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(共37张PPT)
考向2　光的干涉
研透真题·破题有方
(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图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　　　　;?
A.将单缝向双缝靠近　　　　　B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=　　　　;?
(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300
mm,测得屏与双缝间的距离为
1.20
m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56
mm。则所测单色光的波长为　　　　nm(结果保留3位有效数字)。
【解析】
(1)选B。Δx=
,因Δx越小,目镜中观察到的条纹数越多,
将单缝向双缝靠近,对条纹个数无影响,A错误;如l减小,则条纹个数增多,
B正确,C错误;若d减小,则条纹个数减少,D错误。
(2)相邻两条暗条纹之间的距离是Δx0=
,
由公式得Δx0=
λ,所以λ=
。
(3)把各数据代入波长公式,有:
λ=
m=6.30×10-7
m=630
nm。
答案:(1)B　(2)
　
(3)630
【真题解码】
(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点
陷阱1:对目镜中条纹个数增加的原因分析不清
首先要把握目镜视野宽度一定这个基本条件,在这个基础上再分析增加条纹个
数的方法
陷阱2:计算波长时忽略了题中给定的不是相邻条纹的间距
公式Δx=
λ中Δx的意义是相邻条纹间距。
陷阱3:对有效数字和单位换算理解不到位
有效数字是从左边第一个不是0的数开始算的,要跟小数点后几位区分开;
1
nm=10-9
m。
必备知能·融会贯通
【核心必备】
光的干涉与衍射的比较
内容
干涉
衍射
现象
在光重叠区域出现加强或减弱的现象
光绕过障碍物偏离直线传播的现象
产生条件
两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同
障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长小得多
典型实验
杨氏双缝干涉实验
单缝衍射(圆孔衍射、不透明小圆盘衍射、泊松亮斑)
内容
干涉
衍射
图样特点
中央亮纹,两边等间距分布的明暗相间条纹,各条纹亮度基本相同
中央最宽最亮,两边不等间距分布的明暗相间条纹。中央条纹最亮、两边变暗
应用
检查平面,增透膜
测定波长(光栅)
共同点
都是波特有的现象,都是波叠加的结果;干涉中有衍射,衍射中有干涉;都有明暗相间的条纹
【考场秘技】
稳定干涉条件与特点
1.两列光波发生稳定干涉现象时,光的频率相等,相位差恒定,干涉条纹间距
Δx=
λ。
2.干涉图样中,实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线处为振动加强
点;实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱点,振动加强点有时位移也为零,
只是振幅为两列波的振幅之和,显得振动剧烈。
1.(衍射现象)抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则下列描述正确的是
(　　)
①这是利用光的干涉现象
②这是利用光的衍射现象
③如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了
④如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了
A.①③　　B.②④　　C.①④　　D.②③
多维猜押·制霸考场
B　上述现象符合光的衍射产生的条件,故②正确,①错误;由衍射产生的条件,可知丝越细,即障碍物尺寸越小,衍射条纹越宽,衍射现象越明显,故④正确,③错误。
2.(干涉条纹)(多选)把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上,让单色光从上方射入,俯视可以观察到明暗相间的同心圆环,如图所示。为了使同一级圆环的半径变大,则应(　　)
A.将凸透镜的曲率半径变大
B.将凸透镜的曲率半径变小
C.改用波长更长的单色光照射
D.改用波长更短的单色光照射
A、C　牛顿环的形成是利用空气薄膜干涉原理,为了使同一级圆环半径变大,可以将凸透镜的曲率半径变大,或改用波长更长的单色光照射,故选A、C。
3.(利用干涉测量波长)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下,小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ,在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605
mm,现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径,如图2所示,细丝Ⅱ的直径为　　　　mm。图1中的　　　　(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。?
(2)小明同学在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示,白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为D,则条纹间距Δx=　　　　　。随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上　　　　　(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。?
【解析】(1)螺旋测微器的读数为:d=0.5
mm+49.9×0.01
mm=0.999
mm;当细丝
的直径越大时,衍射现象越不明显,由读数可知,细丝Ⅱ的直径大,由题目中图1
可知,a图的衍射条纹间距较窄,因此图a是细丝Ⅱ的衍射图样;
(2)由实验图可知,平面镜对单缝成像,相当于双缝,间距为2h,因此条纹间距
Δx=
λ=
λ,随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,
形成双缝结构,不能观察到干涉条纹,原因是不满足干涉条件:频率相同。
答案:(1)0.999(或1.000)　a　(2)
λ　不能
【提分组越过重本线】
1.(多选)在水面下同一深处有两个点光源P、Q,能发出不同颜色的光。当它们发光时,在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光,以下说法正确的是(　　)
A.P光的频率小于Q光
B.P光在水中的传播速度小于Q光
C.让P光和Q光通过同一单缝装置,P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度
D.让P光和Q光通过同一双缝干涉装置,P光的相邻条纹间距小于Q光
高考猜押竞技场
A、C　由题意可知:P光照亮的水面区域大于Q光,则P光的临界角大于Q,由临界
角公式sinC=
知,P光的折射率小于Q光的折射率,那么P光在水中的速度大于Q
光,P光的频率小于Q光,故A正确,B错误;P光的折射率小于Q光的折射率,则P光的
波长大于Q光的波长,P光的衍射现象比较显著,则P光的中心条纹宽度大于Q光的
中心条纹宽度,故C正确;P光的折射率小于Q光的折射率,P光的波长大于Q光的波
长,而干涉条纹的间距与波长成正比,则让P光和Q光通过同一双缝干涉装置,P光
的相邻条纹间距大于Q光,故D错。
2.(多选)下列说法正确的是
(　　)
A.肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉现象
B.在双缝干涉实验中,同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距更小
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响
D.X射线比无线电波更容易发生衍射现象
A、C　肥皂泡呈现彩色是光通过前面、后面反射回来的光发生干涉现象的结果,
故A符合题意。在双缝干涉实验中,设条纹间距为Δx,双缝到光屏距离为l,波长
为λ,则Δx=
λ,红光比紫光波长长,所以同等条件下用红光做实验比用紫光
做实验得到的条纹间距大,故B不符合题意。拍摄玻璃橱窗内的物品时,反射光
的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同,所以在镜头前加一个偏振
片可以减弱玻璃表面反射光的影响,C项符合题意。波长越长越容易发生衍射现
象,而X射线比无线电波波长短,不容易发生衍射现象,故D不符合题意。
3.如图1所示,某种油量计是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成的,每个薄片的形状如图2所示,其底部为等腰直角三角形,薄片的长度不等。把这一油量计固定在油箱内,通过观察窗口可以清晰看到油量计的上表面有一条明暗分界线,从而可知油箱内剩余油的多少。已知塑料的折射率为
n,当油箱中有半箱油时,油量计的上表面
(　　)
A.左明右暗,且n>
B.左明右暗,且n<
C.左暗右明,且n>
D.左暗右明,且n<
A　在右侧,塑料薄片插入油中,由于油的折射率大于塑料的折射率,光线在塑料
和油的界面处发生折射进入油中,人看起来是暗的;而左侧塑料的折射率又大于
空气的折射率,光线在塑料和空气的界面处发生全反射,返回油量计的上表面并
射出,故人看起来是明亮的。所以是左明右暗。要使光线在塑料和空气的界面
处发生全反射,临界角必须满足C<45°,根据临界角公式sinC=
,
解得n=
,即n>
,选项A正确,B、C、D错误。
4.如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片,湖水清澈见底,近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚,而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影,水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是(　　)
A.远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了全反射
B.光线由水射入空气,光的波速变大,波长变小
C.远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,可能发生了全反射,所以看不见
D.近处水面下景物的光线到水面处,入射角较小,反射光强而折射光弱,因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中
C　远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了反射,但不是全反射,因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生,故A错误。光线由水射入空气,光的波速变大,频率不变,由波速公式v=λf知波长变大,故B错误。远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射,光线不能射出水面,因而看不见,故C正确。近处水面下景物的光线到水面处,入射角越小,反射光越弱而折射光越强,射出水面而进入人眼睛中的能量越少,故D错误,故选C。
5.每年夏季,我国多地会出现日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射形成的。如图所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图,a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是
(　　)
A.在冰晶中,b光的传播速度小
B.通过同一装置发生双缝干涉,b光的相邻条纹间距大
C.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角小
D.照射同一光电管时,a光使其逸出的光电子最大初动能大
A　由题图看出,太阳光射入六角形冰晶时,a光的偏折角大于b光的偏折角,由折
射定律得知,六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率,由v=
知b光的传
播速度小,故A正确;a光的折射率小于b光的折射率,a光的频率小于b光的频率,
所以a光的波长大于b光的波长,根据Δx=
λ,a光相邻条纹间距大,故B错误;由
临界角公式sinC=
,a光的折射率小,a光的临界角大,故C错误;光电子的最大初
动能随入射光频率的增大而增大,a光的频率小,所以a光逸出的光电子的最大初
动能小,故D错误。
6.如图所示,一束平行单色光从空气垂直入射到等腰三棱镜的AB面上,AB和AC边
长相等,顶角为θ=30°,底边BC长为L,这种单色光在三棱镜中的折射率为n=
,
在三棱镜右侧有一足够大的竖直光屏垂直于BC放置,光屏到C点的水平距离为
3L。求光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离。(tan15°=2-
,结果可以
带根号)
【解析】根据全反射条件得全反射临界角C=45°
光线射入三棱镜后,在AC边的入射角为30°,不会发生全反射。
设射出AC边时的出射角为i,根据折射定律有
=n,解得i=45°
根据题意,如图所示,
射到光屏上最低点的位置在图中S1点。
由几何关系可知,∠OCS1=30°
故OS1=3Ltan30°=
L
光线在BC边的入射角为75°,大于全反射临界角45°,会发生全反射
由题意可知,BC边全反射的光线中从B点反射到光屏上最高点的位置在图中S2点,
如图所示。由几何关系可知,∠OBS2=15°
故OS2=4Ltan15°=(8-4
)L
所以,光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离为
s=OS1+OS2=(8-3
)L
答案:(8-3
)L
【搏分组冲击双一流】
7.(多选)如图所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光(　　)
A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小
B.从a点射出的为红光,从b点射出的为蓝光
C.从a、b两点射出的单色光不平行
D.从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC
B、D　由玻璃对蓝光的折射率较大可知A选项错误;由偏折程度可知B选项正确;对于C、D两选项,我们应首先明白,题设给出的两个三棱镜形成一个物理模型——平行玻璃砖(不改变光的方向,只使光线发生侧移)。即略去侧移因素,整体来看,仍是一块平行玻璃砖,AB∥BA。所以出射光线仍与入射光线平行。因此,C错误,D正确。
8.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射,经
折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵
循的规律与光的折射规律类似,可表述为
(式中θ1是入射角,θ2是折
射角,v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反
射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距
离是d,入射角是i,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度
h为(　　)
D　如图所示,根据光的折射定律有
,
由几何关系知sinθ=
,
以上两式联立可解得h=
,故选项D正确。
9.内径为r,外径为
r
的透明介质半球壳折射率n=2,如图为其截面示意图,真
空中光速为c。
(1)将点光源放在球心O处,求光射出球壳的时间;
(2)将光源移至O点正上方内壳上的P点,使其发出的光射向球壳外,求透明球壳
外表面发光区域在截面上形成的弧长。
【解析】(1)光线从O点沿直线射出球壳
光在空气中传播的时间t1=
光在介质中传播的时间t2=
光在介质中传播的速度满足n=
所以t=
(2)光由介质射向空气,临界角满足sinC=
解得C=30°
如图,由正弦定理有
解得∠APO=135°
则α=15°=
透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长
s=2α·
r=
答案:(1)
　
(2)考向2　光
的
干
涉
(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图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　　　　;?
A.将单缝向双缝靠近　　　　　　　　　　　　B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=　　　　;?
(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300
mm,测得屏与双缝间的距离为1.20
m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56
mm。则所测单色光的波长为
　　　　nm(结果保留3位有效数字)。?
(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点
陷阱1:对目镜中条纹个数增加的原因分析不清
首先要把握目镜视野宽度一定这个基本条件,在这个基础上再分析增加条纹个数的方法
陷阱2:计算波长时忽略了题中给定的不是相邻条纹的间距
公式Δx=λ中Δx的意义是相邻条纹间距。
陷阱3:对有效数字和单位换算理解不到位
有效数字是从左边第一个不是0的数开始算的,要跟小数点后几位区分开;
1
nm=10-9
m。
光的干涉与衍射的比较
内容
干涉
衍射
现象
在光重叠区域出现加强或减弱的现象
光绕过障碍物偏离直线传播的现象
产生条件
两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同
障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长小得多
典型实验
杨氏双缝干涉实验
单缝衍射(圆孔衍射、不透明小圆盘衍射、泊松亮斑)
图样特点
中央亮纹,两边等间距分布的明暗相间条纹,各条纹亮度基本相同
中央最宽最亮,两边不等间距分布的明暗相间条纹。中央条纹最亮、两边变暗
应用
检查平面,增透膜
测定波长(光栅)
共同点
都是波特有的现象,都是波叠加的结果;干涉中有衍射,衍射中有干涉;都有明暗相间的条纹
稳定干涉条件与特点
1.两列光波发生稳定干涉现象时,光的频率相等,相位差恒定,干涉条纹间距
Δx=λ。
2.干涉图样中,实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线处为振动加强点;实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱点,振动加强点有时位移也为零,只是振幅为两列波的振幅之和,显得振动剧烈。
1.(衍射现象)抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则下列描述正确的是
(　　)
①这是利用光的干涉现象
②这是利用光的衍射现象
③如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了
④如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了
A.①③　　B.②④　　C.①④　　D.②③
2.(干涉条纹)(多选)把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上,让单色光从上方射入,俯视可以观察到明暗相间的同心圆环,如图所示。为了使同一级圆环的半径变大,则应(　　)
A.将凸透镜的曲率半径变大
B.将凸透镜的曲率半径变小
C.改用波长更长的单色光照射
D.改用波长更短的单色光照射
3.(利用干涉测量波长)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下,小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ,在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605
mm,现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径,如图2所示,细丝Ⅱ的直径为　　　　mm。图1中的　　　　(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。?
(2)小明同学在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示,白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为D,则条纹间距Δx=　　　　　。随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上　　　　　(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。?
1.(多选)在水面下同一深处有两个点光源P、Q,能发出不同颜色的光。当它们发光时,在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光,以下说法正确的是(　　)
A.P光的频率小于Q光
B.P光在水中的传播速度小于Q光
C.让P光和Q光通过同一单缝装置,P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度
D.让P光和Q光通过同一双缝干涉装置,P光的相邻条纹间距小于Q光
2.(多选)下列说法正确的是
(　　)
A.肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉现象
B.在双缝干涉实验中,同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距更小
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响
D.X射线比无线电波更容易发生衍射现象
3.如图1所示,某种油量计是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成的,每个薄片的形状如图2所示,其底部为等腰直角三角形,薄片的长度不等。把这一油量计固定在油箱内,通过观察窗口可以清晰看到油量计的上表面有一条明暗分界线,从而可知油箱内剩余油的多少。已知塑料的折射率为
n,当油箱中有半箱油时,油量计的上表面
(　　)
A.左明右暗,且n>
B.左明右暗,且n<
C.左暗右明,且n>
D.左暗右明,且n<
4.如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片,湖水清澈见底,近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚,而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影,水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是(　　)
A.远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了全反射
B.光线由水射入空气,光的波速变大,波长变小
C.远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,可能发生了全反射,所以看不见
D.近处水面下景物的光线到水面处,入射角较小,反射光强而折射光弱,因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中
5.每年夏季,我国多地会出现日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射形成的。如图所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图,a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是
(　　)
A.在冰晶中,b光的传播速度小
B.通过同一装置发生双缝干涉,b光的相邻条纹间距大
C.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角小
D.照射同一光电管时,a光使其逸出的光电子最大初动能大
6.如图所示,一束平行单色光从空气垂直入射到等腰三棱镜的AB面上,AB和AC边长相等,顶角为θ=30°,底边BC长为L,这种单色光在三棱镜中的折射率为n=,在三棱镜右侧有一足够大的竖直光屏垂直于BC放置,光屏到C点的水平距离为3L。求光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离。(tan15°=2-,结果可以带根号)
7.(多选)如图所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a、b两点射出的单色光,对于这两束单色光(　　)
A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小
B.从a点射出的为红光,从b点射出的为蓝光
C.从a、b两点射出的单色光不平行
D.从a、b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC
8.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为=(式中θ1是入射角,θ2是折射角,v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距离是d,入射角是i,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度h为(　　)
A.　　B.
C.
D.
9.内径为r,外径为r
的透明介质半球壳折射率n=2,如图为其截面示意图,真空中光速为c。
(1)将点光源放在球心O处,求光射出球壳的时间;
(2)将光源移至O点正上方内壳上的P点,使其发出的光射向球壳外,求透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长。
考向2
///研透真题·破题有方///
【解析】(1)选B。Δx=,因Δx越小,目镜中观察到的条纹数越多,将单缝向双缝靠近,对条纹个数无影响,A错误;如l减小,则条纹个数增多,B正确,C错误;若d减小,则条纹个数减少,D错误。
(2)相邻两条暗条纹之间的距离是Δx0=,由公式得Δx0=λ,所以λ=。
(3)把各数据代入波长公式,有:
λ=
m=6.30×10-7
m=630
nm。
答案:(1)B　(2)　(3)630
///多维猜押·制霸考场///
1.B　上述现象符合光的衍射产生的条件,故②正确,①错误;由衍射产生的条件,可知丝越细,即障碍物尺寸越小,衍射条纹越宽,衍射现象越明显,故④正确,③错误。
2.A、C　牛顿环的形成是利用空气薄膜干涉原理,为了使同一级圆环半径变大,可以将凸透镜的曲率半径变大,或改用波长更长的单色光照射,故选A、C。
3.【解析】(1)螺旋测微器的读数为:d=0.5
mm+49.9×0.01
mm=0.999
mm;当细丝的直径越大时,衍射现象越不明显,由读数可知,细丝Ⅱ的直径大,由题目中图1可知,a图的衍射条纹间距较窄,因此图a是细丝Ⅱ的衍射图样;
(2)由实验图可知,平面镜对单缝成像,相当于双缝,间距为2h,因此条纹间距Δx=λ=λ,随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,不能观察到干涉条纹,原因是不满足干涉条件:频率相同。
答案:(1)0.999(或1.000)　a　(2)λ　不能
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1.A、C　由题意可知:P光照亮的水面区域大于Q光,则P光的临界角大于Q,由临界角公式sinC=知,P光的折射率小于Q光的折射率,那么P光在水中的速度大于Q光,P光的频率小于Q光,故A正确,B错误;P光的折射率小于Q光的折射率,则P光的波长大于Q光的波长,P光的衍射现象比较显著,则P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度,故C正确;P光的折射率小于Q光的折射率,P光的波长大于Q光的波长,而干涉条纹的间距与波长成正比,则让P光和Q光通过同一双缝干涉装置,P光的相邻条纹间距大于Q光,故D错。
2.A、C　肥皂泡呈现彩色是光通过前面、后面反射回来的光发生干涉现象的结果,故A符合题意。在双缝干涉实验中,设条纹间距为Δx,双缝到光屏距离为l,波长为λ,则Δx=λ,红光比紫光波长长,所以同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距大,故B不符合题意。拍摄玻璃橱窗内的物品时,反射光的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同,所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响,C项符合题意。波长越长越容易发生衍射现象,而X射线比无线电波波长短,不容易发生衍射现象,故D不符合题意。
3.A　在右侧,塑料薄片插入油中,由于油的折射率大于塑料的折射率,光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中,人看起来是暗的;而左侧塑料的折射率又大于空气的折射率,光线在塑料和空气的界面处发生全反射,返回油量计的上表面并射出,故人看起来是明亮的。所以是左明右暗。要使光线在塑料和空气的界面处发生全反射,临界角必须满足C<45°,根据临界角公式sinC=,解得n=>=,即n>,选项A正确,B、C、D错误。
4.C　远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了反射,但不是全反射,因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生,故A错误。光线由水射入空气,光的波速变大,频率不变,由波速公式v=λf知波长变大,故B错误。远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射,光线不能射出水面,因而看不见,故C正确。近处水面下景物的光线到水面处,入射角越小,反射光越弱而折射光越强,射出水面而进入人眼睛中的能量越少,故D错误,故选C。
5.A　由题图看出,太阳光射入六角形冰晶时,a光的偏折角大于b光的偏折角,由折射定律得知,六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率,由v=知b光的传播速度小,故A正确;a光的折射率小于b光的折射率,a光的频率小于b光的频率,所以a光的波长大于b光的波长,根据Δx=λ,a光相邻条纹间距大,故B错误;由临界角公式sinC=,a光的折射率小,a光的临界角大,故C错误;光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,a光的频率小,所以a光逸出的光电子的最大初动能小,故D错误。
6.【解析】根据全反射条件得全反射临界角C=45°
光线射入三棱镜后,在AC边的入射角为30°,不会发生全反射。
设射出AC边时的出射角为i,根据折射定律有=n,解得i=45°
根据题意,如图所示,
射到光屏上最低点的位置在图中S1点。
由几何关系可知,∠OCS1=30°
故OS1=3Ltan30°=L
光线在BC边的入射角为75°,大于全反射临界角45°,会发生全反射
由题意可知,BC边全反射的光线中从B点反射到光屏上最高点的位置在图中S2点,如图所示。由几何关系可知,∠OBS2=15°
故OS2=4Ltan15°=(8-4)L
所以,光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离为
s=OS1+OS2=(8-3)L
答案:(8-3)L
7.B、D　由玻璃对蓝光的折射率较大可知A选项错误;由偏折程度可知B选项正确;对于C、D两选项,我们应首先明白,题设给出的两个三棱镜形成一个物理模型——平行玻璃砖(不改变光的方向,只使光线发生侧移)。即略去侧移因素,整体来看,仍是一块平行玻璃砖,AB∥BA。所以出射光线仍与入射光线平行。因此,C错误,D正确。
8.D　
如图所示,根据光的折射定律有==,由几何关系知sinθ=,以上两式联立可解得h=,故选项D正确。
9.【解析】(1)光线从O点沿直线射出球壳
光在空气中传播的时间t1=
光在介质中传播的时间t2=
光在介质中传播的速度满足n=
所以t=+=
(2)光由介质射向空气,临界角满足sinC=
解得C=30°
如图,由正弦定理有=
解得∠APO=135°
则α=15°=
透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长
s=2α·r=
答案:(1)　(2)

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