第四章 光 章末综合练（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 第四章 光 章末综合练（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1008.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-17 07:21:09 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修一 第四章 光 章末综合练
一、单选题
1．如图，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H=3.6m，水池面积足够大，水的折射率，真空中光速，入射角，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（ ）
A． B． C． D．
2．下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．医院手术室使用无影灯
3．根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②烛焰在竖立肥皂膜中影像出现水平条纹；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感，这些物理现象分别属于波的（ ）
A．干涉、衍射、多普勒效应、偏振 B．折射、干涉、偏振、多普勒效应
C．衍射、干涉、多普勒效应、偏振 D．衍射、偏振、折射、多普勒效应
4．如果激光直接照射人的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，会造成眼睛的永久失明，激光对人眼的危害如此之大的原因是（ ）
A．单色性好 B．高能量
C．相干性好 D．平行度好
5．下列属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后的天空出现彩虹
B．光照射细金属丝，在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹
C．在阳光照射下，肥皂泡呈现彩色条纹
D．白光通过棱镜在屏上呈现彩色光带
6．如图所示，由黄光和紫光组成的一束复色光沿着半圆形玻璃砖的半径入射，在界面上分成ab、b两束光，则（ ）
A．a是黄光，b是紫光
B．a、b两束光分别通过相同的单缝，只有b能发生衍射现象
C．a在玻璃砖中的传播速度小于b在玻璃砖中的传播速度
D．用同一装置做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹间距较大
7．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（ ）
A．一部分在F点反射，一部分出射
B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出
C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射
D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长
8．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（ ）
A．增大双缝与屏间的距离
B．增大单缝与双缝间的距离
C．增大双缝间的距离
D．改用波长更小的光
9．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－)
10．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO=127°，∠BOC=120°，真空中光速c=3×108m/s，sin53°=0.8，cos53°=0.6。则（ ）
A．光在该有机玻璃中的传播速度为1.875×108m/s
B．光在该有机玻璃中的折射率为1.8
C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°
D．若将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s
11．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃板后光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．如果单色光2是绿光，单色光1可能是红光
B．射出后的两束单色光可能不平行
C．在真空中单色光1的波长比2的短
D．在玻璃中单色光1的传播速度比2的大
12．下列说法不正确的是（ ）
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
二、填空题
13．光导纤维
（1）原理：利用了光的___________
（2）构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生___________
（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
（4）光纤通信的优点是传输容量___________、衰减___________、抗干扰性及保密性强等。
14．若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为______。
15．易错辨析
（1）托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波；( )
（2）在双缝干涉实验中，中央亮纹的宽度最大；( )
（3）在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的；( )
（4）用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光；( )
（5）只有频率相同的两列光波才能产生干涉；( )
（6）干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果。( )
16．如图所示，两束单色光a、b从水中射向A点，光线经折射后合成一束光c，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______（填“大于”或“小于”）b光的干涉条纹间距；若a光与b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是______（填“a”或“b”）光；若用c光做单缝衍射实验，中央亮条纹的边缘为______（填“a”或“b”）光的颜色；a、b两种色光中，______（填“a”或“b”）光在水中传播的速度更快。
17．实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足______。
三、解答题
18．如图所示，ABC是横截面为直角三角形的透明体，Q为AC的中点，∠A=53°，AC边的长度为L。一光线从AC边的Q点射入透明体，其折射光线平行于AB，光线传播到BC边上的M点时恰好发生全反射。光在真空中的传播速度为c，取sin53°=0.8， cos53°=0.6。求：
（1）光线从Q点射入透明体时入射角的正弦值sini；
（2）光线从Q点传播到M点的时间t。
19．如图，半径为R的半球体透明工件，底面镀有反射膜。有一平行于中心轴的光线从半球面射入，O为圆心，为工件顶点，该光线与之间的距离为，已知该光线最后从点射出（不考虑多次反射）。
（1）求该工件的折射率；
（2）若去掉底面反射膜，入射位置和方向不变，该光是否能在工件底面发生全反射？写出分析过程（不考虑多次反射）。
20．查阅资料，简述全息照相的原理。
21．如图，小军在河水清澈的河面上以1m/s的速度沿一个方向游泳，t＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t＝3s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率＝。求：
（1）小孩在河面上能看到石头的区域面积为多少？
（2）t＝0时小孩看到的石块深度为多少？
22．某同学测量一厚度均匀透明介质的折射率。将矩形透明介质放在水平桌面上，上面平行介质表面固定一块屏幕。用一束激光以的入射角射向介质的上表面，结果在介质上方屏幕上出现两个较亮的光斑，它们之间的距离，已知真空中光速，求：
（1）介质的折射率；
（2）计算光线在介质中的传播速度；
（3）在两束反射光线传播途中沿垂直于传播方向加入凸透镜（如图所示），使之汇聚到屏幕上的同一点。若己知光波从光疏介质向光密介质传播的反射过程中，反射光在离开反射点时相位存在半波损失，即相当于传播距离少了半个介质中的波长。则当激光波长为时，请计算说明P点的亮暗情况。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
光路图如图所示
由折射定理
解得
光在水中的速度
所以光从O传播到P的时间
解得
故选B。
2．B
【详解】
A．雨过天晴时，在天空常出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的，A错误；
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；
C．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，增透膜利用的是光的干涉，C错误；
D．医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
①“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是因为声波波长和障碍物尺寸差不多，发生衍射时容易绕过障碍物，而光波波长远小于障碍物尺寸，不会发生明显的衍射现象；
②烛焰在竖立肥皂膜中影像出现水平条纹是薄膜干涉现象；
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高，音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应；
④观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感是利用光的偏振现象。
故选C。
4．B
【详解】
激光对人眼的危害如此之大的原因是由于能量高。
故选B。
5．B
【详解】
A．雨后的天空出现彩虹是光的折射现象，故A错误；
B．光照射细金属丝，在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹，是光的衍射现象，故B正确；
C．在阳光照射下，肥皂泡呈现彩色条纹，是光的干涉现象，故C错误；
D．白光通过棱镜在屏上呈现彩色光带，是光的折射（色散）现象，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．由光路图可知，ab两束光入射角相同，但是a束光只有反正光线没有折射光线，发生了全反射，故a束光全反射临界角小于b束光。由
可知
故a束光是紫光，b束光是黄光，ab束光是黄光和紫光。A错误；
B．a、b两束光分别通过相同的单缝，ab光均能发生衍射现象，观察到的是ab衍射图样叠加后的效果。B错误；
C．由折射率与波速的关系
可知，折射率与光在玻璃砖中的传播速度成反比，故
C正确；
D．双缝干涉时有
又因为紫光的波长小于黄光，即
故用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距关系为
D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．由几何关系知，AC面上的折射角为
由
，
当光束射向F点时，入射角为67.5°将发生全反射，故A错误；
C．根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；
D．光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；
B．当AC面上的入射角减小至零时，入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。
故选B。
8．A
【详解】
因为双缝干涉中条纹间距满足
其中，为光的波长，为双缝到屏的距离，为双缝间的距离，所以要增大观察到的条纹间距，可以增大双缝与屏间的距离，减小双缝间的距离，改用波长更大的光，而单缝与双缝间的距离不影响条纹间距，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．C
【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。
10．A
【详解】
AB．根据折射定律得
则光在该有机玻璃中的传播速度为
=1.875×108m/s，
故A正确，B错误；
C．根据得
所以发生全反射的临界角不是53°，故C错误；
D．当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的最短时间
=1.6×10-3s
故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
A．由图可知，单色光1的折射角小于单色光2的折射角，根据可知，玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由于红光的折射率小于绿光的折射率，则如果单色光2是绿光，单色光1不可能是红光，故A错误；
B．根据几何关系可知，两束单色光1和2的折射光线射到平行玻璃板下表面的入射角等于上表面的折射角，则两束单色光在下表面的折射角等于在上表面的入射角，根据几何关系可知，射出后的两束单色光平行，故B错误；
C．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，则单色光1的频率大于单色光2的频率，根据可知，则在真空中单色光1的波长比2的短，故C正确；
D．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，根据可知，在玻璃中单色光1的传播速度比2的小，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
本题要求选不正确的，故选B。
13． 全反射 全反射 大 小
【详解】
光导纤维
（1）[1]原理：利用了光的全反射；
（2）[2]构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射；
（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
（4）[3][4]光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等。
14．
【详解】
略
15． 正确 错误 正确 正确 错误 正确
【详解】
（1）[1]托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波，故正确。
（2）[2]在双缝干涉实验中，条纹宽度相等，故错误。
（3）[3]在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的，故正确。
（4）[4]由可知，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光，故正确。
（5）[5]只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波才能产生干涉，故错误。
（6）[6]干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故正确。
16． 大于 b a a
【详解】
[1]由折射光路可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距。
[2]折射率越大，临界角越小，越容易发生全反射，则若a光和b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是b光。
[3]a光的波长大于b光的波长，做单缝衍射实验时，a光的中央亮条纹更宽，因此用两种色光的复色光做单缝衍射实验，中央亮条纹的边缘应当为a光的颜色。
[4]a光的折射率小于b光的折射率，由可知，a光在水中传播的速度更快。
17．
【详解】
根据
可得
18．（1）；（2）
【详解】
（1）根据几何关系可知，光线QM在BC边恰好发生全反射的临界角
=53°
又
解得
根据几何关系可知，光线在从Q点射入透明体时的折射角
r=37°
又
解得
（2）设光线从Q点传播到M点的路程为x，根据几何关系有
光线在透明体中传播的速度大小
又
解得
19．（1）；（2）不能，见解析
【详解】
（1）光路如图所示
因为
所以
光线在A点的入射角为
根据反射定律
所以有
根据几何关系
解得
，
则
则光线在A点的折射角为
根据折射定律得
故该工件的折射率为。
（2）发生全反射的临界角
光线在底边的入射角为30°，有
则不能发生全反射。
20．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，一束光直接射向感光片，另一束光经被摄物反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的相位关系而不同。所以全息照相不仅记录了物体上的反光强度，也记录了相位信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射感光底片，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。
【详解】
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，一束光直接射向感光片，另一束光经被摄物反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的相位关系而不同。所以全息照相不仅记录了物体上的反光强度，也记录了相位信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射感光底片，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。
21．（1）m2；（2）m
【详解】
（1）t＝3s时他恰好看不到小石块了，则知光线恰好产生了全反射，入射角等于临界角C，如图所示，小军的位移为
小孩在河面上能看到石头的区域面积为R=3m的半径圆面积
（2）由全反射公式可得
河的深度为
t＝0时小孩看到的石块深度为
22．（1）；（2）；（3）P点为暗条纹
【详解】
（1）光路如图，根据对称性易知，折射角满足
则折射率
（2）根据
知
（3）过D做垂直反射光线，可知两束反射光的光程差可表示为
可知
故P点为暗条纹。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H=3.6m，水池面积足够大，水的折射率，真空中光速，入射角，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（ ）
A． B． C． D．
2．下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．医院手术室使用无影灯
3．根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②烛焰在竖立肥皂膜中影像出现水平条纹；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感，这些物理现象分别属于波的（ ）
A．干涉、衍射、多普勒效应、偏振 B．折射、干涉、偏振、多普勒效应
C．衍射、干涉、多普勒效应、偏振 D．衍射、偏振、折射、多普勒效应
4．如果激光直接照射人的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，会造成眼睛的永久失明，激光对人眼的危害如此之大的原因是（ ）
A．单色性好 B．高能量
C．相干性好 D．平行度好
5．下列属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后的天空出现彩虹
B．光照射细金属丝，在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹
C．在阳光照射下，肥皂泡呈现彩色条纹
D．白光通过棱镜在屏上呈现彩色光带
6．如图所示，由黄光和紫光组成的一束复色光沿着半圆形玻璃砖的半径入射，在界面上分成ab、b两束光，则（ ）
A．a是黄光，b是紫光
B．a、b两束光分别通过相同的单缝，只有b能发生衍射现象
C．a在玻璃砖中的传播速度小于b在玻璃砖中的传播速度
D．用同一装置做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹间距较大
7．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（ ）
A．一部分在F点反射，一部分出射
B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出
C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射
D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长
8．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（ ）
A．增大双缝与屏间的距离
B．增大单缝与双缝间的距离
C．增大双缝间的距离
D．改用波长更小的光
9．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－)
10．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量分布均匀的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO=127°，∠BOC=120°，真空中光速c=3×108m/s，sin53°=0.8，cos53°=0.6。则（ ）
A．光在该有机玻璃中的传播速度为1.875×108m/s
B．光在该有机玻璃中的折射率为1.8
C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°
D．若将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s
11．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃板后光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．如果单色光2是绿光，单色光1可能是红光
B．射出后的两束单色光可能不平行
C．在真空中单色光1的波长比2的短
D．在玻璃中单色光1的传播速度比2的大
12．下列说法不正确的是（ ）
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
二、填空题
13．光导纤维
（1）原理：利用了光的___________
（2）构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生___________
（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
（4）光纤通信的优点是传输容量___________、衰减___________、抗干扰性及保密性强等。
14．若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为______。
15．易错辨析
（1）托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波；( )
（2）在双缝干涉实验中，中央亮纹的宽度最大；( )
（3）在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的；( )
（4）用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光；( )
（5）只有频率相同的两列光波才能产生干涉；( )
（6）干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果。( )
16．如图所示，两束单色光a、b从水中射向A点，光线经折射后合成一束光c，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______（填“大于”或“小于”）b光的干涉条纹间距；若a光与b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是______（填“a”或“b”）光；若用c光做单缝衍射实验，中央亮条纹的边缘为______（填“a”或“b”）光的颜色；a、b两种色光中，______（填“a”或“b”）光在水中传播的速度更快。
17．实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足______。
三、解答题
18．如图所示，ABC是横截面为直角三角形的透明体，Q为AC的中点，∠A=53°，AC边的长度为L。一光线从AC边的Q点射入透明体，其折射光线平行于AB，光线传播到BC边上的M点时恰好发生全反射。光在真空中的传播速度为c，取sin53°=0.8， cos53°=0.6。求：
（1）光线从Q点射入透明体时入射角的正弦值sini；
（2）光线从Q点传播到M点的时间t。
19．如图，半径为R的半球体透明工件，底面镀有反射膜。有一平行于中心轴的光线从半球面射入，O为圆心，为工件顶点，该光线与之间的距离为，已知该光线最后从点射出（不考虑多次反射）。
（1）求该工件的折射率；
（2）若去掉底面反射膜，入射位置和方向不变，该光是否能在工件底面发生全反射？写出分析过程（不考虑多次反射）。
20．查阅资料，简述全息照相的原理。
21．如图，小军在河水清澈的河面上以1m/s的速度沿一个方向游泳，t＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t＝3s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率＝。求：
（1）小孩在河面上能看到石头的区域面积为多少？
（2）t＝0时小孩看到的石块深度为多少？
22．某同学测量一厚度均匀透明介质的折射率。将矩形透明介质放在水平桌面上，上面平行介质表面固定一块屏幕。用一束激光以的入射角射向介质的上表面，结果在介质上方屏幕上出现两个较亮的光斑，它们之间的距离，已知真空中光速，求：
（1）介质的折射率；
（2）计算光线在介质中的传播速度；
（3）在两束反射光线传播途中沿垂直于传播方向加入凸透镜（如图所示），使之汇聚到屏幕上的同一点。若己知光波从光疏介质向光密介质传播的反射过程中，反射光在离开反射点时相位存在半波损失，即相当于传播距离少了半个介质中的波长。则当激光波长为时，请计算说明P点的亮暗情况。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
光路图如图所示
由折射定理
解得
光在水中的速度
所以光从O传播到P的时间
解得
故选B。
2．B
【详解】
A．雨过天晴时，在天空常出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的，A错误；
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；
C．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，增透膜利用的是光的干涉，C错误；
D．医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
①“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是因为声波波长和障碍物尺寸差不多，发生衍射时容易绕过障碍物，而光波波长远小于障碍物尺寸，不会发生明显的衍射现象；
②烛焰在竖立肥皂膜中影像出现水平条纹是薄膜干涉现象；
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高，音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应；
④观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感是利用光的偏振现象。
故选C。
4．B
【详解】
激光对人眼的危害如此之大的原因是由于能量高。
故选B。
5．B
【详解】
A．雨后的天空出现彩虹是光的折射现象，故A错误；
B．光照射细金属丝，在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹，是光的衍射现象，故B正确；
C．在阳光照射下，肥皂泡呈现彩色条纹，是光的干涉现象，故C错误；
D．白光通过棱镜在屏上呈现彩色光带，是光的折射（色散）现象，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．由光路图可知，ab两束光入射角相同，但是a束光只有反正光线没有折射光线，发生了全反射，故a束光全反射临界角小于b束光。由
可知
故a束光是紫光，b束光是黄光，ab束光是黄光和紫光。A错误；
B．a、b两束光分别通过相同的单缝，ab光均能发生衍射现象，观察到的是ab衍射图样叠加后的效果。B错误；
C．由折射率与波速的关系
可知，折射率与光在玻璃砖中的传播速度成反比，故
C正确；
D．双缝干涉时有
又因为紫光的波长小于黄光，即
故用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距关系为
D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．由几何关系知，AC面上的折射角为
由
，
当光束射向F点时，入射角为67.5°将发生全反射，故A错误；
C．根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；
D．光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；
B．当AC面上的入射角减小至零时，入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。
故选B。
8．A
【详解】
因为双缝干涉中条纹间距满足
其中，为光的波长，为双缝到屏的距离，为双缝间的距离，所以要增大观察到的条纹间距，可以增大双缝与屏间的距离，减小双缝间的距离，改用波长更大的光，而单缝与双缝间的距离不影响条纹间距，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．C
【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。
10．A
【详解】
AB．根据折射定律得
则光在该有机玻璃中的传播速度为
=1.875×108m/s，
故A正确，B错误；
C．根据得
所以发生全反射的临界角不是53°，故C错误；
D．当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的最短时间
=1.6×10-3s
故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
A．由图可知，单色光1的折射角小于单色光2的折射角，根据可知，玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由于红光的折射率小于绿光的折射率，则如果单色光2是绿光，单色光1不可能是红光，故A错误；
B．根据几何关系可知，两束单色光1和2的折射光线射到平行玻璃板下表面的入射角等于上表面的折射角，则两束单色光在下表面的折射角等于在上表面的入射角，根据几何关系可知，射出后的两束单色光平行，故B错误；
C．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，则单色光1的频率大于单色光2的频率，根据可知，则在真空中单色光1的波长比2的短，故C正确；
D．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，根据可知，在玻璃中单色光1的传播速度比2的小，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
本题要求选不正确的，故选B。
13． 全反射 全反射 大 小
【详解】
光导纤维
（1）[1]原理：利用了光的全反射；
（2）[2]构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射；
（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
（4）[3][4]光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等。
14．
【详解】
略
15． 正确 错误 正确 正确 错误 正确
【详解】
（1）[1]托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波，故正确。
（2）[2]在双缝干涉实验中，条纹宽度相等，故错误。
（3）[3]在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的，故正确。
（4）[4]由可知，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光，故正确。
（5）[5]只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波才能产生干涉，故错误。
（6）[6]干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故正确。
16． 大于 b a a
【详解】
[1]由折射光路可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距。
[2]折射率越大，临界角越小，越容易发生全反射，则若a光和b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是b光。
[3]a光的波长大于b光的波长，做单缝衍射实验时，a光的中央亮条纹更宽，因此用两种色光的复色光做单缝衍射实验，中央亮条纹的边缘应当为a光的颜色。
[4]a光的折射率小于b光的折射率，由可知，a光在水中传播的速度更快。
17．
【详解】
根据
可得
18．（1）；（2）
【详解】
（1）根据几何关系可知，光线QM在BC边恰好发生全反射的临界角
=53°
又
解得
根据几何关系可知，光线在从Q点射入透明体时的折射角
r=37°
又
解得
（2）设光线从Q点传播到M点的路程为x，根据几何关系有
光线在透明体中传播的速度大小
又
解得
19．（1）；（2）不能，见解析
【详解】
（1）光路如图所示
因为
所以
光线在A点的入射角为
根据反射定律
所以有
根据几何关系
解得
，
则
则光线在A点的折射角为
根据折射定律得
故该工件的折射率为。
（2）发生全反射的临界角
光线在底边的入射角为30°，有
则不能发生全反射。
20．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，一束光直接射向感光片，另一束光经被摄物反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的相位关系而不同。所以全息照相不仅记录了物体上的反光强度，也记录了相位信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射感光底片，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。
【详解】
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，一束光直接射向感光片，另一束光经被摄物反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的相位关系而不同。所以全息照相不仅记录了物体上的反光强度，也记录了相位信息。人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射感光底片，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。
21．（1）m2；（2）m
【详解】
（1）t＝3s时他恰好看不到小石块了，则知光线恰好产生了全反射，入射角等于临界角C，如图所示，小军的位移为
小孩在河面上能看到石头的区域面积为R=3m的半径圆面积
（2）由全反射公式可得
河的深度为
t＝0时小孩看到的石块深度为
22．（1）；（2）；（3）P点为暗条纹
【详解】
（1）光路如图，根据对称性易知，折射角满足
则折射率
（2）根据
知
（3）过D做垂直反射光线，可知两束反射光的光程差可表示为
可知
故P点为暗条纹。
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