第四章 章末达标检测
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第四章 章末达标检测
一、单选题
1．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
2．下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B．光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大
C．阳光下玻璃的边缘呈现彩色；雨过天晴后，有时天空中会出现彩虹，这两种现象都是光的色散现象
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
3．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是( )
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
4．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点．已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径．已知光在真空中的传播速度为c，则 ( )
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线过B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
5．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
6．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象
C．增大空气一侧的入射角，a光线先消失
D．在真空中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
7．一束复色光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成两条光束，分别记录为a光和b光， 如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．在真空中，a光的速度大于b光的
D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光的宽
8．与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
9．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
10．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射），其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（ ）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大
二、多选题
11．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
12．如图所示，一个厚度的军事设施，观察孔宽度L=60cm。为了扩大向外的观察视野，将折射率的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内（图中为观察孔的俯视图），则（ ）
A．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大60°
B．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大90°
C．若观察者在孔的边缘观察，可以观察到在中央观察所看不到的位置
D．要使视野角接近180°，则需嵌入折射率至少为n=2的玻璃砖
13．如图所示，为玻璃等腰三棱镜的横截面，、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面（两束光关于对称），在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃棱镜中，光的传播速度小于光的传播速度
B．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，则面可能有光线射出
C．用、光在同样的装置中做“双缝干涉”实验，光的条纹间距大
D．用、照射同一狭缝，光衍射现象更明显
14．如图(a)所示为单缝衍射示意图，图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下列说法正确的是（ ）
A．在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
15．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45°（C点出射光线与A点入射光线的夹角），CD弧所对的圆心角为3°，则下列结论正确的是（ ）
A．b色光的偏向角为42°
B．介质对a色光的折射率
C．在介质中，a光的频率小于b光的频率
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦
E．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距
16．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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。则（ ）
A．属于衍射图样的是a和c
B．属于干涉图样的是a和c
C．a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大
D．从左到右的a、b、c、d四幅图对应的色光的顺序是红光、紫光、蓝光、黄光
三、实验题
17．在“用插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，取一块半圆形玻璃砖，O为圆心，如图所示，点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，其中O、P1、P2三点在同一直线上。
（1）下列实验操作不正确的是___________。
A．大头针应垂直插在纸面上
B．直线OP2与MN的夹角不宜过小
C．在插大头针P4时，只需让P4挡住P3
D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
（2）在某次测量中，测得∠P1OF=45°，∠P4OE=60°，则该玻璃砖的折射率为___________。
（3）实验时，若在插P3处的大头针时，不小心将玻璃砖逆时针转动一个角度（O点不变），则折射率的测量结果___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
18．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）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。
19．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50分度。某同学调整手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准某亮条纹（定义为第一条）正中心，此时游标尺的读数如图乙所示 ；接着再转动手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准第7条亮条纹正中心，此时游标尺上读数如图丙所示，则 ___________ mm，利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离 ___________ mm。
（2）图为实验用到的拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的 ___________
A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝
四、解答题
20．如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：
（i）该材料对此平行光束的折射率；
（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．
21．在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面相接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为n=1.73．则
（1）通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点全反射；
（2）光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？（结果保留三位有效数字）。
22．半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，为直径的垂线。足够大的光屏紧靠在玻璃砖的右侧且与垂直。一束复色光沿半径方向与成角射向O点，已知复色光包含折射率从到的光束，因而光屏上出现了彩色光带。
（1）求彩色光带的宽度；
（2）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少时会出现这种现象。
【答案】会看到在旋转Q时光的亮度发生变化；说明自然光是偏振光
【解析】偏振片的作用类似于狭缝，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q。
第四章章末达标检测
一、单选题
1．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
【答案】B
【解析】A．“一叶障目”说明光沿直线传播，A错误；
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像，B正确；
C．“海市蜃楼”说明光能发生折射，C错误；
D．波的传播过程中质点不沿波速方向随波迁移，D错误。故选B。
2．下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B．光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大
C．阳光下玻璃的边缘呈现彩色；雨过天晴后，有时天空中会出现彩虹，这两种现象都是光的色散现象
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
【答案】C
【解析】在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误；光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率小，选项B错误；阳光下玻璃的边缘呈现彩色；雨过天晴后，有时天空中会出现彩虹，这两种现象都是光的色散现象，选项C正确；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误.
3．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是( )
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
【答案】D
【解析】A项：甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；
B项：甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B错误；
C项：根据干涉条纹间距公式，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，那么频率越短，故C错误；
D项：丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，且通过单缝，则为光的衍射条纹，故D正确．
4．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点．已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径．已知光在真空中的传播速度为c，则 ( )
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线过B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
【答案】B
【解析】光线P经折射后经过B点，光路图如图所示．
由几何知识得：，α=60°，β=α=30°；则折射率为：，故A错误．CB间的距离为 s=2Rcosβ=R，光在圆柱体传播速度为 v=c/n，则光从C点传播到B点的时间为．故B正确．由几何知识知，折射光线射到B点时的入射角等于β，由光路可逆性原理，折射光线不可能在B点发生全反射，一定能从B点射出，故C错误．改变入射光线到直径AB的距离，α改变，由 知，β改变，所以折射光线不能够射到B点，故D错误．故选B．
5．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
【答案】D
【解析】A．光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从板射出的两束单色光与入射光线仍然平行，A错误；
B．射到点的光在玻璃板中偏折角较大，可知玻璃对该光的折射率较大，由可知，该光在玻璃中的传播速度较小，波长较短，B错误；
C．由于板上下表面是平行的，所以光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射，C错误；
D．根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折程度大，故为射到点的光，即蓝光，D正确。
故选D。
6．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象
C．增大空气一侧的入射角，a光线先消失
D．在真空中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
【答案】B
【解析】A．光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；
B．由于b光的偏折程度较小，故其折射率较小，所以其波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象，故B正确；
C．两列光的折射后经反射再从玻璃进入空气折射，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射，故两列光不会消失，故C错误；
D．a光的折射率大，频率大，则波长小，根据，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。故选B。
7．一束复色光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成两条光束，分别记录为a光和b光， 如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．在真空中，a光的速度大于b光的
D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光的宽
【答案】D
【解析】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，根据折射率公式可得a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，AB错误；
C．光在真空中的传播速度相同，C错误；
D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式
可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；
故选D。
8．与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
【答案】C
【解析】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食．看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故C正确，ABD错误．
点睛：发生月食时，地球挡住了太阳射向月球的光，但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮，这就让我们看到了“红月亮”．
9．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
【答案】B
【解析】A．由题图乙可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由知，在冰晶中a光的传播速度较大，故A错误；
B．由于冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，可知a光的波长大于b光的波长，根据可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大，故B正确；
C．同种玻璃对a光的折射率较小，由临界角公式可知，a光发生全反射的临界角较大，故C错误；
D．用同一装置做单缝衍射实验，由于a光的波长较长，故a光的中央亮条纹更宽，故D错误。
故选B。
10．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射），其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（ ）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大
【答案】C
【解析】A．由图可知，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率较大，A错误；
B．，由干涉条纹间距公式
可知b光的干涉条纹间距较大，B错误；
C．连接B、D；C、D，设，，设玻璃砖半径为R，则有
，
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
，
故a光和b光在玻璃砖的传播时间为
，
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为，则有
，
联立以上各式解得
C正确；
D．a光和b光在水中传播时有
由
可知b光的全反射临界角较大，所以b光照亮的范围大，D错误。
故选C。
二、多选题
11．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
【答案】ACD
【解析】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
12．如图所示，一个厚度的军事设施，观察孔宽度L=60cm。为了扩大向外的观察视野，将折射率的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内（图中为观察孔的俯视图），则（ ）
A．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大60°
B．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大90°
C．若观察者在孔的边缘观察，可以观察到在中央观察所看不到的位置
D．要使视野角接近180°，则需嵌入折射率至少为n=2的玻璃砖
【答案】ACD
【解析】AB.由知识知折射角为，根据折射定律
解得
则视野角比安装前增大，所以选项A正确，选项B错误；
C. 若观察者在孔的边缘观察，折射角变大，同样入射角变大，故可以观察到在中央观察所看不到的位置，所以选项C正确；
D.要使视野角接近180°，即入射角为，而折射角 不变，则折射率
所以选项D正确。
故选ACD。
13．如图所示，为玻璃等腰三棱镜的横截面，、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面（两束光关于对称），在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃棱镜中，光的传播速度小于光的传播速度
B．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，则面可能有光线射出
C．用、光在同样的装置中做“双缝干涉”实验，光的条纹间距大
D．用、照射同一狭缝，光衍射现象更明显
【答案】BC
【解析】A．由题图可知，光在面上发生了全反射，而光在面上没有发生全反射，而两束光的入射角相同，说明光的临界角小于光的临界角，由分析得知，玻璃对光的折射率小于对光的折射率，由得知，在玻璃棱镜中光的传播速度比光的大，故A错误；
B．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，其入射角减小，入射角可能小于临界角，则面可能有光线射出，故B正确；
C．由于玻璃对光的折射率小于对光的折射率，则光的频率比光的低，光的波长比光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以光束的条纹间距大，故C正确；
D．波长越长越容易发生明显的衍射现象，故光比光更容易发生明显的衍射现象，故D错误。
故选BC。
14．如图(a)所示为单缝衍射示意图，图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下列说法正确的是（ ）
A．在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
【答案】ABC
【解析】A．经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽，条纹间隔越大，由题图知甲光的中央亮纹宽，则甲光的波长较长，故A正确；
B．依据可知，甲光的频率较小，则甲光的折射率较小，根据知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大，故B正确；
C．由可知，甲光的干涉条纹间距大，则在同一光屏上亮条纹的条数少，乙光的亮条纹总数更多，故C正确；
D．甲光的折射率较小，由可知甲光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。故选ABC。
15．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45°（C点出射光线与A点入射光线的夹角），CD弧所对的圆心角为3°，则下列结论正确的是（ ）
A．b色光的偏向角为42°
B．介质对a色光的折射率
C．在介质中，a光的频率小于b光的频率
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦
E．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距
【答案】ADE
【解析】光线在A点的入射角为，折射角分别为
A．由a色光的偏向角为，而偏向角
得
由几何知识得：AC弧所对的圆心角为
CD弧所对的圆心角为，则AD弧所对的圆心角为，故
b色光的偏向角为
A正确；
B．介质对a色光的折射率
B错误；
C．介质对b色光的折射率
则a光的频率大于b光的频率，C错误；
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦
D正确；
E．由上得知，a光的偏向角大于b光的偏向角，a光的折射率大于b光的折射率，a、b两单色光在透明介质中的波长。根据条纹间距公式
波长长的双缝干涉时条纹间距较大，故
E正确。
故选ADE。
16．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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。则（ ）
A．属于衍射图样的是a和c
B．属于干涉图样的是a和c
C．a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大
D．从左到右的a、b、c、d四幅图对应的色光的顺序是红光、紫光、蓝光、黄光
【答案】BCD
【解析】AB．双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹等间距，故a图和c图是双缝干涉图样，故A错误，B正确；
C．根据双缝干涉条纹间距可知，波长越大，越大，故a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大，故C正确；
D．a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大，所以a图对应红光，c图对应蓝光；波长越大，衍射条纹越宽，则b图对应的光的波长比d图对应的光的波长小，所以b图对应紫光，d图对应黄光。故从左向右依次对应红光、紫光、蓝光和黄光，故D正确。
故选BCD。
三、实验题
17．在“用插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，取一块半圆形玻璃砖，O为圆心，如图所示，点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，其中O、P1、P2三点在同一直线上。
（1）下列实验操作不正确的是___________。
A．大头针应垂直插在纸面上
B．直线OP2与MN的夹角不宜过小
C．在插大头针P4时，只需让P4挡住P3
D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
（2）在某次测量中，测得∠P1OF=45°，∠P4OE=60°，则该玻璃砖的折射率为___________。
（3）实验时，若在插P3处的大头针时，不小心将玻璃砖逆时针转动一个角度（O点不变），则折射率的测量结果___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】 C 偏大
【解析】（1）A．大头针都应垂直插在纸面上，便于确定光线方向，故A正确，不符合题意；
B．直线OP2与MN的夹角不宜过小，否则不易确定出射光线，故B正确，不符合题意；
C．插针时应使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故C错误，符合题意；
D．为了减小实验的相对误差，大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些，故D正确，不符合题意。
故选C。
（2）根据光的折射定律，该玻璃砖的折射率
（3）玻璃砖逆时针转动一个角度后，作出出射光线时得到的∠P4OE偏大，故折射率的测量结果偏大。
18．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）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。
【答案】 B 630
【解析】（i）由Δx= ，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；
（ii）由，λ=
（iii）λ==
19．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50分度。某同学调整手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准某亮条纹（定义为第一条）正中心，此时游标尺的读数如图乙所示 ；接着再转动手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准第7条亮条纹正中心，此时游标尺上读数如图丙所示，则 ___________ mm，利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离 ___________ mm。
（2）图为实验用到的拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的 ___________
A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝
【答案】（1）15.02，2.31；（2）B
【解析】（1）[1]图乙所示的游标卡尺的主尺读数为1mm，游标读数为
则最终读数为1.16mm；
图示游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为
所以最终读数为
[2]两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为
（2）[3]亮条纹与分划板中心线不平行时，需要使单缝与双缝相互平行，转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行，即拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝，AC错误，B正确。故选B。
四、解答题
20．如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：
（i）该材料对此平行光束的折射率；
（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．
【答案】（1） （2）当光屏到BC距离超过，光斑分为两块
【解析】（1）由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性不难得出，光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为：α=60°，β=30°
由折射定律，材料折射率
（2）如图O为BC中点，在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D，可看出只要光屏放得比D点远，则光斑会分成两块．
由几何关系可得：
所以当光屏到BC距离超过时，光斑分为两块．
21．在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面相接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为n=1.73．则
（1）通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点全反射；
（2）光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）能；（2）
【解析】（1）由可得
入射角等于临界角，所以光线1能在圆锥的侧面B点发生全反射。
（2）当半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折，当第二次折射时，由于入射角等于60°，而玻璃的折射率为1.73，可得入射角与临界角相等，所以会发生光的全反射，反射光线却恰好垂直射出，作图如下
根据几何关系可知
所以，总时间
22．半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，为直径的垂线。足够大的光屏紧靠在玻璃砖的右侧且与垂直。一束复色光沿半径方向与成角射向O点，已知复色光包含折射率从到的光束，因而光屏上出现了彩色光带。
（1）求彩色光带的宽度；
（2）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少时会出现这种现象。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由折射定律得
代入数据，解得
故彩色光带的宽度为
（2）当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在上形成一个光点。当折射率为的单色光在玻璃表面上恰好发生全反射时，对应的值最小，因为
所以
故的最小值
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第四章 章末达标检测
一、单选题
1．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
2．下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B．光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大
C．阳光下玻璃的边缘呈现彩色；雨过天晴后，有时天空中会出现彩虹，这两种现象都是光的色散现象
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
3．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是( )
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
4．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点．已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径．已知光在真空中的传播速度为c，则 ( )
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线过B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
5．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
6．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象
C．增大空气一侧的入射角，a光线先消失
D．在真空中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
7．一束复色光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成两条光束，分别记录为a光和b光， 如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．在真空中，a光的速度大于b光的
D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光的宽
8．与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
9．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
10．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射），其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（ ）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大
二、多选题
11．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
12．如图所示，一个厚度的军事设施，观察孔宽度L=60cm。为了扩大向外的观察视野，将折射率的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内（图中为观察孔的俯视图），则（ ）
A．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大60°
B．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大90°
C．若观察者在孔的边缘观察，可以观察到在中央观察所看不到的位置
D．要使视野角接近180°，则需嵌入折射率至少为n=2的玻璃砖
13．如图所示，为玻璃等腰三棱镜的横截面，、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面（两束光关于对称），在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃棱镜中，光的传播速度小于光的传播速度
B．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，则面可能有光线射出
C．用、光在同样的装置中做“双缝干涉”实验，光的条纹间距大
D．用、照射同一狭缝，光衍射现象更明显
14．如图(a)所示为单缝衍射示意图，图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下列说法正确的是（ ）
A．在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
15．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45°（C点出射光线与A点入射光线的夹角），CD弧所对的圆心角为3°，则下列结论正确的是（ ）
A．b色光的偏向角为42°
B．介质对a色光的折射率
C．在介质中，a光的频率小于b光的频率
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦
E．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距
16．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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。则（ ）
A．属于衍射图样的是a和c
B．属于干涉图样的是a和c
C．a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大
D．从左到右的a、b、c、d四幅图对应的色光的顺序是红光、紫光、蓝光、黄光
三、实验题
17．在“用插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，取一块半圆形玻璃砖，O为圆心，如图所示，点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，其中O、P1、P2三点在同一直线上。
（1）下列实验操作不正确的是___________。
A．大头针应垂直插在纸面上
B．直线OP2与MN的夹角不宜过小
C．在插大头针P4时，只需让P4挡住P3
D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
（2）在某次测量中，测得∠P1OF=45°，∠P4OE=60°，则该玻璃砖的折射率为___________。
（3）实验时，若在插P3处的大头针时，不小心将玻璃砖逆时针转动一个角度（O点不变），则折射率的测量结果___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
18．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）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。
19．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50分度。某同学调整手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准某亮条纹（定义为第一条）正中心，此时游标尺的读数如图乙所示 ；接着再转动手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准第7条亮条纹正中心，此时游标尺上读数如图丙所示，则 ___________ mm，利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离 ___________ mm。
（2）图为实验用到的拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的 ___________
A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝
四、解答题
20．如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：
（i）该材料对此平行光束的折射率；
（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．
21．在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面相接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为n=1.73．则
（1）通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点全反射；
（2）光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？（结果保留三位有效数字）。
22．半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，为直径的垂线。足够大的光屏紧靠在玻璃砖的右侧且与垂直。一束复色光沿半径方向与成角射向O点，已知复色光包含折射率从到的光束，因而光屏上出现了彩色光带。
（1）求彩色光带的宽度；
（2）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少时会出现这种现象。
【答案】会看到在旋转Q时光的亮度发生变化；说明自然光是偏振光
【解析】偏振片的作用类似于狭缝，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q。
第四章章末达标检测
一、单选题
1．下列成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识，其中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C．“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D．“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
【答案】B
【解析】A．“一叶障目”说明光沿直线传播，A错误；
B．“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像，B正确；
C．“海市蜃楼”说明光能发生折射，C错误；
D．波的传播过程中质点不沿波速方向随波迁移，D错误。故选B。
2．下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B．光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大
C．阳光下玻璃的边缘呈现彩色；雨过天晴后，有时天空中会出现彩虹，这两种现象都是光的色散现象
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
【答案】C
【解析】在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误；光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率小，选项B错误；阳光下玻璃的边缘呈现彩色；雨过天晴后，有时天空中会出现彩虹，这两种现象都是光的色散现象，选项C正确；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误.
3．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是( )
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
【答案】D
【解析】A项：甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；
B项：甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B错误；
C项：根据干涉条纹间距公式，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，那么频率越短，故C错误；
D项：丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，且通过单缝，则为光的衍射条纹，故D正确．
4．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点．已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径．已知光在真空中的传播速度为c，则 ( )
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线过B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
【答案】B
【解析】光线P经折射后经过B点，光路图如图所示．
由几何知识得：，α=60°，β=α=30°；则折射率为：，故A错误．CB间的距离为 s=2Rcosβ=R，光在圆柱体传播速度为 v=c/n，则光从C点传播到B点的时间为．故B正确．由几何知识知，折射光线射到B点时的入射角等于β，由光路可逆性原理，折射光线不可能在B点发生全反射，一定能从B点射出，故C错误．改变入射光线到直径AB的距离，α改变，由 知，β改变，所以折射光线不能够射到B点，故D错误．故选B．
5．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
【答案】D
【解析】A．光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从板射出的两束单色光与入射光线仍然平行，A错误；
B．射到点的光在玻璃板中偏折角较大，可知玻璃对该光的折射率较大，由可知，该光在玻璃中的传播速度较小，波长较短，B错误；
C．由于板上下表面是平行的，所以光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射，C错误；
D．根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折程度大，故为射到点的光，即蓝光，D正确。
故选D。
6．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象
C．增大空气一侧的入射角，a光线先消失
D．在真空中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
【答案】B
【解析】A．光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；
B．由于b光的偏折程度较小，故其折射率较小，所以其波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象，故B正确；
C．两列光的折射后经反射再从玻璃进入空气折射，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射，故两列光不会消失，故C错误；
D．a光的折射率大，频率大，则波长小，根据，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。故选B。
7．一束复色光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成两条光束，分别记录为a光和b光， 如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．在真空中，a光的速度大于b光的
D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光的宽
【答案】D
【解析】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，根据折射率公式可得a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，AB错误；
C．光在真空中的传播速度相同，C错误；
D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式
可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；
故选D。
8．与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
【答案】C
【解析】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食．看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故C正确，ABD错误．
点睛：发生月食时，地球挡住了太阳射向月球的光，但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮，这就让我们看到了“红月亮”．
9．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的传播速度较大
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽
【答案】B
【解析】A．由题图乙可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由知，在冰晶中a光的传播速度较大，故A错误；
B．由于冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，可知a光的波长大于b光的波长，根据可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大，故B正确；
C．同种玻璃对a光的折射率较小，由临界角公式可知，a光发生全反射的临界角较大，故C错误；
D．用同一装置做单缝衍射实验，由于a光的波长较长，故a光的中央亮条纹更宽，故D错误。
故选B。
10．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射），其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（ ）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大
【答案】C
【解析】A．由图可知，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率较大，A错误；
B．，由干涉条纹间距公式
可知b光的干涉条纹间距较大，B错误；
C．连接B、D；C、D，设，，设玻璃砖半径为R，则有
，
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
，
故a光和b光在玻璃砖的传播时间为
，
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为，则有
，
联立以上各式解得
C正确；
D．a光和b光在水中传播时有
由
可知b光的全反射临界角较大，所以b光照亮的范围大，D错误。
故选C。
二、多选题
11．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
【答案】ACD
【解析】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
12．如图所示，一个厚度的军事设施，观察孔宽度L=60cm。为了扩大向外的观察视野，将折射率的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内（图中为观察孔的俯视图），则（ ）
A．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大60°
B．在观察孔的中央观察，视野角比安装前增大90°
C．若观察者在孔的边缘观察，可以观察到在中央观察所看不到的位置
D．要使视野角接近180°，则需嵌入折射率至少为n=2的玻璃砖
【答案】ACD
【解析】AB.由知识知折射角为，根据折射定律
解得
则视野角比安装前增大，所以选项A正确，选项B错误；
C. 若观察者在孔的边缘观察，折射角变大，同样入射角变大，故可以观察到在中央观察所看不到的位置，所以选项C正确；
D.要使视野角接近180°，即入射角为，而折射角 不变，则折射率
所以选项D正确。
故选ACD。
13．如图所示，为玻璃等腰三棱镜的横截面，、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面（两束光关于对称），在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃棱镜中，光的传播速度小于光的传播速度
B．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，则面可能有光线射出
C．用、光在同样的装置中做“双缝干涉”实验，光的条纹间距大
D．用、照射同一狭缝，光衍射现象更明显
【答案】BC
【解析】A．由题图可知，光在面上发生了全反射，而光在面上没有发生全反射，而两束光的入射角相同，说明光的临界角小于光的临界角，由分析得知，玻璃对光的折射率小于对光的折射率，由得知，在玻璃棱镜中光的传播速度比光的大，故A错误；
B．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，其入射角减小，入射角可能小于临界角，则面可能有光线射出，故B正确；
C．由于玻璃对光的折射率小于对光的折射率，则光的频率比光的低，光的波长比光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以光束的条纹间距大，故C正确；
D．波长越长越容易发生明显的衍射现象，故光比光更容易发生明显的衍射现象，故D错误。
故选BC。
14．如图(a)所示为单缝衍射示意图，图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下列说法正确的是（ ）
A．在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
【答案】ABC
【解析】A．经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽，条纹间隔越大，由题图知甲光的中央亮纹宽，则甲光的波长较长，故A正确；
B．依据可知，甲光的频率较小，则甲光的折射率较小，根据知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大，故B正确；
C．由可知，甲光的干涉条纹间距大，则在同一光屏上亮条纹的条数少，乙光的亮条纹总数更多，故C正确；
D．甲光的折射率较小，由可知甲光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。故选ABC。
15．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45°（C点出射光线与A点入射光线的夹角），CD弧所对的圆心角为3°，则下列结论正确的是（ ）
A．b色光的偏向角为42°
B．介质对a色光的折射率
C．在介质中，a光的频率小于b光的频率
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦
E．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距
【答案】ADE
【解析】光线在A点的入射角为，折射角分别为
A．由a色光的偏向角为，而偏向角
得
由几何知识得：AC弧所对的圆心角为
CD弧所对的圆心角为，则AD弧所对的圆心角为，故
b色光的偏向角为
A正确；
B．介质对a色光的折射率
B错误；
C．介质对b色光的折射率
则a光的频率大于b光的频率，C错误；
D．b色光从介质射向空气的临界角正弦
D正确；
E．由上得知，a光的偏向角大于b光的偏向角，a光的折射率大于b光的折射率，a、b两单色光在透明介质中的波长。根据条纹间距公式
波长长的双缝干涉时条纹间距较大，故
E正确。
故选ADE。
16．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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。则（ ）
A．属于衍射图样的是a和c
B．属于干涉图样的是a和c
C．a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大
D．从左到右的a、b、c、d四幅图对应的色光的顺序是红光、紫光、蓝光、黄光
【答案】BCD
【解析】AB．双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹等间距，故a图和c图是双缝干涉图样，故A错误，B正确；
C．根据双缝干涉条纹间距可知，波长越大，越大，故a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大，故C正确；
D．a图对应的光的波长比c图对应的光的波长更大，所以a图对应红光，c图对应蓝光；波长越大，衍射条纹越宽，则b图对应的光的波长比d图对应的光的波长小，所以b图对应紫光，d图对应黄光。故从左向右依次对应红光、紫光、蓝光和黄光，故D正确。
故选BCD。
三、实验题
17．在“用插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，取一块半圆形玻璃砖，O为圆心，如图所示，点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，其中O、P1、P2三点在同一直线上。
（1）下列实验操作不正确的是___________。
A．大头针应垂直插在纸面上
B．直线OP2与MN的夹角不宜过小
C．在插大头针P4时，只需让P4挡住P3
D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
（2）在某次测量中，测得∠P1OF=45°，∠P4OE=60°，则该玻璃砖的折射率为___________。
（3）实验时，若在插P3处的大头针时，不小心将玻璃砖逆时针转动一个角度（O点不变），则折射率的测量结果___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】 C 偏大
【解析】（1）A．大头针都应垂直插在纸面上，便于确定光线方向，故A正确，不符合题意；
B．直线OP2与MN的夹角不宜过小，否则不易确定出射光线，故B正确，不符合题意；
C．插针时应使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故C错误，符合题意；
D．为了减小实验的相对误差，大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些，故D正确，不符合题意。
故选C。
（2）根据光的折射定律，该玻璃砖的折射率
（3）玻璃砖逆时针转动一个角度后，作出出射光线时得到的∠P4OE偏大，故折射率的测量结果偏大。
18．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）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。
【答案】 B 630
【解析】（i）由Δx= ，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；
（ii）由，λ=
（iii）λ==
19．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50分度。某同学调整手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准某亮条纹（定义为第一条）正中心，此时游标尺的读数如图乙所示 ；接着再转动手轮，目镜中十字叉丝的竖直线对准第7条亮条纹正中心，此时游标尺上读数如图丙所示，则 ___________ mm，利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离 ___________ mm。
（2）图为实验用到的拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的 ___________
A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝
【答案】（1）15.02，2.31；（2）B
【解析】（1）[1]图乙所示的游标卡尺的主尺读数为1mm，游标读数为
则最终读数为1.16mm；
图示游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为
所以最终读数为
[2]两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为
（2）[3]亮条纹与分划板中心线不平行时，需要使单缝与双缝相互平行，转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行，即拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝，AC错误，B正确。故选B。
四、解答题
20．如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．求：
（i）该材料对此平行光束的折射率；
（ii）这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条．
【答案】（1） （2）当光屏到BC距离超过，光斑分为两块
【解析】（1）由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性不难得出，光线进入AB面时的入射角α和折射角β分别为：α=60°，β=30°
由折射定律，材料折射率
（2）如图O为BC中点，在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D，可看出只要光屏放得比D点远，则光斑会分成两块．
由几何关系可得：
所以当光屏到BC距离超过时，光斑分为两块．
21．在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面相接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为n=1.73．则
（1）通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点全反射；
（2）光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）能；（2）
【解析】（1）由可得
入射角等于临界角，所以光线1能在圆锥的侧面B点发生全反射。
（2）当半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折，当第二次折射时，由于入射角等于60°，而玻璃的折射率为1.73，可得入射角与临界角相等，所以会发生光的全反射，反射光线却恰好垂直射出，作图如下
根据几何关系可知
所以，总时间
22．半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，为直径的垂线。足够大的光屏紧靠在玻璃砖的右侧且与垂直。一束复色光沿半径方向与成角射向O点，已知复色光包含折射率从到的光束，因而光屏上出现了彩色光带。
（1）求彩色光带的宽度；
（2）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少时会出现这种现象。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由折射定律得
代入数据，解得
故彩色光带的宽度为
（2）当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在上形成一个光点。当折射率为的单色光在玻璃表面上恰好发生全反射时，对应的值最小，因为
所以
故的最小值
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