第四章 光 单元测试（word版含答案）

光 单元测试
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．下列现象不能说明光的波动性的有（　　）
A．牛顿环 B．彩色肥皂泡 C．小孔成像 D．泊松亮斑
2．如图所示，一条红色光线和一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿方向射出，下列说法正确的是（　　）
A．光线是红光，光线是紫光
B．光线比光线穿过玻璃柱体所需时间长
C．将光线顺时针转动到与光线重合，O点的透射光线一定会变为两条
D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由光线变为光线，相邻干涉亮条纹间距变小
3．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　）
A．挡板上有两条平行的狭缝
B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄
C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄
D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄
4．关于光的干涉及衍射，下列说法中正确的是（　　）
A．通过两支铅笔的狭缝所看到的日光灯的彩色条纹是光的干涉现象
B．光的双缝干涉条纹中间是宽度最大且最亮的明纹
C．激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的衍射原理进行的
D．水面上油膜的彩色条纹是由于光的干涉而形成的现象
5．如图所示，一束自然光经过玻璃三棱镜折射后分为几束单色光，选取了其中两种单色光a、b进行研究并作出了光路图。单色光a、b的波长分别为λa、λb，在该玻璃中的传播速度分别为va、vb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则（ ）
A．λa< λb，va > vb，na > nb
B．λa< λb，va = vb，na < nb
C．λa> λb，va > vb，na < nb
D．λa> λb，va = vb，na > nb
6．铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（　　）
A． B． C． D．
7．下列说法正确的是（ ）
A．激光切除肿瘤利用激光亮度高的特点
B．偏振光可以是横波，也可以是纵波
C．因为激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
D．3D眼镜利用薄膜干涉原理
8．1834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）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜M反射在光屏上，最终在光屏上得到明暗相间的干涉条纹。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，光的波长为。则下列说法正确的是（　　）
A．实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光
B．实验中，单色光的波长越短，干涉条纹越宽
C．光源到平面镜距离a越大，干涉条纹越宽
D．只改变光源到光屏的距离l，不能改变干涉条纹的宽度
9．某透明材料制成的管道的横截面如图所示，a、b为过O点的同心圆。用两束平行光Q、P射向管道，光束P通过圆心，光束Q进入材料的折射光线恰好与圆a相切，并与光束P交于圆b上的M点。已知b的半径是a的两倍，则该材料的折射率为（　　）
A．1.25 B．1.5 C． D．
10．光学具有强大的生命力和不可估量的发展前景，有关光学现象的说法正确的是（　　）
A．在同一种介质中，波长越短的光传播速度越大
B．光的偏振现象表明光是横波
C．摄像机镜头上的增透膜是利用了膜前后表面的反射光相互干涉并加强的原理
D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小
11．半圆形玻璃砖横截面如图所示，为直径，点为圆心。在该截面内有、两束单色可见光从空气垂直于射入玻璃砖，两入射点到的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则、两束光（　　）
A．在同种均匀介质中传播，光的传播速度较小
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角大
C．同样条件下，光比光衍射明显
D．分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距小
12．如图所示，扇形为透明柱状介质的横截面，圆心角，两束平行于角平分线的单色光a和b由面射入介质，经面折射的光线相交于M点，其中a光的折射光线恰好平行于，以下说法正确的是（　　）
A．该介质对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光的折射光线在面不发生全反射
C．在同一介质中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
13．如图所示，一玻璃球体的半径为R，球心为O，一细激光束沿与夹角为方向从A点射入玻璃球体，该光线经两次折射后从玻璃球体射出时，出射光线的方向相对于初始入射方向的偏角为，则玻璃球体的折射率为（　　）
A．1.5 B．2 C． D．
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，12分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）
14．下列现象是由于光的干涉引起的是（　　）
A．灯光下的钻石光彩夺目
B．照相机的镜头看上去显红紫色
C．戴上影院的眼镜后可观看立体电影
D．两片玻璃片捏在一起可以看到彩色条纹
15．如图所示，一块半圆柱形玻璃砖截面的圆心为O点，一束红光和一束蓝光在截面平面内从不同的方向射向O点，经折射后恰好都从圆弧上的D点射出玻璃砖，则（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光为蓝光，b光为红光
C．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．若玻璃砖绕过O点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动的过程中，则a光先在界面发生全反射
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
16．如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c。则下列说法正确的是（　　）
A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B．a光在水中的传播速度比b光慢
C．用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的
D．在水中a光的临界角大于b光的临界角
E．若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光
三、实验题
17．（8分）如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找到跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而确定玻璃中的折射光线OO′。
（1）在图中标记了四个角，分别为θ1、θ2、θ3、θ4，则玻璃的折射率n =____________。
（2）有甲、乙两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，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲、乙两位同学测得的折射率与真实值相比分别是___________和___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
18．（8分）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）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示，读数为______mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示，读数为______mm。则相邻两亮条纹的间距是______mm。
四、解答题
19．（10分）如图所示，直角三棱镜ABC置于空气中，一细束单色光从直角三棱镜的AC面的中点垂直射入，进入三棱镜后在AB面恰好发生全反射，已知∠ABC=30°，AC边长等于L。MN为一光屏，且与BC边垂直。请求出：
（1）该三棱镜的折射率n；
（2）最终打在光屏上的光斑到B点的距离s 。
20．（11分）由某种材料制成的圆锥体倒立放置，其截面如图所示，虚线为垂直于AB边的对称轴，AO边与BO边的夹角可以调节，现使一光线从图示位置垂直于AB边射入圆锥截面。当AO边与BO边的夹角为106°时，光线恰好不会从AO边射出。取sin37°=0.6，cos37°=0.8。求该材料的折射率。
21．（12分）加图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中∠A=60°，折射率为，一细束单色光从AC边上的D点平行于BC边射入棱镜，D、C两点间距离为10cm，单色光从D点进入棱镜后折射光线与BC边交于E点（图中未画出），已知光在真空中的速度为c =3×108m/s 。求：
（i）CE的距离和单色光从D点入射到E点所用的时间（计算结果可保留分式或根式）；
（ii）该单色光能否从E点射出三棱镜
试卷第1页，共3页
试卷第8页，共8页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．牛顿环是光的干涉现象，能够说明光具有波动性，故A不符合题意；
B．彩色肥皂泡是光的干涉现象，能够说明光具有波动性，故B不符合题意；
C．小孔成像说明光在同种均匀介质中沿直线传播，不能说明光具有波动性，故C符合题意；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，能够说明光具有波动性，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【解析】
【详解】
A．由图看出，两束光在O点的折射出空气的折射角相同，A光的在玻璃中的入射角小于B光再玻璃中的入射角，由折射定律分析得知，玻璃对AO光的折射率大于对BO光的折射率，则AO光线是紫光，BO光线是红光，A错误；
B．由
可知，AO光线在玻璃中传播速度较小，所以AO光线较BO光线穿过玻璃砖所需时间长，B正确；
C．由
可知，紫光的临界角小于红光，故将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合时，紫光可能发生全反射，则出射光线只有一条，C错误；
D．根据双缝干涉条纹间距公式
若L和d不变时，入射光由波长较短的紫光改为波长较长的红光，干涉条纹间距变大，D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误；
BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关，与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
A. 通过两支铅笔的狭缝所看到的日光灯的彩色条纹是光的衍射现象，A错误；
B. 光的双缝干涉条纹是等宽度等亮度明暗相间的条纹，B错误；
C. 激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的全反射原理进行的，C错误；
D. 水面上油膜的彩色条纹是由于光的干涉而形成的现象，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
由图可知，两束光的入射角i相同，玻璃对单色光a的折射角大于b光的折射角，根据折射定律
得知，玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率，即
na 由
得
可知
va >vb
由于玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，由波长、波速的公式
得
可知
λa>λb
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，在复色光时，出现彩色条纹，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距上疏下密，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．A
【解析】
【详解】
A．激光其中的一个特点亮度高，把激光束汇聚起来照射到物体上，可以使物体的被照部分在极短时间内熔化，医学上用激光做“光刀” 来切除肿瘤是用眼光激光亮度高的特点，故A正确；
B．自然光垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光是垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动，偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光的横波，故B错误；
C．激光是一种波，具有波的特性包括干涉、衍射等，故C错误；
D．3D眼镜是利用偏振效应产生立体效果，故D错误；
故选A。
8．A
【解析】
【详解】
A．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，故A正确；
BCD．该干涉可看成双缝干涉，设S与的距离为d，则
S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式
可得
可知越短，越小，条纹越窄；越大，越小，条纹越窄；改变距离l可以改变，可以改变条纹宽度；故BCD错误。
故选A。
9．D
【解析】
【详解】
连线如下图
已知b的半径是a的两倍，且根据几何关系可知，两光线入射点与O点组成了正三角形，所以Q光线入射角为60°，折射角为30°，折射率为
故选D。
10．B
【解析】
【详解】
A．同一种介质对波长越短的光折射率越大，再根据可知在同一种介质中，波长越短的光传播速度越小，故A错误；
B．光的偏振现象表明光是横波，故B正确；
C．摄像机镜头上的增透膜是利用了膜前后表面的反射光相互干涉并减弱的原理，故C错误；
D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，光的波长增大，根据可知相邻明条纹间距变大，故D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
A．由图可知a光没有发生全反射，b光已发生全反射，b光的临界角小，由临界角公式
sinC=
知b光的折射率大，根据
n =
可知在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，A错误；
B．由折射率公式
n =
可知以相同的入射角i从空气斜射入水中，b光的折射角小，B错误；
C．a光的折射率n小，频率低，波长λ长，所以a光比光衍射明显，故C正确；
D．根据干涉条纹间距公式
λ
a光的波长λ长，相邻亮条纹间距大，故D错误。
故选C。
12．B
【解析】
【详解】
A．由图可知，a、b光以相同的入射角射入介质，而a光的折射角大于b光的折射角，所以该介质对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误；
B．根据几何关系可知a光在OA的入射角为60°，折射角为30°，所以该介质对a光的折射率为
a光在M点发生全反射的临界角的正弦值为
根据几何关系可知a光在M点的入射角为30°，小于全反射临界角，所以a光的折射光线在面不发生全反射，故B正确；
C．根据A项分析可知
na＞nb
再根据
可知在同一介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；
D．根据A项分析可知a光频率大于b光频率，则a光波长小于b光波长，再根据
可知用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。
故选B。
13．D
【解析】
【详解】
光路图如下
有图可知，ABCO是一个菱形，所以
可得第一次的折射角
则玻璃球体的折射率为
故ABC错误，D正确。
故选D。
14．BD
【解析】
【详解】
A．灯光下的钻石光彩夺目，是光的折射，选项A错误；
B．照相机的镜头看上去显红紫色是薄膜干涉，选项B正确；
C．戴上影院的眼镜后可观看立体电影是光的偏振，选项C错误；
D．两片玻璃片捏在一起可以看到彩色条纹是薄膜干涉，选项D正确。
故选BD。
15．BCE
【解析】
【详解】
AB．由图可知a、b两光的折射角相等，入射角a大于b，由折射定律得玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，且折射率越大频率越高，故a光为蓝光，故A错误，B正确；
C．由知折射率越大传播速度越小，故在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故C正确；
D．由知折射率越大临界角越小，故玻璃砖绕过O点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动的过程中，从光疏介质进入光密介质，这两种光都不会发生全反射，故D错误；
E．因为a光的波长小于b光的波长，故由知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E正确。
故选BCE。
16．ADE
【解析】
【详解】
A．由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，根据折射定律
知，a光的折射率小于b光的折射率，则知a光的波长大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可得，干涉条纹间距与波长成正比，所以a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，A正确；
B．由
知，因a光的折射率小于b光的折射率，则在水中a光的传播速度大，B错误；
C．a光的波长长，则干涉条纹间距较大，但它们条纹宽度都是均匀的，C错误；
D．由全反射临界角公式
知折射率n越大，临界角C越小，则知在水中a光的临界角大于b光的临界角，D正确；
E．若a光与b光以相同入射角从水射向空气时，由于在水中a光的临界角大于b光的临界角，所以b光的入射角先达到临界角，则b光先发生全反射，首先消失的是b光，E正确。
故选ADE。
17． 偏小 不变
【解析】
【详解】
（1）由光的折射定律可知，玻璃的折射率
（2）画出该光路图可发现，入射角测量没有误差，而折射角偏大，根据折射定律得知，测出的折射率将偏小；乙同学用的是梯形玻璃砖，只要操作正确，测量结果与玻璃砖形状无关，故测出的折射率与真实值相比是不变的。
18． B 0.045 14.535 1.610
【解析】
【详解】
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，由相邻两个亮条纹或暗条纹的间距公式
可知减小相邻两个亮条纹或暗条纹的间距离，以增加条纹个数，可增大双缝间距d，或减小双缝到屏的距离l，故选B。
（2）由相邻两个亮条纹或暗条纹的间距公式
可得，波长为
（3）如图甲所示，读数为
4.5×0.01mm=0.045mm
如图乙所示，读数为
14.5mm+3.5×0.01mm=14.535mm
相邻两亮条纹间距
19．（1）n=；（2）
【解析】
【详解】
（1）由几何关系可知光线在AB面上的入射角为60°，由临界角公式可知
sin60°=
得
n=
（2）光线在BC面上的E点同时发生反射和折射，投射到光屏上的P Q两点。且由几何关系可得线段
BE=
在E点发生反射现象时，根据几何关系光斑P点到B点的距离
BP=BEtan60°=L
在E点发生折射时，由
可得
sinα=
20．
【解析】
【详解】
设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图所示，根据几何关系有
设该材料的折射率的为n，则
解得
21．（i）；（ii）不能从E点射出三棱镜。
【解析】
【详解】
（i）光路如图所示，根据
在D点入射角
可得
所以
，由几何关系可得
可得是等腰三角形
单色光在三棱镜中的传播速度
单色光从入射到E点所用的时间
解得
（ii）由几何关系知光束在E点的入射角为
临界角C满足
因为
所以光束在E点发生全反射，不能从E点射出三棱镜。
答案第1页，共2页
答案第14页，共1页