第四章 光 章末综合练（Word版含答案）

人教版（2019）选择性必修一 第四章 光 章末综合练
一、单选题
1．用双缝干涉实验测量光的波长时，测得第1条亮纹中心到第6条亮纹中心的距离为。已知双缝间距为，双缝到毛玻璃屏的距离为，则所测光的波长为（　　）
A． B． C． D．
2．一定能使水波通过小孔后，发生的衍射更不明显的方法是（ ）
A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率
B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率
C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率
D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率
3．平行玻璃砖的厚度为d，折射率为n，一束光线以入射角α射到玻璃砖上，出射光线相对于入射光线的侧移距离为Δx，如图所示，则Δx决定于下列哪个表达式(　　)
A．Δx＝d(1－)
B．Δx＝d(1－)
C．Δx＝dsin α(1－)
D．Δx＝dcos α(1－)
4．在光纤制造过程中，拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈圆台状，如图所示，已知此光纤长度为L，圆台对应底角为，折射率为n，真空中光速为c。现光从下方垂直射入下台面，则（　　）
A．光从真空射入光纤，光的频率变小
B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为
C．从上方截面射出的光束一定是平行光
D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出
5．下列关于光现象，说法正确的是（　　）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．用标准平面检测光学平面的平整度利用了光的衍射
C．光的偏振证明了光是横波
D．一束单色光由空气斜射入水中，该单色光频率变大，速度减小
6．宝石晶莹剔透，在光线的照射下璀璨夺目。如图所示的多边形为一打磨好的宝石的横截面，其中∠ABC=60°和∠BCD=90°。现有一细光束从AB边上的F点垂直AB边射入，已知该宝石内部介质分布均匀，折射率n=，FB=d，BC=L，光在空气中的传播速度可认为等于在真空中的速度c，下列说法正确的是（　　）
A．光线会从BC边射出
B．光线从CD边射出时与CD边的夹角为60°
C．光线从射入到第一次射出时所走的路程为
D．光线从射入到第一次射出时所需的时间是
7．如图所示为一光导纤维的示意图。光纤内芯的折射率为n（n>1.1），外套的折射率为1.1。已知光在内芯和外套界面发生全反射时的临界角为C，且。为使光在内芯和外套界面发生全反射，光在光纤一端端面由空气直接射入内芯时的入射角应满足（　　）
A． B．
C． D．
8．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（　　）
A．全息照相是利用光的干涉
B．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振
C．在光导纤维内传送图像是利用光的色散
D．利用激光亮度高的特点可以测量月球到地球的距离
9．如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知（　　）
A．介质的折射率为2 B．光是从真空射入介质的
C．光的传播速度保持不变 D．反射光线与折射光线的夹角为90°
10．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．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
C．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
D．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
11．下列四幅插图中主要原理涉及到光的全反射的是（　　）
A． 水中明亮的气泡 B． 彩色的肥皂膜
C． 光经过大头针尖时的照片 D． 电影院中的3D电影
12．如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在真空中光束b的波长小于光束c的波长
B．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
C．玻璃砖对光束b的折射率小于对光束c的折射率
D．b、c两束单色光由玻璃射入空气时b光束发生全反射的临界角更大
二、填空题
13．（1）薄膜干涉是液膜前后两个面______的光共同形成的。
（2）不同位置液膜前后两个面的反射光的______不同，某些位置两列波叠加后相互______，出现亮条纹，另一些位置，两列波相互______，出现了暗条纹。
14．衍射光栅
（1）构成：由许多_______的狭缝_______地排列起来形成的光学元件
（2）增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变_______，亮度_______
（3）种类：_______和_______
15．各种不同形状的障碍物都能使光发生_______，致使影的轮廓_______，出现_______的条纹。
16．在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，两缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某一亮条纹（记作第一条）的中心，这时手轮上的示数如图（a）所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这时手轮上的示数如图（b）所示。这两次示数依次为______mm和______mm。由此可以计算这次实验中所测得的单色光的波长为____mm。
17．我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的 ___________ （选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为 ___________ 。（sin 43°=0.68，cos 43°=0.73，结果保留2位有效数字）
三、解答题
18．查阅资料，简述牛顿环的产生原理。
19．如图所示，边长为L的正方体透明介质放在水平面上，在地面上离面距离为的P点有一个光源，向透明介质的左侧面射出一束光，当此光线与水平面夹角为53°时，在面的折射光线刚好照射到C点，求：（，）
（1）透明介质对光的折射率；
（2）此光束在透明介质中传播的时间（已知光在真空中传播速度为c，不考虑光在透明介质内表面的反射）。
20．如图所示，△ABC为直角三角形棱镜的横截面，∠ABC＝30°。有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC面的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行。
（1）作出棱镜内部的光路图（不必写出作图过程）；
（2）求此棱镜的折射率；
（3）若AC边长为l，N点为AC边中点，求光线在玻璃中传播的时间。（已知光速为c）
21．半球形介质截面如图所示，O为圆心，单色光a、b 相互平行，从不同位置进入介质，光线a在O点恰好产生全反射，光钱b的入射角为，求：
(1)介质的折射率；
(2)光线b在介质中的折射角。
22．为了更好地研究某一湖泊水下鱼类的生存状况和发展趋势，科学家在水下距离湖面处安装了一个摄像机，全天候对鱼群进行监测。已知湖水的折射率，取，将摄像机上的灯看做点光源，求附近岸上的人在晚上看到湖面上的亮光的面积大小S。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
根据公式
可得
故ABD错误C正确。
故选C。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v = λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，而本题为使衍射现象更不明显，则增大小孔尺寸，同时增大水波的频率。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
由于Δx随厚度d、入射角α、折射率n的减小而减小，因此若将d、α、n推向极端，即
当α＝0时
Δx＝0
d＝0时
Δx＝0
n＝1时
Δx＝0
考查四个选项中能满足此三种情况的只有C项，ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光的频率不变，A错误；
B．光通过此光纤到达小截面的最短距离为，光在光纤中的传播速度
则光通过此光纤到达小截面的最短时间为
B错误；
C．通过光纤侧面反射后再从上方截面射出的光束不垂直截面射出，上方截面的光束不平行，C错误；
D．设临界角为，则
光第一次到达光纤侧面的入射角等于，当，即时，发生全反射，光不会从光纤侧面射出，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，选项A错误；
B．用标准平面检测光学平面的平整度利用了光的干涉，选项B错误；
C．光的偏振证明了光是横波，选项C正确；
D．一束单色光由空气斜射入水中，该单色光频率不变，速度减小，选项D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．设临界角为C，则有
设BC边的入射角为α，则有
则
所以光线在BC边发生了全反射，不能射出
设CD边入射角为β，由几何关系得
光线将从CD边射出，根据折射定律有
解得
则出射光线与DC边的夹角为30°
AB错误；
CD．光路如图
由几何关系有：光线在玻璃内传播的路程为
光线在玻璃内传播的速度为
则该光从射入到第一次射出所需的时间为
解得
C错误D正确。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
若光在内芯和外套界面恰能发生全反射，则在端面入射时
在内芯与外套发生全反射时
解得
则光在光纤一端端面由空气直接射入内芯时的入射角应满足
故选A。
8．A
【解析】
【详解】
A．全息照相是利用光的干涉，全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片，两束光在感光片上叠加产生干涉，A正确；
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，B错误；
C．在光导纤维内传送图像是利用光的全反射，C错误；
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，D错误。
故选A。
9．D
【解析】
【详解】
AB．由光路可知，光是由介质射向真空的，根据折射定律
选项AB错误；
C．光从介质进入真空中，则光速变大，选项C错误；
D．因反射角为30°，则反射光线与折射光线的夹角为90°，选项D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A. 用白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误；
B. 若仅将入射光由红光改为紫光，波长变短，则条纹间距一定变小，B错误；
C. 用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹，C正确；
D. 用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，红光和紫光的频率不同，不能发生干涉，屏上不会呈现彩色条纹，D错误。
故选C。
11．A
【解析】
【详解】
A．水中明亮的气泡是由于全反射造成的，选项A正确；
B．彩色的肥皂膜是由于光的干涉造成的，选项B错误；
C．光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，选项C错误；
D．电影院中的3D电影是光的偏振，选项D错误。
故选A。
12．A
【解析】
【详解】
C．由图可知，玻璃砖对光束b的折射程度较大，则
玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，故A错误；
B．根据
可知在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度，故B错误；
A．折射率越大，则光的频率越大，根据
可知在真空中光束b的波长小于光束c的波长，故A正确；
D．根据
可知b、c两束单色光由玻璃射入空气时b光束发生全反射的临界角更小，故D错误。
故选A。
13． 反射 路程差 加强 削弱
【解析】
【分析】
【详解】
略
14． 等宽 等距离 窄 增加 透射光栅 反射光栅
【解析】
【分析】
【详解】
略
15． 衍射 模糊不清 明暗相间
【解析】
【分析】
【详解】
略
16． 0.142 10.300
【解析】
【详解】
[1]读数为
[2]读数为
[3]根据
可得
17． 大 1.5
【解析】
【分析】
【详解】
[1]当电磁波传播到光纤内芯与外套界面时发生全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大；
[2]由题知，发生全反射，临界角，根据临界角与折射率的关系
解得内芯的折射率
18．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃板上，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环，叫做牛顿环。凸透镜的凸球面和玻璃板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气薄膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。
【解析】
【详解】
将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃板上，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环，叫做牛顿环。凸透镜的凸球面和玻璃板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。
19．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）设光在面的入射点为E，则由题意知，入射角
根据几何关系
因此
设折射角为r，根据几何关系
因此折射率
（2）光在透明介质中传播的时间

20．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）如图所示光路
（2）设光在N点的入射角为i，折射角为r，光在Q点的入射角为，则光在Q点的反射角为，在O点的入射角为r，折射角为i，由几何关系得
在三角形BOQ中,其中∠B=30°
联立可得
i=60°，r=30°
由折射定律知，三棱镜材料的折射率
（3）
由几何关系可知
，，
由几何关系可知
∠BQO=30°=∠B
故三角形BOQ为等腰三角形，可得
解得
21．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)a光线发生刚好全反射
(2)b光线用折射定律
所以
γ=30°
22．
【解析】
【详解】
光线在湖面上亮光区域边缘恰好发生了全反射，入射角等于临界角C，如图
临界角C满足
亮光区域的半径为
因此附近岸上的人在晚上看到湖面上的亮光的面积大小为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页