2014高中物理 第4章 波粒二象性 章末检测1（教科版选修3-5）
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| 名称 | 2014高中物理 第4章 波粒二象性 章末检测1（教科版选修3-5） |  | |
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| 文件大小 | 45.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-02-14 21:00:45 | ||
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第5章 波粒二象性 章末检测1
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.小朋友吹出的肥皂泡泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹.这是下列哪种原因形成的 （ ）
A.光的色散 B.光的衍射
C.光的直线传播 D.光的干涉
解析：本题考查光的干涉及与其他现象的区别.
以上现象都是干涉现象，即薄膜干涉.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前后两个表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹.由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，所以薄膜上就会出现彩色花纹.D正确.
答案D
2.下列有关光现象的说法中正确的是 ( )
A.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象
B.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为黄光,则条纹间距变窄
C.光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D.光的偏振现象说明光是一种纵波
解析：水面上油膜出现彩色条纹是光的干涉现象.在双缝干涉实验中,入射光波长变大,条纹间距变宽.光的偏振现象说明光是一种横波,只有C项的说法是正确的.
答案C
3.国家836计划中的一个重点项目中所研究的X光激光(频率范围很窄的高强度X射线)有着广泛的应用前景,用X光激光给细胞“照相”,以下激光的哪些特点属于次要因素 ( )
A.杀菌作用 B.化学作用
C.波长短 D.能量高
解析：本题考查X光激光给细胞“照相”的原理.
细胞的“尺度”很小,用普通光照相,会发生明显衍射,图像不清晰;而X光波长很短,用它照相不会发生明显衍射,可以得到细胞的清晰照片.可见用X光激光给细胞“照相”,主要是利用了X光的波长很短,故A、B、D属于次要因素.
答案ABD
4.肥皂薄膜在阳光照射下可看到彩色花纹的原因是 ( )
A.薄膜对不同色光的折射率不同
B.薄膜对不同色光的反射方向不同
C.不同厚度的地方，薄膜吸收不同的色光
D.不同厚度的地方，某一波长的光从薄膜前、后表面反射的光互相叠加而产生的
解析：本题考查光的薄膜干涉,故正确选项为D.
答案D
5. 2001年10月，我国进行了第三次大熊猫普查，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等.红外遥感利用了红外线的 （ ）
A.热效应 B.相干性
C.反射性能好 D.波长长、易衍射
解析：红外遥感利用了红外线波长长，易绕过障碍物的特点.故正确选项为D.
答案D
6.用单色光做双缝干涉实验,在距离双缝l处,得到稳定的干涉图样.若使光屏在其附近前后移动,以下说法正确的是 ( )
A.将屏向前移动,干涉图样变得模糊不清
B.将屏向后移动,干涉图样变得模糊不清
C.只要屏移动,干涉图样就变得模糊不清
D.不论屏向前移动,还是向后移动,屏上均有清晰的干涉图样
解析：本题考查光的干涉.光屏上得到干涉图样,是两列相干光叠加产生的.在光屏附近前后移动光屏,l变大或变小,屏上仍有清晰的干涉图样,由Δx=λ知,条纹间距变宽或变窄.
答案D
7. 在杨氏双缝干涉实验装置中，双缝的作用是 （ ）
A.遮住过于强烈的灯光
B.形成两个振动情况相同的光源
C.使白光变成单色光
D.使光发生折射
解析：本题考查光的双缝干涉实验装置.双缝的作用是获得相干光源.故正确选项为B.
答案B
8 .如图所示，让自然光照射到P、Q两个偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱 （ ）
A.0° B.30°
C.60° D.90°
解析：本题考查光的偏振现象.由于光波是横波，所以当两偏振片透振方向夹角为90°时，透射光的强度最弱.故正确选项为D.
答案D
9.在杨氏双缝干涉实验装置中，用红光做实验，在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹．若将其中一条缝挡住，另一条缝仍然可以通过红光，那么在屏上将看到 （ ）
A.形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹
B.形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹，只是间距变窄了
C.形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹
D.没有条纹，只是一片红光
解析：本题考查双缝干涉与单缝衍射的区别.将一条缝挡住时，由双缝干涉变为单缝衍射，衍射条纹仍为明暗相间，但间距不相等.故正确选项为C.
答案C
10.X射线电子计算机体层摄影简称CT,由于诊断迅速、准确率高得到广泛的应用.CT机的扫描部分主要由X射线管和检测器组成.X射线贯穿人体经部分吸收后,为检测器所接收,检测器所接收的射线的强弱决定于人体截面的组织密度.检测器所测得的不同强度的信号经电子计算机处理后转换成图像,可在荧光屏上显示出来,也可用胶片拍摄出来.下图为X射线产生的原理图.下列说法正确的是 ( )
A.发现X射线的科学家是伦琴
B.X射线是对阴极上的原子的内层电子受激产生的
C.CT机诊断主要是利用了X射线穿透力强,能使胶片感光的特性
D.原理图中的电源1可用交流电源,电源2一定用高压直流电源
解析：1985年德国物理学家伦琴发现了X射线.X射线是原子的内层电子受激产生的;CT机诊断主要是利用了X射线穿透力强,能使胶片感光的特性;电源1是灯丝电源,为灯丝提供电流,可以用直流电,也可以用交流电,电源2是用来提供加速电压的,所以一定要用高压直流电源.故A、B、C、D都是正确的.
答案ABCD
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.
11 .A、B两图是由单色光分别照射到圆孔所形成的图样.其中图A是光的 （填“干涉”或“衍射”）图样.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径 （填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径.
解析：本题考查发生明显衍射的条件.A图为小孔衍射，B图为光的直线传播.
答案衍射 小于
12 .1800年英国物理学家赫歇尔用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在射线，这就是红外线.它最显著的作用是
；它还可以用作 、 、 .
解析：本题考查红外线的特点及应用.
答案热作用 红外线遥感 红外摄影 红外成像
13 .1801年德国物理学家里特发现了紫外线，从此紫外线得到了广泛的应用.促进人体合成维生素D是利用了紫外线的 ；验钞机能检验钞票的真伪是利用了紫外线的 ；医院里常把紫外线用来 .
解析：本题考查紫外线的特点及应用.
答案化学作用 荧光效应 杀菌消毒
14.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，测量头如图所示，调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数为 mm.转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置,由螺旋测微器再读出一读数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm,已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离L=1.00 m,则对应的光波波长为λ= mm.
解析：(1)螺旋测微器的读数为1.179 mm.
(2)相邻两条亮(暗)纹间的距离:
Δ= mm=0.320 mm
λ= mm=4.8×mm.
答案1.179 4.8×
15.有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力，这是因为它对某种波段的光线产生视觉．根据热辐射理论，物体发出的光的最大波长与物体的绝对温度
T满足关系式T＝2.90×m·K.若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27 ℃，则它发出光的最大波长为 m，属于 波段．
解析：由T=2.90×m·K
得==9.7×m
该波长属于红外线波段.
答案9.7× 红外线
三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
16.（8分）要使某透镜能对在空气中波长为0.52 μm的黄绿光增透，至少要在镜面上涂厚度为多大的增透膜 （假定做这种膜的材料的折射率为1.3）
解析：本题考查光的薄膜干涉.光波在膜中的波长为
=m=4.0×m
增透膜的厚度为
d=m=1.0×m.
答案1.0×m
17. （9分）用波长λ=0.51 μm的绿光做双缝干涉实验,测得相邻两条亮纹间的距离Δx=0.55 mm.若将整个装置放入折射率n=的水中,那么相邻两条亮纹间的距离是多大
解析：根据Δx=λ ①
在水中绿光的波长:
=λ
在水中相邻两条亮纹间的距离:
Δ= ②
由①②两式得: Δ= = =0.41 mm.
答案0.41 mm
18.（9分）金属钠蒸气发出的黄光，频率是5.1×Hz，它以45°的入射角由空气射入玻璃后，折射角是30°，那么它在玻璃中的传播速度和波长如何改变？改变了多少？
解析：本题考查光由一种介质进入另一种介质时频率不变，波速、波长改变.玻璃的折射率：
n=sin/sin=sin45°/sin30°=1.4
光在玻璃中的传播速度
v=c/n=3.0×/1.4 m/s=2.1×m/s
可见光在玻璃中的传播速度减小，减小值
Δv=0.9×m/s
光在真空中的波长
=c/ν=3.0×/(5.1×) m
=5.9×m
光在玻璃中的波长：
λ=v/ν=2.1×/（5.1×） m
=4.1×m
光在玻璃中的波长减小，减小值
Δλ=1.8×m.
答案速度减小值Δv=0.9×m/s;波长减小值Δλ=1.8×m.
19.（14分）一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的.激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv（也称频率宽度）.如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从上表面反射回去（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜下表面b反射回来，再从上表面折射出去(这部分光称为乙光）.当甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明,能观察到明显稳定的干涉现象的条件是:Δt的最大值Δ与Δv的乘积近似等于1,即只有满足Δ·Δv≈1才会观察到明显稳定的干涉现象.已知某红宝石激光器发出的激光频率v=4.32×Hz,它的频率宽度Δv=8.0×Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n=2的液膜表面,入射光与液膜表面成45°角,如图所示.求：
（1）从O点射入薄膜中的光的传播速率；
（2）估算在如图所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度.
解析：（1）由折射率n=得 ①
射入薄膜中的光的速率：
v==2.12×m/s. ②
（2）由光的折射定律得： ③
设乙光在薄膜中传播时间的最大值为Δ，对应的最大厚度为，则④
根据题中所给条件得：Δ·Δv=1 ⑤
由②③④⑤式得：=1.15×m.⑥
答案（1）2.12×m/s （2）1.15×m
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第5章 波粒二象性 章末检测1
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说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.小朋友吹出的肥皂泡泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹.这是下列哪种原因形成的 （ ）
A.光的色散 B.光的衍射
C.光的直线传播 D.光的干涉
解析：本题考查光的干涉及与其他现象的区别.
以上现象都是干涉现象，即薄膜干涉.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前后两个表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹.由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，所以薄膜上就会出现彩色花纹.D正确.
答案D
2.下列有关光现象的说法中正确的是 ( )
A.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象
B.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为黄光,则条纹间距变窄
C.光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D.光的偏振现象说明光是一种纵波
解析：水面上油膜出现彩色条纹是光的干涉现象.在双缝干涉实验中,入射光波长变大,条纹间距变宽.光的偏振现象说明光是一种横波,只有C项的说法是正确的.
答案C
3.国家836计划中的一个重点项目中所研究的X光激光(频率范围很窄的高强度X射线)有着广泛的应用前景,用X光激光给细胞“照相”,以下激光的哪些特点属于次要因素 ( )
A.杀菌作用 B.化学作用
C.波长短 D.能量高
解析：本题考查X光激光给细胞“照相”的原理.
细胞的“尺度”很小,用普通光照相,会发生明显衍射,图像不清晰;而X光波长很短,用它照相不会发生明显衍射,可以得到细胞的清晰照片.可见用X光激光给细胞“照相”,主要是利用了X光的波长很短,故A、B、D属于次要因素.
答案ABD
4.肥皂薄膜在阳光照射下可看到彩色花纹的原因是 ( )
A.薄膜对不同色光的折射率不同
B.薄膜对不同色光的反射方向不同
C.不同厚度的地方，薄膜吸收不同的色光
D.不同厚度的地方，某一波长的光从薄膜前、后表面反射的光互相叠加而产生的
解析：本题考查光的薄膜干涉,故正确选项为D.
答案D
5. 2001年10月，我国进行了第三次大熊猫普查，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等.红外遥感利用了红外线的 （ ）
A.热效应 B.相干性
C.反射性能好 D.波长长、易衍射
解析：红外遥感利用了红外线波长长，易绕过障碍物的特点.故正确选项为D.
答案D
6.用单色光做双缝干涉实验,在距离双缝l处,得到稳定的干涉图样.若使光屏在其附近前后移动,以下说法正确的是 ( )
A.将屏向前移动,干涉图样变得模糊不清
B.将屏向后移动,干涉图样变得模糊不清
C.只要屏移动,干涉图样就变得模糊不清
D.不论屏向前移动,还是向后移动,屏上均有清晰的干涉图样
解析：本题考查光的干涉.光屏上得到干涉图样,是两列相干光叠加产生的.在光屏附近前后移动光屏,l变大或变小,屏上仍有清晰的干涉图样,由Δx=λ知,条纹间距变宽或变窄.
答案D
7. 在杨氏双缝干涉实验装置中，双缝的作用是 （ ）
A.遮住过于强烈的灯光
B.形成两个振动情况相同的光源
C.使白光变成单色光
D.使光发生折射
解析：本题考查光的双缝干涉实验装置.双缝的作用是获得相干光源.故正确选项为B.
答案B
8 .如图所示，让自然光照射到P、Q两个偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱 （ ）
A.0° B.30°
C.60° D.90°
解析：本题考查光的偏振现象.由于光波是横波，所以当两偏振片透振方向夹角为90°时，透射光的强度最弱.故正确选项为D.
答案D
9.在杨氏双缝干涉实验装置中，用红光做实验，在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹．若将其中一条缝挡住，另一条缝仍然可以通过红光，那么在屏上将看到 （ ）
A.形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹
B.形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹，只是间距变窄了
C.形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹
D.没有条纹，只是一片红光
解析：本题考查双缝干涉与单缝衍射的区别.将一条缝挡住时，由双缝干涉变为单缝衍射，衍射条纹仍为明暗相间，但间距不相等.故正确选项为C.
答案C
10.X射线电子计算机体层摄影简称CT,由于诊断迅速、准确率高得到广泛的应用.CT机的扫描部分主要由X射线管和检测器组成.X射线贯穿人体经部分吸收后,为检测器所接收,检测器所接收的射线的强弱决定于人体截面的组织密度.检测器所测得的不同强度的信号经电子计算机处理后转换成图像,可在荧光屏上显示出来,也可用胶片拍摄出来.下图为X射线产生的原理图.下列说法正确的是 ( )
A.发现X射线的科学家是伦琴
B.X射线是对阴极上的原子的内层电子受激产生的
C.CT机诊断主要是利用了X射线穿透力强,能使胶片感光的特性
D.原理图中的电源1可用交流电源,电源2一定用高压直流电源
解析：1985年德国物理学家伦琴发现了X射线.X射线是原子的内层电子受激产生的;CT机诊断主要是利用了X射线穿透力强,能使胶片感光的特性;电源1是灯丝电源,为灯丝提供电流,可以用直流电,也可以用交流电,电源2是用来提供加速电压的,所以一定要用高压直流电源.故A、B、C、D都是正确的.
答案ABCD
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.
11 .A、B两图是由单色光分别照射到圆孔所形成的图样.其中图A是光的 （填“干涉”或“衍射”）图样.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径 （填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径.
解析：本题考查发生明显衍射的条件.A图为小孔衍射，B图为光的直线传播.
答案衍射 小于
12 .1800年英国物理学家赫歇尔用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在射线，这就是红外线.它最显著的作用是
；它还可以用作 、 、 .
解析：本题考查红外线的特点及应用.
答案热作用 红外线遥感 红外摄影 红外成像
13 .1801年德国物理学家里特发现了紫外线，从此紫外线得到了广泛的应用.促进人体合成维生素D是利用了紫外线的 ；验钞机能检验钞票的真伪是利用了紫外线的 ；医院里常把紫外线用来 .
解析：本题考查紫外线的特点及应用.
答案化学作用 荧光效应 杀菌消毒
14.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，测量头如图所示，调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数为 mm.转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置,由螺旋测微器再读出一读数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm,已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离L=1.00 m,则对应的光波波长为λ= mm.
解析：(1)螺旋测微器的读数为1.179 mm.
(2)相邻两条亮(暗)纹间的距离:
Δ= mm=0.320 mm
λ= mm=4.8×mm.
答案1.179 4.8×
15.有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力，这是因为它对某种波段的光线产生视觉．根据热辐射理论，物体发出的光的最大波长与物体的绝对温度
T满足关系式T＝2.90×m·K.若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27 ℃，则它发出光的最大波长为 m，属于 波段．
解析：由T=2.90×m·K
得==9.7×m
该波长属于红外线波段.
答案9.7× 红外线
三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
16.（8分）要使某透镜能对在空气中波长为0.52 μm的黄绿光增透，至少要在镜面上涂厚度为多大的增透膜 （假定做这种膜的材料的折射率为1.3）
解析：本题考查光的薄膜干涉.光波在膜中的波长为
=m=4.0×m
增透膜的厚度为
d=m=1.0×m.
答案1.0×m
17. （9分）用波长λ=0.51 μm的绿光做双缝干涉实验,测得相邻两条亮纹间的距离Δx=0.55 mm.若将整个装置放入折射率n=的水中,那么相邻两条亮纹间的距离是多大
解析：根据Δx=λ ①
在水中绿光的波长:
=λ
在水中相邻两条亮纹间的距离:
Δ= ②
由①②两式得: Δ= = =0.41 mm.
答案0.41 mm
18.（9分）金属钠蒸气发出的黄光，频率是5.1×Hz，它以45°的入射角由空气射入玻璃后，折射角是30°，那么它在玻璃中的传播速度和波长如何改变？改变了多少？
解析：本题考查光由一种介质进入另一种介质时频率不变，波速、波长改变.玻璃的折射率：
n=sin/sin=sin45°/sin30°=1.4
光在玻璃中的传播速度
v=c/n=3.0×/1.4 m/s=2.1×m/s
可见光在玻璃中的传播速度减小，减小值
Δv=0.9×m/s
光在真空中的波长
=c/ν=3.0×/(5.1×) m
=5.9×m
光在玻璃中的波长：
λ=v/ν=2.1×/（5.1×） m
=4.1×m
光在玻璃中的波长减小，减小值
Δλ=1.8×m.
答案速度减小值Δv=0.9×m/s;波长减小值Δλ=1.8×m.
19.（14分）一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的.激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv（也称频率宽度）.如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从上表面反射回去（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜下表面b反射回来，再从上表面折射出去(这部分光称为乙光）.当甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明,能观察到明显稳定的干涉现象的条件是:Δt的最大值Δ与Δv的乘积近似等于1,即只有满足Δ·Δv≈1才会观察到明显稳定的干涉现象.已知某红宝石激光器发出的激光频率v=4.32×Hz,它的频率宽度Δv=8.0×Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n=2的液膜表面,入射光与液膜表面成45°角,如图所示.求：
（1）从O点射入薄膜中的光的传播速率；
（2）估算在如图所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度.
解析：（1）由折射率n=得 ①
射入薄膜中的光的速率：
v==2.12×m/s. ②
（2）由光的折射定律得： ③
设乙光在薄膜中传播时间的最大值为Δ，对应的最大厚度为，则④
根据题中所给条件得：Δ·Δv=1 ⑤
由②③④⑤式得：=1.15×m.⑥
答案（1）2.12×m/s （2）1.15×m
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