人教版 选修3-4 第十三章 章末复习 练案

第十三章 光
第十三章 《光》章末复习
练案●
A组
1．关于光的干涉，下列说法中正确的是(　　)
A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉现象里，中央形成的是暗条纹
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
2．下列关于“杨氏双缝干涉实验”的说法中，正确的是(　　)
A．单缝的作用是获得两个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
3．在单色光的双缝干涉实验中(　　)
A．两束光波峰和波谷重叠处出现亮条纹，半个周期后变为暗条纹
B．两束光波谷和波谷重叠处出现暗条纹，半个周期后变为亮条纹
C．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍处，出现亮条纹
D．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍处，出现暗条纹
4．关于光的干涉现象，下列说法正确的是(　　)
A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
5．关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是(　　)
A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹
B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍
C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍
D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍
6．由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为(　　)
A．白光是由很多不同波长的光组成的
B．两个波源发出的光，其强度不相同
C．不同波长的光的速度不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
7．取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现象，有关这一现象的叙述正确的是(　　)
A．这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果
B．这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果
C．这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果
D．这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果
8．如图16－1所示，是单色光双缝干涉实 ( http: / / www.21cnjy.com )验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。在此刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加。如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
图16－1
A．A、B、C三个位置都出现亮纹
B．B位置出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹由其他条件决定
D．以上结论都不对
B组
1.如图所示，画有直角坐标系xOy的白纸位 ( http: / / www.21cnjy.com )于水平桌面上。M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合。OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角。只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率。
某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他 ( http: / / www.21cnjy.com )画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是_____________________。
若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n＝________。
2.在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验 ( http: / / www.21cnjy.com )中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则：
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________。
3.在“杨氏双缝干涉实验”中，由双 ( http: / / www.21cnjy.com )缝S1、S2发出的光在屏上某点P叠加，若光波波长为λ＝600 nm，P点到S1、S2的距离分别为3.2×10－2 m和1.1×10－2 m，则P点将出现明条纹还是暗条纹？
4.如图所示，一棱镜的截面为直角三 ( http: / / www.21cnjy.com )角形ABC，∠A＝30°，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n＝。在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜。画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。
【参考答案】
A组
1.答案：C
解析：在双缝干涉现象中，条纹间距是相等的，且中间为亮条纹，故A、B错；干涉产生的条件是频率相同，相位差固定，因此C对，D错。
2.答案：B
解析：单缝的作用是产生线光源，故A错；双缝的 ( http: / / www.21cnjy.com )作用是产生频率相同的两相干光，故B对；当光屏上的点到双缝的光程差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，故C错；由Δx＝λ知，频率越小，波长越大的光在光屏上出现的条纹宽度越宽。
3.答案：C
解析：光波的叠加与机械波的 ( http: / / www.21cnjy.com )叠加，原理是一样的，只不过机械波的加强或减弱通过振幅的变化观察出来，而光的加强或减弱则通过条纹的明、暗观察出来，若峰峰相遇或谷谷相遇都是加强区，出现亮条纹，而且一直是亮条纹。故A、B错误；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，出现亮条纹，若Δr＝λ(n＝0,1,2，…)，出现暗条纹，故C正确，D错误。
4.答案：C
解析：条纹间距是指相邻的亮条纹或相邻的暗条纹的中央到中央的距离，且Δx＝λ，与亮条纹或暗条纹的宽度不是一回事，由分析知，只有C项正确。
5.答案：A、B、D
解析：同一单色光的干涉条 ( http: / / www.21cnjy.com )纹为明、暗相间的单色条纹，选项A正确；光程差Δr＝kλ(k＝0,1,2,3，…)时，为明条纹，选项B正确、C错误；Δr＝(k＝0,1,2,3，…)时，为暗条纹，选项D正确。
6.答案：D
解析：题中是两个独立光源，二者产生的不是相干光，选项D正确。
7.答案：B
解析：形成干涉条纹是有一定条件的，即两 ( http: / / www.21cnjy.com )列相干光的光程差需要连续变化，Δx＝kλ时，形成明条纹，当Δx＝(2k＋1)时，形成暗条纹，当入射光是白光时，就会形成彩色条纹，对平板玻璃来说，每一块平板玻璃上下表面都是平行的，故不具备产生干涉条纹的条件，而中间的空气膜，则可能具备这一条件，故应选B。
8.答案：A
解析：在干涉现象中，所谓“振动加强的点 ( http: / / www.21cnjy.com )”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如题图中C点)。所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置。对光波而言，该点是完全暗的。本题中，A、B、C连线上所有的点到缝S1、S2的距离相等，所以A、B、C三点都是振动加强的点，屏上对应出现的是都是亮条纹。
B组
1.解析：在白纸上画一条与y轴正方 ( http: / / www.21cnjy.com )向夹角较小的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到y＜0的区域内透过玻璃能够看到P1、P2的像。插上P3后，P3刚好能够挡住P1、P2的像，n＝。
2.答案：(1)偏小　(2)不变　(3)可能偏大，可能偏小，可能不变
解析：甲同学测量的光路图如图甲所示，真实 ( http: / / www.21cnjy.com )值n＝，测量值n′＝，因r′>r，故n>n′，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值n＝，与真实值相等；
丙同学的测量可能出现三种可能，光路图 ( http: / / www.21cnjy.com )如图丙所示，当出射点为c时，测量值与真实值相同，当出射点在c左侧时，测量值小于真实值，当出射点在c点右侧时，测量值大于真实值，故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，可能不变。
3.答案：亮条纹
解析：Δx＝3.2×10－2 m－1. ( http: / / www.21cnjy.com )1×10－2 m＝2.1×10－2 m,2.1×10－2＝n·得n＝7×104，n为半波长的偶数倍，故P点将出现亮条纹。
4.答案：在BC边上离B点的位置
解析：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得
＝n①
由已知条件及①式得
r＝30°②
如果入射光线在法线的右侧，光路图如图(a)所示。
设出射点为F，由几何关系可得
AF＝a
即出射点在AB边上离A点a的位置。
( http: / / www.21cnjy.com )
如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角
θ＝60°④
设全反射的临界角为θc，则sinθc＝⑤
由⑤和已知条件得θc＝45°⑥
因此，光在D点全反射
设此光线的出射点为E，由几何关系得
∠DEB＝90°
BD＝a－2AF⑦
BE＝DBsin30°⑧
联立③⑦⑧式得
BE＝a
即出射点在BC边上离B点a的位置。