射角为β>45°>C，可知光线2会发生全反射。故选C。
5.(2025·河北卷节选)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。
答案：60°
解析：光在玻璃丝内发生全反射的最小入射角满足sin C=，可得C=60°。
考向二 光的干涉
6.(2024·黑吉辽卷)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是 (　A　)
A.换用更粗的头发丝
B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离
D.减小光源与纸板的距离
解析：由双缝干涉条纹间距Δx=λ可知:换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小，故A正确;换用红色激光照射双缝，波长变长，则相邻两条亮条纹中心间距Δx变大，故B错误;增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮条纹中心间距Δx变大，故C错误;减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮条纹中心间距Δx，故D错误。
7.(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是 (　C　)
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格，滚珠c不合格
D.滚珠b不合格，滚珠c合格
解析：b与a位于同一条干涉条纹上，说明两处空气膜的厚度相同，则滚珠b与标准滚珠a直径相等，所以合格;c与a位于不同干涉条纹上，说明两处空气膜的厚度不同，则滚珠c与标准滚珠a直径不相等，所以不合格。故选C。
8.(2025·山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称，光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO'轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1、P2透振方向平行。保持P1不动，将P2绕OO'轴转动90°的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是 (　A　)
A.条纹间距不变，亮度减小
B.条纹间距增大，亮度不变
C.条纹间距减小，亮度减小
D.条纹间距不变，亮度增大
解析：根据干涉条纹间距公式Δx=λ可知，当P2旋转时，l、d、λ均不变，故条纹间距不变;随着P2的旋转，透过P2的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小。故选A。
9.(2025·重庆卷)杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏的距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在光屏上出现了如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮条纹中心位置并测出其间距为a，则 (　C　)
A.相邻两亮条纹间距为
B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为λ
D.双缝之间的距离为λ
解析：根据题意，由题图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx=，故A、B错误;由公式Δx=λ可得，双缝之间的距离为d==，故C正确，D错误。
10.(多选)(2025·陕晋青宁卷)在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5 mm，双缝到屏的距离为500 mm，则屏上 (　BC　)
A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
解析：蓝光与红光频率不等，不能发生稳定干涉形成条纹，故A错误;根据相邻干涉条纹间距公式Δx=λ，由于蓝光的波长较短，故蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小，故B正确;蓝光的相邻干涉条纹间距为Δx1=4.4×10-4 m，红光的相邻干涉条纹间距为Δx2=6.6×10-4 m，要使蓝光和红光亮条纹中心重叠，可知Δx1·m=Δx2·n，m=0，1，2，…，n=0，1，2，…，可知当Δx1·m=Δx2·n=1.32 mm时，满足条件;当Δx1·m=Δx2·n=1.98 mm，不满足条件，故C正确，D错误。
11.(多选)(2024·广西卷)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源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，单色光波长为λ。下列说法正确的是 (　AD　)
A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为nλ
D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为λ
解析：根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知Δx=λ=λ，故A正确，B错误;若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据λf=c，v=λ1f=，其中c为在真空中的光速，则λ1=，故C错误;若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，根据条纹间距公式有Δx=λ2，可得λ2=，结合C选项的分析可知λ2==，所以n1=λ，故D正确。
考向三 光的衍射　偏振　激光
12.(2024·江苏卷)用观看立体电影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗，旋转手机屏幕90°后，透过两镜片的图片 (　D　)
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
解析：观看立体电影的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，手机屏幕旋转90°后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，通过左镜片看到的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此通过右边镜片看到的图片亮度变亮。故选D。
第四章素养达标
(总分:100分　时间:75分钟)
一、选择题(本题共10小题,共46分。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,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.有关光学原理，下列说法正确的是 (　A　)
A.彩虹形成原因是光的色散
B.立体电影与全息照相的光学原理一致
C.照相机增透膜的厚度最小值是该光在真空中波长的
D.双缝干涉观测到的暗条纹，是因为该点到双缝的路程差是波长的奇数倍
解析：彩虹的形成是由于太阳光进入水滴后发生折射，不同波长的光折射率不同，折射角不同从而分解为各种单色光，这种现象称为色散，A正确;立体电影通常利用偏振光或双目视差创造立体效果，而全息照相基于干涉和衍射原理记录光波相位和振幅信息，两者原理不同，B错误;增透膜利用薄膜干涉原理，厚度最小值应满足d=(其中λ为光在真空中的波长，n为膜的折射率)，选项中未考虑折射率n，C错误;双缝干涉中，暗条纹出现在路程差Δx=(2n+1)·(半波长的奇数倍)处，而“波长的奇数倍” 对应亮条纹，D错误。
2.如图所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光，并从玻璃砖下表面B、C点射出。则下列说法正确的是 (　C　)
A.在真空中，a光的波长大于b光
B.a光的频率小于b光
C.在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光
D.若增大入射角θ，则单色光a可能会在MN界面发生全反射
解析：由题图可知，a光和b光的入射角相同，a光的折射角ra小于b光的折射角rb，根据折射定律有n=，可知na>nb，故a光的频率大于b光，即νa>νb，在真空中，根据c=λν，可知λa<λb，故A、B错误;在玻璃砖中，根据v=，由na>nb，可知a光的传播速度小于b光，故C正确;发生全反射需要两个条件:①光从光密介质射入光疏介质;②入射角大于等于全反射临界角，而单色光a在MN界面是由光疏介质射向光密介质，因此不可能发生全反射，故D错误。
3.如图所示，某半圆柱状介质的横截面为ABC(AC为直径，B是半圆弧ABC的中点)。真空中一束单色光从AC边的A点射入介质，入射角为θ=60°，折射光直接由B点射出(不考虑光的多次反射)。则该介质的折射率为 (　C　)
A.　　 B.　　C.　　 D.
解析：
根据题意，画出光路图如图所示，由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律得n==，故选C。
4.下列说法正确的是 (　C　)
A.图①中的泊松亮斑是由于光的偏振引起的
B.图②S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，要使A处水也能发生振动，则波源S的频率应该变大
C.图③是一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)图，由此判断出该单摆摆长约为1 m
D.图④救护车向右运动的过程中，A、B两人听到笛声的频率为fB>fA
解析：题图①中的泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误;题图②中，要使A处水也能发生振动，要求波要发生衍射，由波长越长，越容易衍射，根据λ=可知，v相同，频率f越大，波长越短，波越不容易发生衍射，因此要使A处水也能发生振动，则波源S的频率应该变小，故B错误;由题图③可知，单摆的振动周期T==2 s，结合T=2π，解得l=≈1 m，故C正确;题图④救护车向右运动的过程中，根据多普勒效应可知，A听到笛声的频率变高，B听到笛声的频率变低，即fA>fB，故D错误。
5.某实验小组成员根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间，材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是 (　B　)
A.干涉条纹由玻璃的上表面和材料Ⅱ的上表面反射光叠加形成
B.仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料Ⅱ膨胀程度大
C.仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向右移动
D.材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
解析：干涉条纹由上层玻璃板的下表面反射的光和经材料Ⅱ的上表面反射的光发生干涉形成的，故A错误。干涉条纹是等厚线，即空气膜厚度相同的位置。从左到右，空气膜的厚度逐渐增大，当温度升高时，若干涉条纹向右移动，说明原来某一条纹所在位置的空气膜厚度变小了，需要向右移动到原来空气膜更厚的位置，才能找到与原来厚度相同的点。空气膜厚度的减小，意味着材料Ⅱ的膨胀量大于材料Ⅰ的膨胀量(因为空气膜厚度等于材料Ⅰ的高度减去材料Ⅱ的高度)。因此，材料Ⅱ的膨胀程度更大，故B正确。换用频率更大的单色光，根据c=λf可知，光的波长λ会变小，根据暗条纹(或亮条纹)的位置条件2d=kλ，对于同一级次的条纹(k值相同)，其对应的空气膜厚度d会变小。由于空气膜厚度从左到右是增大的，所以要找到更薄的位置，条纹需要向左移动，故C错误。要观察到干涉条纹，要求空气膜的厚度发生连续变化，即形成一个劈形膜。如果材料Ⅱ的上表面与上层玻璃的下表面平行，则空气膜厚度处处相等，在单色光垂直照射下，不会出现明暗相间的干涉条纹，故D错误。
6.如图所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a'画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将 (　A　)
A.偏大 B.偏小
C.不变 D.无法确定
解析：在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a'画到题图所示的虚线位置，而在作光路图时仍将入射点画在界面上，实际光线如图中带箭头的实线所示，作图光线如图中带箭头的虚线所示，由图可知作图光线导致折射角偏小，故所测得的折射率将偏大，故选A。
7.双缝干涉实验装置的截面图如图所示，线光源S到双缝S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点，光源S发出波长为λ的红色激光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，玻璃片厚度为4λ，玻璃对该波长的光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。下列说法正确的是 (　B　)
A.由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差Δt=
B.O点出现亮条纹
C.若换成波长更短的绿光，O点一定为亮条纹
D.若光屏向左移动少许，则光屏上条纹间距变大
解析：玻璃对该波长的光的折射率为1.5，则光在该玻璃中的传播速度为v==c，设光由S1到O点的时间为t1，由S2到O点的时间为t2，由题意可知S1到O点的距离等于S2到O点的距离，将其设为L，则有t1=+，t2=，光传播的时间差为Δt=t1-t2，代入可得Δt=，路程差为Δx=cΔt=2λ，两束光在O点得到加强，出现亮条纹，故A错误，B正确;换用绿光后Δx'=2λ=2λ'，其中2不一定为整数，所以O点不一定为亮条纹，故C错误;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，光屏向左移动则l变小，光屏上条纹间距变小，故D错误。
8.日晕是由于太阳光穿过云层中小冰晶时发生折射或反射形成的光学现象，如图所示为平面内一束太阳光射到正六边形冰晶截面的光路图，a、b为其中的两种不同单色光。不考虑多次反射和折射，则 (　BD　)
A.冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率
B.a光的波长小于b光的波长
C.射出冰晶时a光和b光都有可能发生全反射
D.射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显
解析：由题图可知太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度较大，可知冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误;由于冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，根据λ=可知，a光的波长小于b光的波长，故B正确;由题图可知射出冰晶时a光的入射角等于射入时的折射角，可知a光射出冰晶时不可能发生全反射，故C错误;由于a光的波长小于b光的 ，所以射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显，故D正确。
9.为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜(如图甲)。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，真空中波长为λ的单色光垂直增透膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d，增透膜对该单色光的折射率为n，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是 (　AC　)
A.该单色光由空气进入增透膜，波长变短
B.该单色光通过增透膜的时间为(不考虑光的反射)
C.增透膜的最小厚度为
D.增透膜的最小厚度为
解析：光在增透膜中的波长为λ'=，因为n>1，所以该单色光由空气进入增透膜，波长变短，A正确;光通过增透膜的时间为t=，光在增透膜中的速度为v=，解得t=，B错误;增透膜是膜前后反射光叠加减弱，路程差为2d=(2n-1)(n=1，2，3，…)，解得厚度d的最小值为d=，C正确，D错误。
10.雨后彩虹是由阳光进入水滴，折射后在水滴的背面反射，再次折射后离开水滴形成的。如图是彩虹形成的示意图，一束由a、b两单色光组成的复色光L由左侧射入水滴，a、b是复色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。下列关于a光与b光的说法正确的是 (　AC　)
A.水滴对a光的折射率大
B.用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，b光相邻的亮条纹间距小
C.若a、b光以相同的入射角由同一介质射向空气，其临界角CaD.a、b光由空气折射入水滴后波长不变
解析：由题图可知，b光的折射角大于a光的折射角，根据折射定律n=可知，水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确;折射率越大，波长越短，则a光波长比b光的波长短，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知，用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故B错误;因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据公式sin C=可知，a光的临界角小于b光的临界角，即Ca二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.(10分)(1)(多选)如图甲所示，在托马斯·杨双缝干涉实验中，调整仪器，从目镜中观察到纵向分布的干涉条纹，则下列说法正确的是ACD。
A.若单缝和双缝不平行，在屏上将不会产生干涉条纹
B.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到横向分布的干涉条纹
C.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到干涉条纹的亮度变暗
D.若在遮光筒内充满折射率较大的透明介质，从目镜中将观察到干涉条纹变密集
(2)如图乙所示，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D。
A.仅旋转双缝 B.仅旋转单缝
C.仅前后移动凸透镜 D.仅旋转测量头
(3)实验中已知双缝间的距离d=0.4 mm，双缝到光屏的距离l=1.6 m，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度:先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图丙所示，为2.332 mm;然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示，为15.325 mm，则这种单色光的波长为6.5×10-7 m(结果保留两位有效数字)。
(4)上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距减小(选填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：(1)单缝的作用是产生线光源，双缝必须与单缝平行，才能保证双缝获得相干的线光源。若单缝和双缝不平行，双缝无法形成相干光源，屏上不会产生干涉条纹，故A正确。双缝干涉条纹的分布方向由双缝的方向决定(双缝为竖直方向，条纹为竖直分布)。在单缝前插入水平偏振片，仅改变光的偏振态，不会改变双缝干涉条纹的方向，因此不会观察到横向(水平)分布的干涉条纹，故B错误。在单缝前插入透振方向水平的偏振片，会吸收部分光能量，导致入射光强减弱。干涉条纹的亮度与光强成正比，因此从目镜中会观察到干涉条纹的亮度变暗，故C正确。双缝干涉条纹间距公式为Δx=λ，若遮光筒内充满折射率较大的透明介质，光的波长会变为λ'=，所以波长减小。由公式可知，波长λ减小会导致条纹间距Δx减小，即干涉条纹变密集，故D正确。
(2)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，要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转测量头即可，故选D。
(3)螺旋测微器的精确度为0.01 mm，由题图丁可知此时手轮上的示数为15 mm+32.5×0.01 mm=15.325 mm;相邻条纹间距Δx= mm=2.598 6 mm，根据双缝干涉条纹间距公式为Δx=λ，解得λ=Δx·=×10-6 m≈6.5×10-7 m。
(4)若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则波长λ减小，由Δx=λ可知，相邻亮条纹中心间距减小。
12.(6分)利用光传感器可以分析光的衍射和干涉现象。实验装置如图甲所示，包括激光光源、缝板(单缝、双缝)和光屏(光传感器)。光照信息经计算机处理后，能直观显示出传感器上各点的光照强度，据此可分析条纹特征。
(1)保持装置的位置和双缝不变，分别测得红光和蓝光的衍射和干涉结果，以下为光屏相同区域内的光强分布图像，其中蓝光的衍射图像是A。
A　B　C　D
(2)(多选)关于该实验，下列描述正确的是AB。
A.该实验用激光作为光源主要是因为其相干性好
B.光强分布图像中的波峰位置为亮条纹中心
C.单缝越窄，衍射光强分布图像中央峰值越高
D.光源靠近双缝时，相同区域内观察到的波峰变多
(3)某次双缝干涉实验的光强分布图像如图乙所示，已知双缝到屏的距离为1.2 m，双缝的间距为0.2 mm，则所用激光的波长为667 nm(结果保留三位有效数字)。
解析：(1)单缝衍射条纹不等间距，即为中央宽、两边窄的明暗相间的条纹，单缝越窄、波长越长，条纹越宽，由于蓝光的波长小，则条纹宽度窄，故选A。
(2)该实验用激光作为光源主要是因为其相干性好，故A正确;光强分布图像中的波峰位置为亮条纹中心，故B正确;单缝越窄，衍射现象越明显，条纹越宽，光强分布越分散，导致光强分布图像中央峰值越低，故C错误;光源靠近双缝时，干涉图像条纹间距不变，相同区域内观察到的波峰个数不变，故D错误。
(3)由题图乙可知，干涉图像条纹间距Δx= mm=4 mm，由公式Δx=λ可得，所用激光的波长为λ== m≈6.67×10-7 m=667 nm。
三、计算题(本题共3小题,共38分)
13.(10分)如图所示，光源S发出波长为λ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。已知光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a=0.2 mm和l=800 cm，测得5条连续亮条纹间距为x=6 cm。求:
(1)相邻两亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式(用字母a、l、λ表示);
(2)该光的波长λ的大小。
答案：(1)Δx=　(2)750 nm
解析：(1)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光源，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以S、S'光源之间的距离为d=2a，光源S到光屏的距离可以看作双缝到光屏的距离，为l，根据双缝干涉的相邻亮(或暗)条纹之间的距离公式Δx=，又因为d=2a，则相邻两亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式Δx=。
(2)5条连续亮条纹间距为x=6 cm，因为5条亮条纹间有4个间距，相邻亮条纹间距Δx=1.5 cm=0.015 m，代入公式Δx=，解得λ=750 nm。
14.(12分)如图，长方形景观水池侧壁底部P点有一发出某种单色光的LED点光源，该光源发出的光在水面形成一个半径为r的半圆亮斑，P点在A点正下方，AP长为r，水池宽AB长度为r，光在真空中传播速度为c，求:
(1)水对该单色光的折射率;
(2)该单色光从P点沿直线传播到B点所用的时间。
答案：(1)　(2)
解析：(1)设光在水面刚好发生全反射的临界角为C，则有sin C=，根据题意及几何关系有sin C==，联立解得水对该单色光的折射率为n=。
(2)光从P点传播到B点的路程为s===r，光在水中传播的速度为v==c，则该单色光从P点沿直线传播到B点的时间为t==。
15.(16分)如图，三角形ABC为直角三角形玻璃砖的截面，∠A=30°，∠B=90°，BC边长为L，D为AC边的中点，让一束单色光斜射到D点，改变入射方向，使折射光刚好照射到B点，测出这时入射光与AC边的夹角为θ，已知光在真空中传播速率为c，求:
(1)玻璃砖对该单色光的折射率n;
(2)该单色光从D点传播到B点所用的时间t。
答案：(1)2cos θ　(2)
解析：(1)画出光路图如图所示，由图中的几何关系可得β=30°，lDB=L，折射率n===2cos θ。
(2)该单色光从D点传播到B点所用的时间t=，n=，把(1)问中的折射率代入可解得t=。(共71张PPT)
第四章　光
章末总结
知识体系 构建
1
目录
三年真题 集训
2
第四章素养达标
3
知识体系 构建
三年真题 集训
1.(2025·广东卷)如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜,出射光相对于入射光的偏转角为β,该折射率为 (　　)
A. B.
C. D.
A
考向一 光的折射　全反射
解析：光路图如图所示，
则由折射定律可得n=，故选A。
2.(2025·湖南卷)如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是(　 　)
A.入射角θ小于45°
B.该介质折射率大于
C.增大入射角，该单色光在上可能发生全反射
D.减小入射角，该单色光在上可能发生全反射
D
解析：根据题意，画出光路图，如图甲所示，
由几何关系可知，折射角为45°，
则由折射定律有n== θ>1，
则有sin θ>，n<，解得θ>45°，故A、B错误;
根据题意，由sin C=，可知sin C>，即C>45°，
增大入射角，光路图如图乙所示，
由几何关系可知，光在上的入射角小于45°，
则该单色光在上不可能发生全反射，故C错误;
减小入射角，光路图如图丙所示，
由几何关系可知，光在上的入射角大于45°，
可能大于临界角，则该单色光在上可能发生全反射，
故D正确。
3.(多选)(2025·四川卷)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ<45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则 (　 　)
A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃
B.若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°
C.若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°
D.若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
CD
解析：因为1.4<，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据sin C=，可知sin C>，即C>45°，根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为θ<45°0.5=sin 30°，故C>30°，故此时不会发生全反射，故B错误;若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为
sin C=，即C=30°，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于或等于30°，
即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于或等于60°，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为70°，故C正确;若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。
4.(2025·广西卷)如图扇形的材料，折射率大于，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传播，光线1传到圆弧AC的中点B。光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况(　 　)
A.1不全反射，2全反射
B.都不全反射
C.都全反射
D.1全反射，2不全反射
C
解析：由n>可得临界角sin C=<=，即C<45°，因射到B点的光线的入射角为α==67.5°>C，可知光线1会发生全反射;因射到C点偏上的光线的入射角为β>45°>C，可知光线2会发生全反射。故选C。
5.(2025·河北卷节选)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。
答案：60°
解析：光在玻璃丝内发生全反射的最小入射角满足sin C=，可得C=60°。
6.(2024·黑吉辽卷)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是 (　 　)
A.换用更粗的头发丝
B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离
D.减小光源与纸板的距离
A
考向二 　光的干涉
解析：由双缝干涉条纹间距Δx=λ可知:换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小，故A正确;换用红色激光照射双缝，波长变长，则相邻两条亮条纹中心间距Δx变大，故B错误;增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮条纹中心间距Δx变大，故C错误;减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮条纹中心间距Δx，故D错误。
7.(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是 (　 　)
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格，滚珠c不合格
D.滚珠b不合格，滚珠c合格
C
解析：b与a位于同一条干涉条纹上，说明两处空气膜的厚度相同，则滚珠b与标准滚珠a直径相等，所以合格;c与a位于不同干涉条纹上，说明两处空气膜的厚度不同，则滚珠c与标准滚珠a直径不相等，所以不合格。故选C。
8.(2025·山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称，光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO'轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1、P2透振方向平行。保持P1不动，将P2绕OO'轴转动90°的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是 (　 　)
A.条纹间距不变，亮度减小
B.条纹间距增大，亮度不变
C.条纹间距减小，亮度减小
D.条纹间距不变，亮度增大
A
解析：根据干涉条纹间距公式Δx=λ可知，当P2旋转时，l、d、λ均不变，故条纹间距不变;随着P2的旋转，透过P2的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小。故选A。
9.(2025·重庆卷)杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏的距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在光屏上出现了如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮条纹中心位置并测出其间距为a，则 (　 　)
A.相邻两亮条纹间距为
B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为λ
D.双缝之间的距离为λ
C
解析：根据题意，由题图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx=，故A、B错误;由公式Δx=λ可得，双缝之间的距离为d==，故C正确，D错误。
10.(多选)(2025·陕晋青宁卷)在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5 mm，双缝到屏的距离为500 mm，则屏上 (　 　)
A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
BC
解析：蓝光与红光频率不等，不能发生稳定干涉形成条纹，故A错误;根据相邻干涉条纹间距公式Δx=λ，由于蓝光的波长较短，故蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小，故B正确;蓝光的相邻干涉条纹间距为Δx1=4.4×10-4 m，红光的相邻干涉条纹间距为Δx2=6.6×10-4 m，要使蓝光和红光亮条纹中心重叠，可知Δx1·m=Δx2·n，m=0，1，2，…，n=0，1，2，…，可知当Δx1·m=Δx2·n=1.32 mm时，满足条件;当Δx1·m=Δx2·n=1.98 mm，不满足条件，故C正确，D错误。
11.(多选)(2024·广西卷)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源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，单色光波长为λ。下列说法正确的是 (　 　)
A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时
单色光的波长变为nλ
D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为λ
AD
解析：根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知Δx=λ=λ，故A正确，B错误;若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据λf=c，v=λ1f=，其中c为在真空中的光速，则λ1=，故C错误;若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，根据条纹间距公式有Δx=λ2，可得λ2=，结合C选项的分析可知λ2==，所以n1=λ，故D正确。
12.(2024·江苏卷)用观看立体电影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗，旋转手机屏幕90°后，透过两镜片的图片 (　 　)
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
D
考向三 　光的衍射　偏振　激光
解析：观看立体电影的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，手机屏幕旋转90°后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，通过左镜片看到的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此通过右边镜片看到的图片亮度变亮。故选D。
第四章素养达标
一、选择题(本题共10小题,共46分。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,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.有关光学原理，下列说法正确的是(　 　)
A.彩虹形成原因是光的色散
B.立体电影与全息照相的光学原理一致
C.照相机增透膜的厚度最小值是该光在真空中波长的
D.双缝干涉观测到的暗条纹，是因为该点到双缝的路程差是波长的奇数倍
A
解析：彩虹的形成是由于太阳光进入水滴后发生折射，不同波长的光折射率不同，折射角不同从而分解为各种单色光，这种现象称为色散，A正确;立体电影通常利用偏振光或双目视差创造立体效果，而全息照相基于干涉和衍射原理记录光波相位和振幅信息，两者原理不同，B错误;增透膜利用薄膜干涉原理，厚度最小值应满足d=(其中λ为光在真空中的波长，n为膜的折射率)，选项中未考虑折射率n，C错误;双缝干涉中，暗条纹出现在路程差Δx=(2n+1)·(半波长的奇数倍)处，而“波长的奇数倍” 对应亮条纹，D错误。
2.如图所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光，并从玻璃砖下表面B、C点射出。则下列说法正确的是 (　 　)
A.在真空中，a光的波长大于b光
B.a光的频率小于b光
C.在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光
D.若增大入射角θ，则单色光a可能会在MN界面发生全反射
C
解析：由题图可知，a光和b光的入射角相同，a光的折射角ra小于b光的折射角rb，根据折射定律有n=，可知na>nb，故a光的频率大于b光，即νa>νb，在真空中，根据c=λν，可知λa<λb，故A、B错误;在玻璃砖中，根据v=，由na>nb，可知a光的传播速度小于b光，故C正确;发生全反射需要两个条件:①光从光密介质射入光疏介质;②入射角大于等于全反射临界角，而单色光a在MN界面是由光疏介质射向光密介质，因此不可能发生全反射，故D错误。
3.如图所示，某半圆柱状介质的横截面为ABC(AC为直径，B是半圆弧ABC的中点)。真空中一束单色光从AC边的A点射入介质，入射角为θ=60°，折射光直接由B点射出(不考虑光的多次反射)。则该介质的折射率为 (　 　)
A.　　 B.　　C.　　 D.
C
解析：根据题意，画出光路图如图所示，由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律得n==，故选C。
4.下列说法正确的是 (　 　)
A.图①中的泊松亮斑是由于光的偏振引起的
B.图②S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，要使A处水也能发生振动，则波源S的频率应该变大
C.图③是一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)图，由此判断出该单摆摆长约为1 m
D.图④救护车向右运动的过程中，A、B两人听到笛声的频率为fB>fA
C
解析：题图①中的泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误;题图②中，要使A处水也能发生振动，要求波要发生衍射，由波长越长，越容易衍射，根据λ=可知，v相同，频率f越大，波长越短，波越不容易发生衍射，因此要使A处水也能发生振动，则波源S的频率应该变小，故B错误;由题图③可知，单摆的振动周期T==2 s，结合T=2π，解得l=≈1 m，故C正确;题图④救护车向右运动的过程中，根据多普勒效应可知，A听到笛声的频率变高，B听到笛声的频率变低，即fA>fB，故D错误。
5.某实验小组成员根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间，材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是 (　 　)
A.干涉条纹由玻璃的上表面和材料Ⅱ的上表面反射光叠加形成
B.仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料Ⅱ膨胀程度大
C.仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向右移动
D.材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行
B
解析：干涉条纹由上层玻璃板的下表面反射的光和经材料Ⅱ的上表面反射的光发生干涉形成的，故A错误。干涉条纹是等厚线，即空气膜厚度相同的位置。从左到右，空气膜的厚度逐渐增大，当温度升高时，若干涉条纹向右移动，说明原来某一条纹所在位置的空气膜厚度变小了，需要向右移动到原来空气膜更厚的位置，才能找到与原来厚度相同的点。空气膜厚度的减小，意味着材料Ⅱ的膨胀量大于材料Ⅰ的膨胀量(因为空气膜厚度等于材料Ⅰ的高度减去材料Ⅱ的高度)。因此，材料Ⅱ的膨胀程度更大，故B正确。换用频率更大的单色光，根据c=λf可知，光的波长λ会变小，根据暗条纹(或亮条纹)的位置条件2d=kλ，
对于同一级次的条纹(k值相同)，其对应的空气膜厚度d会变小。由于空气膜厚度从左到右是增大的，所以要找到更薄的位置，条纹需要向左移动，故C错误。要观察到干涉条纹，要求空气膜的厚度发生连续变化，即形成一个劈形膜。如果材料Ⅱ的上表面与上层玻璃的下表面平行，则空气膜厚度处处相等，在单色光垂直照射下，不会出现明暗相间的干涉条纹，故D错误。
6.如图所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a'画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将 (　 　)
A.偏大
B.偏小
C.不变
D.无法确定
A
解析：在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a'画到题图所示的虚线位置，而在作光路图时仍将入射点画在界面上，实际光线如图中带箭头的实线所示，作图光线如图中带箭头的虚线所示，由图可知作图光线导致折射角偏小，故所测得的折射率将偏大，故选A。
7.双缝干涉实验装置的截面图如图所示，线光源S到双缝S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点，光源S发出波长为λ的红色激光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，玻璃片厚度为4λ，玻璃对该波长的光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。下列说法正确的是 (　 　)
A.由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差Δt=
B.O点出现亮条纹
C.若换成波长更短的绿光，O点一定为亮条纹
D.若光屏向左移动少许，则光屏上条纹间距变大
B
解析：玻璃对该波长的光的折射率为1.5，则光在该玻璃中的传播速度为v==c，设光由S1到O点的时间为t1，由S2到O点的时间为t2，由题意可知S1到O点的距离等于S2到O点的距离，将其设为L，则有t1=+，t2=，光传播的时间差为Δt=t1-t2，代入可得Δt=，路程差为Δx=cΔt=2λ，两束光在O点得到加强，出现亮条纹，故A错误，B正确;换用绿光后Δx'=2λ=2λ'，其中2不一定为整数，所以O点不一定为亮条纹，故C错误;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，光屏向左移动则l变小，光屏上条纹间距变小，故D错误。
8.日晕是由于太阳光穿过云层中小冰晶时发生折射或反射形成的光学现象，如图所示为平面内一束太阳光射到正六边形冰晶截面的光路图，a、b为其中的两种不同单色光。不考虑多次反射和折射，则 (　 　)
A.冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率
B.a光的波长小于b光的波长
C.射出冰晶时a光和b光都有可能发生全反射
D.射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显
BD
解析：由题图可知太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度较大，可知冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误;由于冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，根据λ=可知，a光的波长小于b光的波长，故B正确;由题图可知射出冰晶时a光的入射角等于射入时的折射角，可知a光射出冰晶时不可能发生全反射，故C错误;由于a光的波长小于b光的波长，所以射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显，故D正确。
9.为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜(如图甲)。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，真空中波长为λ的单色光垂直增透膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d，增透膜对该单色光的折射率为n，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是 (　　)
A.该单色光由空气进入增透膜，波长变短
B.该单色光通过增透膜的时间为(不考虑光的反射)
C.增透膜的最小厚度为
D.增透膜的最小厚度为
AC
解析：光在增透膜中的波长为λ'=，因为n>1，所以该单色光由空气进入增透膜，波长变短，A正确;光通过增透膜的时间为t=，光在增透膜中的速度为v=，解得t=，B错误;增透膜是膜前后反射光叠加减弱，路程差为2d=(2n-1)(n=1，2，3，…)，解得厚度d的最小值为d=，C正确，D错误。
10.雨后彩虹是由阳光进入水滴，折射后在水滴的背面反射，再次折射后离开水滴形成的。如图是彩虹形成的示意图，一束由a、b两单色光组成的复色光L由左侧射入水滴，a、b是复色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。下列关于a光与b光的说法正确的是 (　　　)
A.水滴对a光的折射率大
B.用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，b光相邻的亮
条纹间距小
C.若a、b光以相同的入射角由同一介质射向空气，其临界角
CaD.a、b光由空气折射入水滴后波长不变
AC
解析：由题图可知，b光的折射角大于a光的折射角，根据折射定律n=可知，水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确;折射率越大，波长越短，则a光波长比b光的波长短，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知，用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故B错误;因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据公式sin C=可知，a光的临界角小于b光的临界角，即Ca二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.(10分)(1)(多选)如图甲所示，在托马斯·杨双缝干涉实验中，调整仪器，从目镜中观察到纵向分布的干涉条纹，则下列说法正确的是ACD。
A.若单缝和双缝不平行，在屏上将不会产生干涉条纹
B.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到横向分布的干涉条纹
C.若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到干涉条纹的亮度变暗
D.若在遮光筒内充满折射率较大的透明介
质，从目镜中将观察到干涉条纹变密集
ACD
解析：(1)单缝的作用是产生线光源，双缝必须与单缝平行，才能保证双缝获得相干的线光源。若单缝和双缝不平行，双缝无法形成相干光源，屏上不会产生干涉条纹，故A正确。双缝干涉条纹的分布方向由双缝的方向决定(双缝为竖直方向，条纹为竖直分布)。在单缝前插入水平偏振片，仅改变光的偏振态，不会改变双缝干涉条纹的方向，因此不会观察到横向(水平)分布的干涉条纹，故B错误。在单缝前插入透振方向水平的偏振片，会吸收部分光能量，导致入射光强减弱。干涉条纹的亮度与光强成正比，因此从目镜中会观察到干涉条纹的亮度变暗，故C正确。双缝干涉条纹间距公式为Δx=λ，若遮光筒内充满折射率较大的透明介质，光的波长会变为λ'=，所以波长减小。由公式可知，波长λ减小会导致条纹间距Δx减小，即干涉条纹变密集，故D正确。
(2)如图乙所示，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D　。
A.仅旋转双缝
B.仅旋转单缝
C.仅前后移动凸透镜
D.仅旋转测量头
解析：(2)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，要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转测量头即可，故选D。
D
(3)实验中已知双缝间的距离d=0.4 mm，双缝到光屏的距离l=1.6 m，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度:先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图丙所示，为2.332 mm;然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示
数如图丁所示，为15.325 mm，则这种单色光
的波长为6.5×10-7 m(结果保留两位有效数字)。
15.325
6.5×10-7
解析：(3)螺旋测微器的精确度为0.01 mm，由题图丁可知此时手轮上的示数为15 mm+32.5×0.01 mm=15.325 mm;相邻条纹间距Δx= mm=2.598 6 mm，根据双缝干涉条纹间距公式为Δx=λ，解得λ=Δx·=×10-6 m≈6.5×10-7 m。
(4)上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距减小(选填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：(4)若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则波长λ减小，由Δx=λ可知，相邻亮条纹中心间距减小。
减小
12.(6分)利用光传感器可以分析光的衍射和干涉现象。实验装置如图甲所示，包括激光光源、缝板(单缝、双缝)和光屏(光传感器)。光照信息经计算机处理后，能直观显示出传感器上各点的光照强度，据此可分析条纹特征。
(1)保持装置的位置和双缝不变，分别测得红光和蓝光的衍射和干涉结果，以下为光屏相同区域内的光强分布图像，其中蓝光的衍射图像是A。
A
解析：(1)单缝衍射条纹不等间距，即为中央宽、两边窄的明暗相间的条纹，单缝越窄、波长越长，条纹越宽，由于蓝光的波长小，则条纹宽度窄，故选A。
(2)(多选)关于该实验，下列描述正确的是AB。
A.该实验用激光作为光源主要是因为其相干性好
B.光强分布图像中的波峰位置为亮条纹中心
C.单缝越窄，衍射光强分布图像中央峰值越高
D.光源靠近双缝时，相同区域内观察到的波峰变多
解析：(2)该实验用激光作为光源主要是因为其相干性好，故A正确;光强分布图像中的波峰位置为亮条纹中心，故B正确;单缝越窄，衍射现象越明显，条纹越宽，光强分布越分散，导致光强分布图像中央峰值越低，故C错误;光源靠近双缝时，干涉图像条纹间距不变，相同区域内观察到的波峰个数不变，故D错误。
AB
(3)某次双缝干涉实验的光强分布图像如图乙所示，已知双缝到屏的距离为1.2 m，双缝的间距为0.2 mm，则所用激光的波长为667 nm(结果保留三位有效数字)。
解析：(3)由题图乙可知，干涉图像条纹间距Δx= mm=4 mm，由公式Δx=λ可得，所用激光的波长为λ== m≈6.67×10-7 m=667 nm。

667
三、计算题(本题共3小题,共38分)
13.(10分)如图所示，光源S发出波长为λ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。已知光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a=0.2 mm和l=800 cm，测得5条连续亮条纹间距为x=6 cm。求:
(1)相邻两亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式(用字母a、l、λ表示);
答案：(1)Δx=　
解析：(1)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光源，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以S、S'光源之间的距离为d=2a，光源S到光屏的距离可以看作双缝到光屏的距离，为l，根据双缝干涉的相邻亮(或暗)条纹之间的距离公式Δx=，又因为d=2a，则相邻两亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式Δx=。
(2)该光的波长λ的大小。
答案：(2)750 nm
解析：(2)5条连续亮条纹间距为x=6 cm，因为5条亮条纹间有4个间距，相邻亮条纹间距Δx=1.5 cm=0.015 m，代入公式Δx=，解得λ=750 nm。
14.(12分)如图，长方形景观水池侧壁底部P点有一发出某种单色光的LED点光源，该光源发出的光在水面形成一个半径为r的半圆亮斑，P点在A点正下方，AP长为r，水池宽AB长度为r，光在真空中传播速度为c，求:
(1)水对该单色光的折射率;
答案：(1)　
解析：(1)设光在水面刚好发生全反射的临界角为C，则有sin C=，根据题意及几何关系有sin C==，联立解得水对该单色光的折射率为n=。
(2)该单色光从P点沿直线传播到B点所用的时间。
答案：(2)
解析：(2)光从P点传播到B点的路程为s===r，光在水中传播的速度为v==c，则该单色光从P点沿直线传播到B点的时间为t==。
15.(16分)如图，三角形ABC为直角三角形玻璃砖的截面，∠A=30°，∠B=90°，BC边长为L，D为AC边的中点，让一束单色光斜射到D点，改变入射方向，使折射光刚好照射到B点，测出这时入射光与AC边的夹角为θ，已知光在真空中传播速率为c，求:
(1)玻璃砖对该单色光的折射率n;
答案：(1)2cos θ　
解析：(1)画出光路图如图所示，
由图中的几何关系可得β=30°，lDB=L，
折射率n===2cos θ。
(2)该单色光从D点传播到B点所用的时间t。
答案：(2)
解析：(2)该单色光从D点传播到B点所用的时间t=，n=，把(1)问中的折射率代入可解得t=。
本课结束

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