2019沪教版选择性必修第一册第4章光及其应用（word版含答案）

2019沪教版选择性必修第一册 第4章 光及其应用
一、单选题
1．关于电磁场和电磁波的理论下列说法中错误的是（ ）
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的
C．由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播
D．光的偏振说明电磁波是横波
2．某单色光在玻璃中的速度比水中的小，此单色光由玻璃中斜射进入水中，以下说法正确的是（　　）
A．入射角可能大于折射角
B．入射角可能等于折射角
C．玻璃的折射率大
D．水的折射率大
3．如图所示，在透明均匀介质内有一个半径为R的球状空气泡，单色平行光从左侧水平射入，其中的一束细光束在A点以入射角从介质射入气泡，射出气泡时光线方向偏转了30（不考虑多次反射的情况），则在介质中能射入气泡的平行光的面积是（　　）
A． B． C．πR2 D．
4．如图，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝83°，今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射作用，则玻璃砖的折射率为（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，电灯发出的光先后经过偏振片和，人眼在处迎着入射光方向，看不到光亮，则（　　）
A．图中光为偏振光
B．图中光为偏振光
C．以为轴将转过后，在处将看到光亮
D．以为轴将转过后，在处仍看不到光亮
6．在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现彩色条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
7．下列说法正确的是（　　）
A．全息照相主要是利用了光的偏振
B．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同
8．如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及绿光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　）
A．黄绿红紫 B．黄紫红绿 C．红紫黄绿 D．红绿黄紫
9．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是
甲：单色光通过劈尖产生产生明暗条纹
乙：单色光通过牛顿环产生明暗条纹
丙：单色光通过双缝产生明暗条纹
丁：单色光通过单缝明暗条纹
A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大
D．丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹
10．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率n＞2，则（　　）
A．可能有光线垂直于AB边射出
B．光线只能从BC边垂直射出
C．光线只能从AC边垂直射出
D．一定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出
二、多选题
11．在图中是光线在空气中和玻璃中传播的情形，其中NN'⊥MM'，∠3=∠6，则下列说法正确是（　　）
A．BO不可能是入射光线 B．OA可能是入射光线
C．空气在界面的左侧 D．折射角一定是∠1
12．下列说法正确的是(　　)
A．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
D．要有效的发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
E．光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度
13．有关光现象的应用技术，下列叙述中正确的是（　　）
A．立体电影的制作与观看是应用光的偏振现象
B．相机镜头表面镀上一层增透膜是应用光的衍射现象
C．光导纤维是应用光的干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
14．做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图像更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是
A．做单缝实验时，光强分布图如乙所示
B．做单缝实验时，光强分布图如丙所示
C．做双缝实验时，光强分布图如乙所示
D．做双缝实验时，光强分布图如丙所示
15．如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈P在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜、在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰S的像，下列说法正确的是（　　）
A．在酒精灯上撒一些食盐、目的是为了灯焰能发出的光更亮
B．实验时应观察液膜反射酒精灯的光，使我们看到灯焰的像
C．实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，来现察薄膜干涉现象
D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的
16．关于光的现象，说法正确的是______________.
A．若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大
B．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量
C．光的偏振现象说明了光是一种横波
D．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍
E．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍
17．用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.2 mm，用的是绿色滤光片，在毛玻璃屏上可以看到绿色干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
B．如果仅把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变大
C．仅把绿色滤光片换为红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了
D．如果仅改用间距为0.3 mm的双缝，相邻两个亮条纹中心的距离变大
三、实验题
18．如图所示，某同学用插针法测定玻璃砖折射率的实验。
如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_______（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
19．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
(1)以下哪些操作能够增大屏上相邻两条亮纹之间的距离________
A．将绿色滤光片换为红色滤光片 B．增大双缝之间的距离
C．增大单缝与双缝之间的距离 D．增大双缝与屏之间的距离
(2)调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹(并将其记为第一条)的中心，如图乙所示，此时手轮上的读数为___mm；转动手轮，使分划线向右侧移动到第四条亮条纹的中心位置，读出手轮上的读数，并由两次读数算出第一条亮条纹中央到第四条亮条纹中央之间的距离 a＝9.900mm，又知双缝间距 d＝0.200mm，双缝到屏的距离 l＝1.00m，则对应的光波的波长为___m。（保留三位有效数字）
四、解答题
20．一玻璃四棱柱平放在水平桌面上，底面ABCD是边长为的正方形，棱高为h=6 cm，现在下底面ABCD中心O处放一点光源，不考虑反射光，玻璃的折射率为，求上底面发光的面积．（结果可含和根号）．
21．如图所示，透明的柱形元件的横截面是半径为R的圆弧，圆心为O，以O为原点建立直角坐标系xOy．一束单色光平行于x轴射入该元件，入射点的坐标为(0，d)，单色光对此元件的折射率为
(1)当d多大时，该单色光在圆弧面上恰好发生全反射？
(2)当d→0时，求该单色光照射到x轴上的位置到圆心O的距离．（不考虑单色光经圆弧面反射后的情况．θ很小时，sinθ≈θ
22．某单色光波长为8 000
(1)用该单色光照射双缝，两个狭缝相距0.4 mm，位于离屏60 cm处，求光屏上两条相邻暗条纹间的距离是△x多少？
(2)为了某种特殊的摄影，需要镜头能很好地通过这种波长的光，可以在摄影机的镜头上镀一种膜，已知这种膜的折射率为n=,求镀膜的最小厚度d(1 ＝10－10 m)
23．如图所示，一柱形玻璃的横截面是半径为R的半圆，x轴过圆心O且与半圆的直径垂直．一单色光平行于x轴从A点射入玻璃，入射光线与x轴的距离为 ，单色光在玻璃中的折射率为 ．不考虑单色光经圆弧面的反射．光线与x轴有P、Q两个交点(未画出)，求P、Q两点间的距离．
24．利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题
(1)用图所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？
(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度
25．透过一片偏振片观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，请说说看到的现象有何不同。
26．市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片。为什么不用普通的带色玻璃而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？利用偏振眼镜可以做哪些实验，做哪些检测？
27．如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,半径为R,圆心角∠AOB=30°．一束平行于OA的单色光由OB面上D点射入介质,经OB折射后,直接射到A点,已知O、D两点间距R,光在真空中传播速度为c,求:
①介质的折射率;
②光从D点射到A点所用的时间．
28．将一个偏振片放于眼睛的前方，观察通过窗户进入室内的自然光。转动偏振片，你感觉到的明暗有没有明显的变化？
再透过偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的自然光，同时转动偏振片。你感觉到的明暗有没有明显的变化？玻璃表面、光滑桌面反射的光是偏振光吗？
透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你有什么发现？
29．用铁环粘上肥皂液，用白炽灯光照射，从反射光的方向去看，呈现如图A所示的现象，最上部是较宽的黑色条纹，其下是若干彩色条纹图. 改用单色钠黄光照射，则呈现如图B所示的现象，形成黄色和黑色相间的条纹. 已知可见光的频率为3.9×1014 Hz～7.5×1014Hz.请回答下列问题：
（1）为什么肥皂膜最上面的区域都是黑色的？并估算这一部分肥皂膜的厚度.
（2）为什么两个图形中肥皂膜上的条纹都是从上往下逐渐变窄？
30．在杨氏干涉实验中，波长为的激光射在间距为的双缝上，求距缝处光屏上所形成的干涉条纹的间距。
31．1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜. 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.
32．如图所示，一厚度的平行透明介质上表面被一个长度为4cm的遮光板AB覆盖，一束激光从遮光板的左端点A入射，入射角为60°，经透明介质底面（涂有反光膜）反射后恰好从遮光板的右端点B射出。已知真空中的光速为c，求光在透明介质中传播的速度大小。
33．2004年，中国科学院上海光学精密机械研究所在一个不到的光学平台上，在35fs（fs是一种时间单位，读作飞秒。）的超短瞬间内获得了的超强超短激光束。这一瞬时功率相当于全世界所有电网功率总量的数倍。据了解，自然界中类似的极端物理条件，只有在核爆中心、恒星内部以及黑洞边缘才能找到．在实验室中用人工手段获得这种条件，意味着人类在激光研究领域将进入一个前所未有的超强超快的境界。通过以上叙述，试计算在这35fs中所释放的激光能量是多少？
34．让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？
35．我国非常注重太阳能的开发和利用，太阳能热水器的产量和使用量均为世界第一。光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能、如图所示，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内能，这种镀膜技术的物理依据是什么？请查阅相关资料后与同学分享所得。
36．如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，双缝间距为d=2 mm，光屏到双缝的距离为l=1 m，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为5.4×10-6 m，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验。（光在真空中的速度c=3×108 m/s）
（1）若该单色光在某介质中传播时的波长为3.6×10-7 m，波速为2×108 m/s，则P点是亮条纹还是暗条纹；
（2）相邻两亮条纹的中心间距为多大。
五、填空题
37．有报道说：某厂商发明了一种“手机自生能”技术，装上特制的电池，上下左右摇晃，即可产生电能，每摇1min可通话2min.如果将手机上下摇动一次，相当于将的重物举高，每秒平均摇一次，则根据报道可知手机使用时的功率约为_______W.（g取）
38．（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是__________现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是__________现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是__________现象。
（2）凡是波都具有衍射现象，而把光看成直线传播的条件是____________；要使光产生明显的衍射，条件是________。
（3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是________。
（4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明___________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
均匀变化的电场周围产生的磁场是稳定的，选项A错误；变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的，可能是稳定的，选项B正确；由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播，选项C正确；光的偏振说明电磁波是横波，选项D正确；此题选择错误的选项，故选A.
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
某单色光在玻璃中的速度比水中的小，根据 可知，玻璃中折射率大，则玻璃中角度小，由玻璃中斜射进入水中，入射角小于折射角。故C正确ABD错误。
故选C。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
由题，入射时光路图如图1所示，
由几何知识，可得如图1内角2θ=30°，可得θ=15°，所以
当光线入射恰好发生全反射如图2所示时，
由
可得
C=45°
平行光能射入气泡的半径
可得面积
故A正确，BCD错误；
故选A。
4．A
【解析】
【详解】
如图所示
因E点为OA的中点，所以入射角
α＝30°
β＝θ＝83°
临界角
C＝180°－2α－β＝37°
OB面恰好发生全反射，则
解得
故BCD错误。
故选A。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有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，则A错误；
B．它通过A偏振片后，即变为偏振光，图中光为偏振光，则B正确；
CD．人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，说明A、B两个偏振片的透振方向是互相垂直的，以SP为轴将B转过180°后，并没有改变B的透振方向，所以在P处仍然看不到光亮；以SP为轴将B转过90°后，B点透振方向刚好与A的透振方向平行，通过偏振片A的光线也能透过偏振片B，在P处可以看到光亮，选项CD错误。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
A．白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故A错误；
B．用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B错误；
C．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错误；
D．紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，故D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．全息照相主要是利用了光的干涉，故A错误；
B．光学镜上的增透膜是利用了光的干涉，由前后两表面的反射光线，频率相同，从而进行相互叠加，所以增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的，故B错误；
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同，故D正确。
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
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a、c两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距 可以知道波长λ越大，Δx越大，故a是红光，c是黄光；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b、d是单缝衍射图样，b为紫光的单缝衍射图样，d为绿光单缝衍射图样；故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、黄光（双缝干涉）和绿光（单缝衍射）。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
AD．丁实验中，单色光通过单缝产生的明暗条纹为光的衍射条纹，其它三个均为光的干涉条纹，选项A错误，D正确；
B．牛顿环产生明暗条纹是不等距的，选项B错误；
C．根据可知，丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的波长越大，频率越小，选项C错误；
故选D.
10．D
【解析】
【详解】
因n＞2，而
sin C＝
所以
sin C<
即
C＜30°
射到AB边的入射角i＝30°，发生了全反射。此光线反射后射到AC边的入射角i＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC边上射出。同理，射到BC边上的光线，经两次全反射后垂直AC射出。
故选D。
11．CD
【解析】
【分析】
【详解】
根据光的反射定律，入射光线与法线的夹角为入射角，反射光线与法线的夹角为反射角，并且入射角等于反射角；
由图可知， ，故MM′是界面，NN′是法线，所以BO是入射光线，OC是反射光线，OA为折射光线，∠1为折射角；
因为折射角∠1小于入射角∠4，因此光线是从空气斜射入玻璃种的，故空气在界面的左侧。
故选CD。
12．BDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．摆钟偏快时，说明周期偏小，若要周期变大，则可伸长摆长进行校准，故A错误；
B．火车鸣笛向我们驶来时，间距变小，则根据多普勒效应可知，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B正确；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以以过滤橱窗玻璃的反射光，故C错误；
D．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率，故D正确；
E．光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则该光在玻璃中的折射率大，由c＝nv，可知，光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度，故E正确．
故选BDE。
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．立体电影的制作与观看是应用光的偏振现象，放映的时候是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故A正确；
B．相机镜头表面镀上一层增透膜，是利用光的干涉原理，对反射光进行振动减弱，从而导致透射光增加，故B错误；
C．光导纤维是应用光的全反射原理，故C错误；
D．激光方向集中，也就是平行度好，可用于测量月球到地球的距离，故D正确。
故选AD。
14．AD
【解析】
【详解】
双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。若做单缝实验时，光强分布图如乙所示；若做双缝实验时，光强分布图如丙所示，故BC错误、AD正确。
故选AD。
【名师点睛】
解决本题的关键掌握衍射条纹和干涉条纹的特点，单缝衍射条纹中间宽、两边窄，呈现不等间距。双缝干涉条纹等宽、等间距，但也有干涉条纹不等间距（如牛顿环）。
15．BD
【解析】
【详解】
A．在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光，所以目的是为了灯焰能发出明亮的黄光，故A错误；
B．在酒精灯的火焰上撒上一些食盐，用酒精灯的黄光照射竖直放置的液膜，液膜反射的光使我们看到灯焰的像，故B正确；
C．当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，产生干涉现象，所以实验时应在酒精灯一侧来现察薄膜干涉现象，故C错误；
D．发生薄膜干涉时，相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与入射光在膜中的波长有关，所以用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的，故D正确；
故选BD。
16．BCD
【解析】
【详解】
A．根据，光从空气射入液体中，折射率增大，则传播速度减小，故A错误；
B．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，B正确；
C．光的偏振现象说明光是一种横波，C正确；
DE．若光程差为波长λ的整数倍则出现亮纹，若光程差为半个波长λ的奇数倍则出现暗纹，故D正确E错误．
故选BCD。
17．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为干涉条纹与双缝平行，A错误。
B．根据双缝干涉时相邻两个亮（或暗）条纹中心间距公式
可知，如果仅l增大，则Δx增大，B正确；
C．仅把绿色滤光片换为红色，变大，则Δx增大，C正确；
D．如果仅改用0.3 mm的双缝，即仅d增大，则Δx减小，D错误。
故选BC。
18．大
【解析】
【详解】
[1]宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小误差，应选用宽度较大的玻璃砖来测量。
19． AD 1.180 6.60×10－7
【解析】
【详解】
（1）[1]A．根据
可知将绿色滤光片换为红色滤光片，波长变大，则相邻条纹间的间距变大，故A正确；
B．根据
可知增大双缝之间的距离d，相邻条纹间距变小，故B错误；
C．根据
可知增大单缝和双缝之间的距离，相邻条纹间距不变，故C错误；
D．根据
可知增大双缝与屏之间的距离L，则相邻条纹间距变大，故D正确。
故选AD。
（2）[2]螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为
0.01×18.0mm=0.180mm
所以最终读数为1.180mm
[3]根据
可得
20．
【解析】
【详解】
根据折射定律，有
解得临界角
则根据几何知识可求得上底面的发光面积的半径为
如图所示，可求得
所以发光面积为
代入数据解得
21．(1) (2)
【解析】
【详解】
(1)如图a所示，当光射到圆弧面上的入射角等于临界角时，刚好发生全反射，由
解得
根据几何关系；
(2)如图b所示，当光射到圆弧面上的入射角很小时，设入射角为，折射角为，由折射定律
在中，由正弦定理
当时，、很小，，
解得
所以
22．(1)1.2 mm (2) 1500
【解析】
【详解】
(1)光屏上两条相邻暗条纹间的距离是△x:
△x===1.210-3m=1.2mm
(2)设单色光膜中的波长为，则
==6000
要很好地通过这种波长的光，须前后两次反射光应为振动削弱，即光的路程差为半波长，即
s=2d=/2
d=/4=1500
点睛：根据双缝干涉条纹宽度公式计算即可；要很好地通过这种波长的光，须前后两次反射光的振动相互削弱，即薄膜厚度为光波长的四分之一．
23．
【解析】
【详解】
画出光路图如图所示．
在第一个界面(圆弧面)的入射角i=60
折射角设为r.由折射定律有：
解得：r=30
由几何关系知,在第二个界面(直径)的入射角和反射角α=30 ,根据光路可逆性得知β=60
由几何关系得：
OC=
OQ=OC cotβ=R/3
OP=OC cotα=R
则P、Q间的距离为：△x=OP+OQ=
24．（1）b、c面反射光叠加形成的；（2）1×10－7 m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)干涉图样是标准样板和被检查平面间空气膜即b、c面反射光叠加形成的；
(2)设绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：
n===
即
那么增透膜厚度
h=λ==m=1×10－7 m
25．见详解
【解析】
【分析】
【详解】
通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化，因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉)，但光的强弱没有改变；
月亮和黑板反射的光已经是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性变化。
26．见解析
【解析】
【详解】
普通的带色玻璃和偏振片两者的目的都是减少通光量，但普通带色玻璃改变了物体的颜色，而偏振片却没有，并且看景物的色彩柔和浓重。
安装镜片时，两镜片的透振方向应相互垂直。
利用偏振眼镜可以检验镜面反射光的偏振现象，可检测反射光和折射光的偏振方向。
27．①n=；②
【解析】
【详解】
①如图所示,O、D两点间距R,
.
由几何关系可知,入射角a=60°折射角β=30°
由折射定律
解得
n=
②DA两点间距
DA =OD
解得
28．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，转动偏振片，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。
自然光在玻璃表面、光滑桌面反射时，根据反射与折射的特点可知，反射光和折射光都是偏振光，转动偏振片，会感觉到从明到暗，然后从暗到明发生明显的变化。
透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，你可以发现随着偏光片的转动，出现画面明-暗-明-暗-...这样的变化。因为从手机屏幕出来的光是偏振光了，如果拿一偏振片遮在前面，随着偏光片的转动，偏振方向与手机外层偏光片的偏振方向一致时，光可以透过，转动成正交（垂直）时，光被挡住，出现画面变暗。
29．（1）100nm （2）肥皂膜的形状如图所示，两表面ab、cd都是曲面，膜的厚度的变化呈非线性，使肥皂膜内向下方向光的传播路程的增加也是非线性，而且传播路程增大得越来越快，故干涉条纹变得越来越窄.
【解析】
【详解】
（1）由于重力作用，肥皂液逐渐向下流动，形成上薄下厚的形状，上部的肥皂膜变得越来越薄，当厚度小于所有可见光的波长的1/4时，从膜的前表面反射回来的光和从后表面反射回来的光的光程差总小于1/2波长，叠加的结果都不会达到加强，而且两个表面反射回来的光的能量与透射光的能量相比都很小，所以看起来是黑色.
用波长最长的可见光进行估算，膜的厚度在
因此膜的厚度应小于192.3nm，其数量级为10-7m，即100nm.
（2）肥皂膜的形状如图所示，两表面ab、cd都是曲面，膜的厚度的变化呈非线性，使肥皂膜内向下方向光的传播路程的增加也是非线性，而且传播路程增大得越来越快，故干涉条纹变得越来越窄.
30．
【解析】
【分析】
【详解】
根据
代入数据得
31．(1)如图所示
(2)Δx=
【解析】
【详解】
（1）①根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S′．②连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点S′，并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达的光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点S′，即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端．故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示．
（2）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，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式△x=λ因为d=2a，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离△x=λ．
32．
【解析】
【详解】
设光线在玻璃砖上表面的折射角为，入射角为，由几何关系可得
解得
根据折射定律得玻璃的折射率为
光在玻璃中的传播速度
33．0.525J
【解析】
【详解】
这35fs中所释放的激光能量是
34．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
大约0.8 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱
35．见解析
【解析】
【详解】
光照在薄膜两表面上被反射回去，在叠加处由于光程差使得两束反射光出现振动减弱，导致相互抵消，从而增强光的透射能力，这是依据光的干涉原理。
36．（1）亮条纹；（2）m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）该单色光频率
Hz
该单色光在空气中波长
m
由于
PS2 - PS1==5.4×10-6m
解得
k=10
因此，P点是亮条纹
（2）根据
解得
37．0.1
【解析】
【详解】
[1]每摇一次可以获得电能：
W=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×0.1m=0.2J
每摇一分钟获得电能：
W′=0.2J×60=12J
因为每摇一分钟可通话两分钟，所以该手机使用时的功率：
38． 光的干涉 光的折射 光的衍射 障碍物或孔的尺寸比波长大得多 障碍物或孔的尺寸与光的波长相当或比光的波长更小 红光的中央亮条纹较宽，红光中央亮条纹两侧的亮条纹离中央亮条纹较远 光是一种横波
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2][3]肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的折射现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象。
（2）[4][5]障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看成沿直线传播；障碍物或孔的尺寸与光的波长相当或比光的波长更小时，光可产生明显的衍射现象。
（3）[6]红光的中央亮条纹较宽，红光中央亮条纹两侧的亮条纹离中央亮条纹较远。
（4）[7]这个实验说明了光是一种横波。
答案第1页，共2页
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