选修1 第4章 光 几何光学 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析）
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| 名称 | 选修1 第4章 光 几何光学 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 420.4KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-08-19 09:50:20 | ||
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文档简介
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第四章 光 知识点
第一节光的反射和折射
问题1、光的的折射定律是什么？什么是折射率
1）光的折射定律：①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角。 ②表达式：
③在光的折射现象中，光路也是可逆的
2）折射率、；光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，
用符号n表示
▲n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同
▲某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝.
问题2、什么是折射时的色散？
答：⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大
⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。同一种介质中，由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢.
全反射
问题3、什么是全反射？有哪些规律？
1）全反射：光疏介质和光密介质：折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。
注意：光疏和光密介质是相对的。由折射率大的向折射率小的介质传播，它就是光密介质；反之就是光疏介质；
全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失（γ=900），只剩下反射光线的现象。
2）发生全反射的条件：①光必须从光密介质射向光疏介质②入射角必须大于（或等于）临界角
3）临界角
4）规律：入射角i越大，折射角γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。
5）应用
①全反射棱镜：形状：等腰直角三角形
原理：如图；条件：玻璃折射率大于1.4
优点：比平面镜反射时失真小
②光导纤维：折射率大的内芯、折射率小的外套
时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速
③海市蜃楼：沙漠：倒立虚像；海洋：正立虚像
第三节 光的干涉和衍射
问题4.什么是光的干涉现象？
答：光的干涉是波动特有的现象，由托马斯 杨首次观察到。
（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：，
其中L：屏到挡板间的距离，d：双缝的间距，λ：光的波长，△x：相邻亮纹（暗纹）间的距离
（2）干涉图象特点：中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。红光（λ最大）明、暗条纹最宽，紫光明、暗条纹最窄。白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。
问题4、什么是薄膜干涉？
答：1、薄膜干涉（等厚干涉）：图象特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。
不同λ的光做实验，条纹间距不同,单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹
2、薄膜干涉中的色散
⑴、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的 ⑵、原理：膜的前后两个面反射的光形成的
⑶、现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹） ⑷、厚度变化越快，条纹越密白光入射形成彩色条纹。
问题5、什么光的衍射？：
答：1、单缝衍射图象特点：中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。（白光入射为彩色条纹）。
光的衍射条纹：中间宽，两侧窄的明暗相间条纹（典例：泊松亮斑）
干涉与衍射的共同点：同等条件下，波长越长，条纹越宽
第四节 光的偏振
问题6、什么是光的偏振？
光通过偏振片后，只有部分光通过偏振片的现象叫偏正现象、
证明了光是横波；常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光
问题7、什么是振片？
答：由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。
①当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。
②当有两个偏振片时：当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。
问题8、光的偏振有什么特点？
答：1、只有横波才有偏振现象。
2、光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引起的，因此常将E的振动称为光振动。
3、除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。
问题9、偏振现象有哪些应用？
答：拍摄、液晶显示、汽车车灯（偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45°）、立体电影（左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同）
第四章 光 总结 考试试卷
一、单选择题(本题共16小题,每题3分,共48分,答案写在第4页表格中)
1．以下说法正确的是( )
A．真空中蓝光的波长比红光的波长长 B．天空中的彩虹是由光干涉形成的
C．光纤通信利用了光的全反射原理 D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变
2．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是( )
A．激光是纵波 B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象 D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
3．单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( )
A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的 B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀 D．干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀
4．如图1所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是( )
A．此时A、B的透振方向垂直
B．只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才最弱，几乎为零
C．将A或B绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
D．将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
5．用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图2所示．则在光屏上看到的条纹是图中的( )
图1 图2
6．(折射定律的应用)一条光线从空气射入折射率为 的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是( )
A．75° B．90° C．105° D．120°
7．(测定玻璃的折射率)(多选)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图5所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使( )
图5 8题图 图3图4
A．P3只挡住P1的像 B．P4只挡住P2的像
C．P3同时挡住P1、P2的像 D．P3挡住P4，同时挡住P1、P2的像
8．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比( )
A．将提前 B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D．不变
9.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去．某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n>)组成，棱镜的横截面如图3所示．一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是( )
A．平行于AC边的光线① B．平行于入射光线的光线②
C．平行于CB边的光线③ D．平行于AB边的光线④
10. 光导纤维的结构如图4所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，关于光导纤维的说法正确的是( )
A．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
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
11．(全反射的应用)空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图5所示．方框内有两个折射率n＝1.5的全反射棱镜，下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图中效果的是( )
图5
12在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
13．(杨氏双缝干涉实验)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．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
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
14．下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是( )
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上相距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽
15．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( )
A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同 D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
16．(多选)利用图7中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法错误的是( )
图7图6甲图6乙
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
三.填空题(共5道题,共14空,3分/空,共42分)
17．光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的________与折射角的________之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示．
18．要发生全发射，必须同时具备两个条件：
(1)光从________介质射入________介质， (2)入射角____________________临界角．
19．光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是__________．
20.光产生干涉的条件：两列光的________相同、振动方向相同，相差恒定．
21．若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹间的距离用Δ
x表示，则入射光的波长为λ＝______________，实验中d是已知的，测出l、Δx即可测
出光的波长λ.
22.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图5所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、A.
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离．
在操作步骤②时还应注意_________________________________________________．
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图6甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数______ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为________ mm.
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝___，求得所测红光波长为____nm.
三.计算题(共2道,每道5分,共10分)
23．(折射定律的应用)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图6所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点．已知光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.
图6
在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为d=0.5 mm，测得双缝到光屏的距离为l=1.0 m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为a=7.5 mm.求此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？(提示:可能用到的公式有:Δx＝a/(n-1); λ＝Δx)
第四章 光 章末检测题 答案
单选择题
1答案 C解析 红光的频率小于蓝光的频率，在真空中红光和蓝光的传播速度相同，由λ＝，得红光波长比蓝光波长长，故选项A错误．天空中的彩虹是水滴对不同色光的折射程度不同造成的，选项B错误．光纤通信利用了光的全反射原理，选项C正确．机械波在不同介质中传播时，其频率不变，但传播速度不同，由v＝λf知，波长也不同，选项D错误．
2答案 D 解析 电磁波是横波，A项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B项错；相干光的条件是频率相同，C项错；由激光的特点知D项正确．
3答案 D 解析 干涉条纹间距均匀，而衍射条纹间距不均匀， 中央亮条纹最宽．D正确．
4答案 C解析 当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最强；当二者透振方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知C选项正确．
5答案 D
6答案 C解析 如图所示，根据折射定律＝n，则sin θ2＝＝＝，θ2＝30°，反射光线与折射光线的夹角θ＝180°－45°－30°＝105°，C正确．
7答案 C解析 在插上大头针P3时，应使P3挡住P1、P2的像；在插上大头针P4时，应使P4挡住P3，同时挡住P1、P2的像．所以选项C正确．
8答案 B解析 如图所示，假设地球表面不存在大气层，则地球上M处的人只能等到太阳运动到S处才看见日出，而地球表面存在大气层时，太阳运动到S′处时，阳光经大气层折射后即射到M点，不存在大气层时观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比将延后，B正确．
9答案 B解析 由题意可知，折射率n>，且sin C＝，得临界角小于45°，由图可得，光从空气进入棱镜．因入射角为0°，所以折射光线不偏折．当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆，可知：出射光线是②，即平行于入射光线，故B正确，A、C、D错误．
10答案 A解析 光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．
11答案 B解析 四个选项产生的光路效果如图所示：
12答案 C解析 分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮．
13答案 B解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对；λ变小，Δx变小，C错；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错．
14答案 B解析 单缝的作用是产生一个线光源，两个频率相同的光源称为相干光源，选项A错误；双缝的作用是产生两个频率相同、振动情况相同的相干光源，选项B正确；路程差等于半波长奇数倍处出现暗条纹，选项C错误；频率越高，波长越短，条纹宽度越窄，选项D错误．
15答案 A解析 各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹相间得到彩色条纹．
16答案 C 解析 由条纹间距公式Δx＝λ(d指双缝间距离，l是双缝到屏的距离)，可知：A项中l减小，Δx变小；B项中λ变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．选C
二\填空题
17答．正弦 正弦 18．光密 光疏 大于或等于
19答．sin C＝ 20答.频率 21.答
22答案 (1)E、D、B(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行(3)13.870 2.310 (4)d△x/λ 6.6×102
解析 (1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.
(2)在操作步骤②时还应注意：放置单缝、双缝时，必须使缝平行．
(3)测量头的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，题图乙读数为13.870 mm，题图甲读数为2.320 mm，所以相邻条纹间距Δx＝ mm＝2.310 mm.
(4)由条纹间距离公式Δx＝λ得：λ＝，代入数值得：λ＝6.6×10－7 m＝6.6×102 nm.
23．答案 (或n＝1.5) 解析 设折射角为θ2，由折射定律n＝，其中θ1＝30°
由几何关系知 sin θ2＝，且OP＝ 代入数据解得n＝(或n≈1.5).
24答案 (1)4.0×1014 Hz 解析 (1)相邻两条暗条纹间的距离Δx＝ m＝1.5 ×10－3 m.
根据λ＝Δx得λ＝×1.5×10－3 m＝7.5×10－7 m，由f＝得红光的频率f＝＝ Hz＝4.0×1014 Hz.
127
第四章 光 知识点
第一节光的反射和折射
问题1、光的的折射定律是什么？什么是折射率
1）光的折射定律：①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角。 ②表达式：
③在光的折射现象中，光路也是可逆的
2）折射率、；光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，
用符号n表示
▲n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同
▲某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝.
问题2、什么是折射时的色散？
答：⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大
⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。同一种介质中，由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢.
全反射
问题3、什么是全反射？有哪些规律？
1）全反射：光疏介质和光密介质：折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。
注意：光疏和光密介质是相对的。由折射率大的向折射率小的介质传播，它就是光密介质；反之就是光疏介质；
全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失（γ=900），只剩下反射光线的现象。
2）发生全反射的条件：①光必须从光密介质射向光疏介质②入射角必须大于（或等于）临界角
3）临界角
4）规律：入射角i越大，折射角γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。
5）应用
①全反射棱镜：形状：等腰直角三角形
原理：如图；条件：玻璃折射率大于1.4
优点：比平面镜反射时失真小
②光导纤维：折射率大的内芯、折射率小的外套
时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速
③海市蜃楼：沙漠：倒立虚像；海洋：正立虚像
第三节 光的干涉和衍射
问题4.什么是光的干涉现象？
答：光的干涉是波动特有的现象，由托马斯 杨首次观察到。
（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：，
其中L：屏到挡板间的距离，d：双缝的间距，λ：光的波长，△x：相邻亮纹（暗纹）间的距离
（2）干涉图象特点：中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。红光（λ最大）明、暗条纹最宽，紫光明、暗条纹最窄。白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。
问题4、什么是薄膜干涉？
答：1、薄膜干涉（等厚干涉）：图象特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。
不同λ的光做实验，条纹间距不同,单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹
2、薄膜干涉中的色散
⑴、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的 ⑵、原理：膜的前后两个面反射的光形成的
⑶、现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹） ⑷、厚度变化越快，条纹越密白光入射形成彩色条纹。
问题5、什么光的衍射？：
答：1、单缝衍射图象特点：中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。（白光入射为彩色条纹）。
光的衍射条纹：中间宽，两侧窄的明暗相间条纹（典例：泊松亮斑）
干涉与衍射的共同点：同等条件下，波长越长，条纹越宽
第四节 光的偏振
问题6、什么是光的偏振？
光通过偏振片后，只有部分光通过偏振片的现象叫偏正现象、
证明了光是横波；常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光
问题7、什么是振片？
答：由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。
①当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。
②当有两个偏振片时：当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。
问题8、光的偏振有什么特点？
答：1、只有横波才有偏振现象。
2、光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引起的，因此常将E的振动称为光振动。
3、除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直。
问题9、偏振现象有哪些应用？
答：拍摄、液晶显示、汽车车灯（偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45°）、立体电影（左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同）
第四章 光 总结 考试试卷
一、单选择题(本题共16小题,每题3分,共48分,答案写在第4页表格中)
1．以下说法正确的是( )
A．真空中蓝光的波长比红光的波长长 B．天空中的彩虹是由光干涉形成的
C．光纤通信利用了光的全反射原理 D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变
2．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是( )
A．激光是纵波 B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象 D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
3．单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( )
A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的 B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀 D．干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀
4．如图1所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是( )
A．此时A、B的透振方向垂直
B．只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才最弱，几乎为零
C．将A或B绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
D．将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零
5．用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图2所示．则在光屏上看到的条纹是图中的( )
图1 图2
6．(折射定律的应用)一条光线从空气射入折射率为 的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是( )
A．75° B．90° C．105° D．120°
7．(测定玻璃的折射率)(多选)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图5所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使( )
图5 8题图 图3图4
A．P3只挡住P1的像 B．P4只挡住P2的像
C．P3同时挡住P1、P2的像 D．P3挡住P4，同时挡住P1、P2的像
8．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比( )
A．将提前 B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D．不变
9.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去．某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n>)组成，棱镜的横截面如图3所示．一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是( )
A．平行于AC边的光线① B．平行于入射光线的光线②
C．平行于CB边的光线③ D．平行于AB边的光线④
10. 光导纤维的结构如图4所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，关于光导纤维的说法正确的是( )
A．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
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
11．(全反射的应用)空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图5所示．方框内有两个折射率n＝1.5的全反射棱镜，下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图中效果的是( )
图5
12在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
13．(杨氏双缝干涉实验)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．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
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
14．下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是( )
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上相距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽
15．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( )
A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同 D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
16．(多选)利用图7中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法错误的是( )
图7图6甲图6乙
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
三.填空题(共5道题,共14空,3分/空,共42分)
17．光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的________与折射角的________之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n表示．
18．要发生全发射，必须同时具备两个条件：
(1)光从________介质射入________介质， (2)入射角____________________临界角．
19．光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是__________．
20.光产生干涉的条件：两列光的________相同、振动方向相同，相差恒定．
21．若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹间的距离用Δ
x表示，则入射光的波长为λ＝______________，实验中d是已知的，测出l、Δx即可测
出光的波长λ.
22.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图5所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、A.
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离．
在操作步骤②时还应注意_________________________________________________．
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图6甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数______ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为________ mm.
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝___，求得所测红光波长为____nm.
三.计算题(共2道,每道5分,共10分)
23．(折射定律的应用)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图6所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点．已知光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.
图6
在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为d=0.5 mm，测得双缝到光屏的距离为l=1.0 m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为a=7.5 mm.求此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？(提示:可能用到的公式有:Δx＝a/(n-1); λ＝Δx)
第四章 光 章末检测题 答案
单选择题
1答案 C解析 红光的频率小于蓝光的频率，在真空中红光和蓝光的传播速度相同，由λ＝，得红光波长比蓝光波长长，故选项A错误．天空中的彩虹是水滴对不同色光的折射程度不同造成的，选项B错误．光纤通信利用了光的全反射原理，选项C正确．机械波在不同介质中传播时，其频率不变，但传播速度不同，由v＝λf知，波长也不同，选项D错误．
2答案 D 解析 电磁波是横波，A项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B项错；相干光的条件是频率相同，C项错；由激光的特点知D项正确．
3答案 D 解析 干涉条纹间距均匀，而衍射条纹间距不均匀， 中央亮条纹最宽．D正确．
4答案 C解析 当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最强；当二者透振方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知C选项正确．
5答案 D
6答案 C解析 如图所示，根据折射定律＝n，则sin θ2＝＝＝，θ2＝30°，反射光线与折射光线的夹角θ＝180°－45°－30°＝105°，C正确．
7答案 C解析 在插上大头针P3时，应使P3挡住P1、P2的像；在插上大头针P4时，应使P4挡住P3，同时挡住P1、P2的像．所以选项C正确．
8答案 B解析 如图所示，假设地球表面不存在大气层，则地球上M处的人只能等到太阳运动到S处才看见日出，而地球表面存在大气层时，太阳运动到S′处时，阳光经大气层折射后即射到M点，不存在大气层时观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比将延后，B正确．
9答案 B解析 由题意可知，折射率n>，且sin C＝，得临界角小于45°，由图可得，光从空气进入棱镜．因入射角为0°，所以折射光线不偏折．当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆，可知：出射光线是②，即平行于入射光线，故B正确，A、C、D错误．
10答案 A解析 光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．
11答案 B解析 四个选项产生的光路效果如图所示：
12答案 C解析 分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮．
13答案 B解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对；λ变小，Δx变小，C错；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错．
14答案 B解析 单缝的作用是产生一个线光源，两个频率相同的光源称为相干光源，选项A错误；双缝的作用是产生两个频率相同、振动情况相同的相干光源，选项B正确；路程差等于半波长奇数倍处出现暗条纹，选项C错误；频率越高，波长越短，条纹宽度越窄，选项D错误．
15答案 A解析 各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹相间得到彩色条纹．
16答案 C 解析 由条纹间距公式Δx＝λ(d指双缝间距离，l是双缝到屏的距离)，可知：A项中l减小，Δx变小；B项中λ变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．选C
二\填空题
17答．正弦 正弦 18．光密 光疏 大于或等于
19答．sin C＝ 20答.频率 21.答
22答案 (1)E、D、B(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行(3)13.870 2.310 (4)d△x/λ 6.6×102
解析 (1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.
(2)在操作步骤②时还应注意：放置单缝、双缝时，必须使缝平行．
(3)测量头的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，题图乙读数为13.870 mm，题图甲读数为2.320 mm，所以相邻条纹间距Δx＝ mm＝2.310 mm.
(4)由条纹间距离公式Δx＝λ得：λ＝，代入数值得：λ＝6.6×10－7 m＝6.6×102 nm.
23．答案 (或n＝1.5) 解析 设折射角为θ2，由折射定律n＝，其中θ1＝30°
由几何关系知 sin θ2＝，且OP＝ 代入数据解得n＝(或n≈1.5).
24答案 (1)4.0×1014 Hz 解析 (1)相邻两条暗条纹间的距离Δx＝ m＝1.5 ×10－3 m.
根据λ＝Δx得λ＝×1.5×10－3 m＝7.5×10－7 m，由f＝得红光的频率f＝＝ Hz＝4.0×1014 Hz.
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