物理·选修2
专题二 光 电磁波 相对论
一、几何光学 振动情况相同的光.
几何光学是以光线为工具研究光的传播规律,所 2. 产生亮暗条纹的条件:当Δγ=kλ 时出现亮条
以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画 纹;当Δγ=(2k+1)λ 时出现暗条纹(其中k=0,1,
出光路图,然后再利用几何学知识,寻找相应的边角关 2…).
系.
相邻亮(或暗)条纹间距: lΔx= λ.
光的折射和全反射问题的分析思路 d
, , 、 3. 双缝干涉图样的特点:单色光照射时为间距相1. 确定要研究的光线 有时需根据题意 分析 寻
、 同的明暗相间的条纹,白光照射时为彩色条纹找临界光线 边界光线为研究对象. .
双缝干涉法测量光的波长:相邻亮(或暗)条纹
2. 找入射点,确认界面,并画出法线. 4.
3. 明确两介质折射率的大小关系. l dΔx间距Δx= λ得d λ= l .
(1)若光疏→光密:定有反射、折射光线.
5. 薄膜干涉
(2)若光密→光疏:如果入射角大于或等于临界 (1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反
角,一定发生全反射.
射的光在光源这一侧干涉形成的.
4. 根据反射定律、折射定律列出关系式,结合几 (2)同一条纹上的点厚度相同,所以若用肥皂薄膜
何关系,具体求解.
做实验,条纹为横条纹.
二、测折射率的方法
四、几何光学与光的波动性相结合
测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射
几何光学和光的本性(例如干涉、衍射等)结合点
法,不管哪种方法其实质相同,由折射定律知,只要确
是折射率n和光的频率f,n和f 间虽然不存在公式关
定出入射角θ1及折射角θ2即可测出介质的折射率. 系,但它们的大小存在对应关系:频率f 越大,折射率
三、光的干涉
n越大,再由c=λf 找出与波长的关系,由波长关系可
1. 产生干涉的条件:两列频率相同、相位差恒定、
联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用.
19
小题狂刷 高考专题特训
第1讲 光的折射 光的全反射
C.α<θ<β时,光屏上只有1个光斑
π
D.β<θ< 时,光屏上只有1个光斑2
1.(2022·北京朝阳二练)一束光线从折射率为 4.(2022·凉山诊断)由a、b 两束单色光组成的
1.5的玻璃射向空气,入射角为45°.下列四幅光路图中 复色光沿PO 方向垂直于一条直角边射入全反射棱
正确的是 ( ) 镜,发现沿OM 和ON 方向有光线射出,如图所示.已
知沿OM 方向射出的是单色光a,且OM 与法线间的
夹角为60°.则下列说法正确的是 ( )
A B
A. 单色光a的折射率大于单色光b的折射率
B. 单色光b在真空中的传播速度较大
6
C. 单色光a在该棱镜中的折射率一定是2
C D D. 单色光b在该棱镜中发生全反射的临界角一
2.(2022·福州模拟)一束由红、紫两色光组成的 定等于45°
复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜.下面四幅图中能正 5.(2022·乐山模拟)如图所示,半球面形的碗中
确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是 盛满水,碗底中央放置一枚硬币A.一位观察者的眼睛
( ) 高出碗口B 竖直高度为h.当观察者向后慢慢退步的
过程中,他离碗口B 的水平距离超过某一值时,就不
4
能再看到碗底的硬币了.已知水的折射率为n= ,则3
A B 图中x 等于 ( )
C D
3.(2022·天津静海模拟)(多选)固定的半圆形 3 2
A. h B. h
玻璃砖的横截面如图,O 点为圆心,OO'为直径MN 的 2 2
垂线.足够大的光屏 PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于 C.23h D.2 2h
MN.由A、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射 6.(2022·扬州开学考试)如图所示,一细束红光
向O 点,入射光线与OO'夹角θ较小时,光屏NQ 区域 和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交
出现两个光斑,逐渐增大θ角,当θ=α时,光屏 NQ 区 于光屏上的同一个点 M,若用n1和n2分别表示三棱镜
域A 光的光斑消失,继续增大θ角,当θ=β 时,光屏 对红光和蓝光的折射率,则n1 n2(填“>”、
NQ 区域B 光的光斑消失,则 ( ) “<”或“=”), 为红光.
7.(2022·苏锡常镇四市调研)如图所示是一段
光导纤维的简化图,光纤总长为L,已知光从左端射入
光线在光纤的侧面上恰好能发生全反射.若已知该光
A. 玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 纤的折射率为n,光在真空中传播速度为c,求:
B.A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大
20
物理·选修2
(1)光在该光纤中的速度大小; 2
() 该液体对红光的折射率为2 光从左端射入最终从右端射出所经历的时间. B. 2
C. 该液体对红光的全反射临界角为45°
D.当紫光以同样的入射角从空气射到分界面,折
射角也是30°
2.(2022·奉节模拟)(多选)如图所示,两束平行
的甲光和乙光,相距为d,斜射到置于空气中的矩形玻
璃砖上,若光线在玻璃砖内不重叠,当它们从玻璃砖的
下表面射出时 ( )
8.(2022·大庆检测)如图,某透明介质的截面为 A. 若甲为紫光,乙为红光,则两条出射光线间距
直角三角形ABC,其中∠A=30°,AC 边长为L,一束 离一定大于d
L
单色光从AC 面上距A 为 的 D 点垂直于AC 面射 B.若甲为紫光,乙为红光,则两条出射光线间距3 离可能小于d
入,恰好在AB 面发生全反射.已知光速为c.求: C. 若甲为红光,乙为紫光,则两条出射光线间距
(1)该介质的折射率n; 离可能大于d
(2)该光束从射入该介质到第一次穿出经历的时 D. 若甲为红光,乙为紫光,则两条出射光线间距
间t. 离一定小于d
3.(2022·沈阳模拟)如图所示,一束较细的白光
α以入射角i斜射到平行玻璃砖的MN 界面后发生折
射,再经PQ 界面射出照到光屏上,则 ( )
A. 逐渐增大入射角i,可使光射到PQ 面时发生
全反射
B. 逐渐减小入射角i,可使光射到PQ 面时发生
全反射
C. 色光b的光子频率一定小于色光c
D. 若玻璃砖界面 MN 和PQ 不平行,则从PQ 出
射的各色光仍会相互平行
(
高频题特训 4. 2022
·安徽宿州调研)一束由红、蓝两单色光
组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的
1.(2022·南充诊断)如图所示,MN 是空气与某 A 处,AB 是半圆的直径.进入玻璃后分为两束,分别为
种液体的分界面,一束红光由空气射到分界面,一部分 AC、AD,它们从A 到C 和从A 到D 的时间分别为t1
光被反射,一部分光进入液体中.当入射角是45°时,折 和t2,则 ( )
射角为30°.以下说法正确的是 ( )
A.AC 是蓝光,t1小于t2
A. 反射光线与折射光线的夹角为120° B.AC 是红光,t1小于t2
21
小题狂刷 高考专题特训
C.AC 是蓝光,t1等于t2 8.(2022·连徐宿三地调研)如图所示,直角棱镜
D.AC 是红光,t1大于t2 ABC 置于空气中,∠A=30°,AB 边长为2a.一束单色
5.(2022·贵州六校联考)(多选)如图所示,实线 光从D 点垂直于BC 边射入棱镜,在AC 边上的E 点
为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的 A 点沿 恰好发生一次全反射后,从AB 边中点F 处射出.已知
AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都 真空中光速为c.求:
未画出)射向水中,折射后通过水中的B 点.图中O 点 (1)棱镜的折射率n;
为A、B 连线与分界面的交点.下列说法正确的是 (2)单色光通过棱镜的时间t.
( )
A.O1点在O 点的右侧
B. 蓝光从空气中射入水中时,速度变小
C. 若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射
光线有可能通过B 点正下方的C 点 易错题特训
D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射 1.(2022·四川广元模拟)如图所示,两束细平行
光线有可能通过B 点正上方的D 点
单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的
E. 若蓝光沿AO 方向射向水中,则折射光线有可
下表面,设玻璃砖足够长,若发现玻璃砖的上表面只有
能通过B 点正上方的D 点
一束光线射出,则下列说法中正确的是 ( )
6.(2022·青岛统一检测)如图所示,一透明半圆
柱体折射率为n=2,半径为R、长为L.一平行光束从
半圆柱体的矩形表面垂直射入,从部分柱面射出.求该
部分柱面的面积S.
A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了
全反射
B. 在玻璃中单色光a 的传播速率小于单色光b
的传播速率
C. 单色光a的折射率小于单色光b的折射率
D. 若单色光a为黄光,则单色光b可能为红光
2.(2022·龙岩综测)一束红色的细光束由真空
沿着径向射入一块半圆柱形透明体,如图(a)所示,对
其射出后的折射光线的强度进行记录,发现折射光线
7.(2022·济南一模)一赛艇停在平静的水面上, 的强度随着θ的变化而变化,如图(b)的图线所示.下
赛艇前端有一标记P 离水面的高度为h =0.6m;赛 列说法正确的是 ( )1
艇正前方离赛艇前端S1=0.8m处有一浮标,示意如
图.一潜水员在浮标前方S2=3.0m处下潜到深度为
h2=4.0m时,看到标记刚好被浮标挡住.求水的折射
率n.
图(a) 图(b)
23
A. 透明体对红光的折射率为 3
B. 红光在透明体中的速度大小与在真空中的相
同
C. 红光的折射光线的频率会随着折射光线强度
的增大而增大
D. 红光在透明体内发生全反射的临界角为30°
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物理·选修2
3.(2022·四川卷)如图所示,口径较大、充满水 6. (2022· 陕 西 模 拟)如图所示的直角三角形
的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则 ( ) ABC 是玻璃砖的横截面,∠B=90°,∠A=30°,BC 边
长等于L.一束平行于AB 边的光束从AC 边上的某点
射入玻璃砖,进入玻璃砖后,在BC 边上的E 点被反
A. 小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 射,E 点是BC 边的中点,EF 是从该处反射的光线,且
B. 小球所发的光能从水面任何区域射出 EF 恰与AC 边平行.求:
C. 小球所发的光从水中进入空气后频率变大 (1)玻璃砖的折射率;
D. 小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 (2)该光束从E 点反射后,直到第一次有光线从
4.(2022·山西省四校联考)有一玻璃球冠,右侧 玻璃砖射出所需的时间(真空中的光速用符号“c”表
面镀银,光源S 就在其对称轴上,如图所示.从光源S 示).
发出的一束光射到球面上,其中一部分光经球面反射
后恰能竖直向上传播,另一部分光折入玻璃球冠内,经
右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回.若球面半径
为R,玻璃折射率为 3,求光源S 与球冠顶点M 之间
的距离SM 为多大
5.(2022·德州模拟)如图所示,截面为三角形透
明介质的三棱镜,三个顶角分别为∠A=60°,∠B=
75°,∠C=45°,介质的折射率n= 3,现有一束光线沿
MN 方向射到棱镜的AB 面上,入射角的大小i=60°, 拓展题特训
光在真空中的传播速度c=3×108m/s,求: 1.(2022·天津)中国古人对许多自然现象有深
(1)光在棱镜中传播的速率; 刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨
(2)画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路 色映日而为虹”.从物理学的角度看,虹是太阳光经过
图,要求写出必要的计算过程.(不考虑返回到 AB 和 雨滴的两次折射和一次反射形成的.下图是彩虹成因
BC 面上的光线) 的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则
两光 ( )
A. 在同种玻璃中传播,a 的传播速度一定大于b
光
B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面
后,b光侧移量大
C. 分别照射同一光电管,若b 光能引起光电效
应.a光也一定能
D. 以相同的入射角从水中射入空气.在空气中只
能看到一种光时,一定是a光
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2.(2022·梁平模拟)高速公路上的标志牌常用 4.(2022·吉林模拟)如图所示,一玻璃砖的横截
“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能将车灯照射出去 面为半圆形,MN 为截面的直径,Q 是 MN 上的一点
的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目.这种“回归反 R
且与M 点的距离QM= (R 为半圆形截面的半径).
光膜”是用球体反射元件制成的.如图所示,反光膜内 2
均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折 MN 与水平光屏P 平行,两者的距离为d,一束与截面
射率为 3,为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反 平行的红光由Q 点沿垂直于MN 的方向射入玻璃砖,
射、再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射时 从 玻璃砖的圆弧面射出后,在光屏上得到红光.玻璃砖
的入射角是 ( ) 5对该红光的折射率为n= ,求:3
(1)红光由于玻璃砖的折射在屏上向什么方向移
动 移动距离是多少
(2)如果保持入射光线和光屏的位置不变,而使玻
R
璃砖沿 MN 向左移动,移动的距离小于 ,请定性说2
明屏上的光点如何移动 亮度如何变化 并求出玻璃
A.60° B.45° 砖向左移动多远距离时光点的亮度或增强到最强或减
C.30° D.15° 弱到最弱.
3.(2022·南通、扬州、淮安、泰州四市调研)如图
所示,银行为了安全在水平柜台上安装了厚度为d 的
坚直玻璃板,某同学为了粗测其折射率,用一支激光笔
在垂直于板面的竖直平面内,让激光以45°的入射角斜
向下射向玻璃板,入射点到柜台面的距离为h,他请银
行柜员测量了激光透过玻璃板落在柜台面上光点到玻
璃板的距离为s,求:
(1)激光透过玻璃板后光线方向与玻璃板的夹
角θ;
(2)该玻璃板的折射率n.
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物理·选修2
第2讲 光的波动性
5.(2022·洛阳校级一模)(多选)下列有关光现
象的说法中正确的是 ( )
A. 无影灯是利用光的衍射原理
1.(2022·安徽校级模拟)(多选)光在科学技术,生 B. 刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射
产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是 ( ) 现象
A. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 C. 水的视深比实际深度浅是光的全反射现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光 D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏
的衍射现象 振片可以减少反射光的强度
C. 在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射 E.光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折
现象 射率大
D. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整 6.(2022·常德一模)下列说法正确的是 ( )
程度是利用光的偏振现象 A.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍
E.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光 物时声波比可见光容易发生衍射
改为绿光,则干涉条纹间距变窄 B. 用超声波被血流反射回来其频率发生变化可
2.(2016春·石家庄校级月考)如图是双缝干涉 测血流速度,是利用了波的干涉现象
实验装置,使用波长为600nm的橙色光照射,在光屏 C. 做受迫振动的物体,其稳定时的振动频率不一
中心P 点呈现亮条纹.在P 点上方的P 点到S 、S 的 定等于驱动力的频率1 1 2
路程差恰为λ,现改用波长为400nm的紫色光照射, D. 用标准平面来检查光学面的平整程度是利用
那么 ( ) 光的偏振现象
7.(2022·淮安三模)(多选)下列说法中不符合
事实的是 ( )
A. 机场安检时,借助X射线能看到箱内物品
B. 交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透
和 都出现亮纹 云雾烟尘A.P P1
为亮纹, 为暗纹 C. 建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射B.P P1
为暗纹, 为亮纹 D. 液晶显示应用了偏振光C.P P1
8.(2016春·和 都是暗纹 富阳市校级月考)在观察光的双缝D.P P1
( · )( ) 干涉现象的实验中:3. 2022 南阳月考 多选 关于在竖直放置的
, ( ) (1)将激光束照在如图所示的双缝上,在光屏上观肥皂膜上产生的干涉现象 下列说法正确的是
察到的现象是下图中的
A.干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反 .
射形成的两列光波的叠加
B. 用绿光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射
时产生的条纹间距窄
C. 干涉条纹间的暗纹是由于两反射光叠加增强
D. 干涉条纹间的暗纹是由于两反射光叠加减弱
4.(2022·遵义模拟)(多选)下列说法正确的是
( )
A. 光在介质中传播的速度仅由介质本身所决定 (2)若保持双缝间隙不变,减小双缝到光屏的距
B. 雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的 离,在光屏上观察到的条纹宽度将 (填“变
干涉形成的 宽”、“变窄”或“不变”).
C. 杨氏双缝干涉实验中,当两缝间的距离以及挡
板和屏的距离一定时,红光干涉条纹的相邻条纹间距
比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小
D. 光的偏振特征说明光是横波 高频题特训
E.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中,一切
物理规律都是相同的 1.(2022·河西区三模)(多选)下列说法不正确
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的是 ( ) A. 光纤通信是利用了全反射的原理
A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现 B. 无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照
象 射时发生了薄膜干涉
B. 用X光机透视人体是利用光电效应 C. 人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光
C. 光导纤维传输信号是利用光的干涉现象 的偏振现象
D. 门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象 D. 红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变
2.(2015春·大兴区期末)下列有关光现象的说 E.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整
法中正确的是 ( ) 度是利用了光的干涉
A. 在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是 6.(2022·太原模拟)(多选)下列说法正确的是
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 A.交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透
改为红光,则干涉条纹间距变窄 云雾烟尘
C. 光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的 B. 光在同一种介质中沿直线传播
折射率大 C. 用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射
D. 光的偏振现象说明光是一种纵波 D.让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置,形成的
3.(2022·上海模拟)竖直放置的肥皂膜在阳光 干涉条纹间距较大的是绿光
照耀下,由于前后表面反射光通过的路程不同,形成两 E.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声
列相干光,薄膜上会呈现出彩色条纹.若一肥皂膜由于 音是多普勒效应
受重力和液体表面张力的共同影响,其竖直方向的截 7.(2016春·邢台校级月考)关于光,下列说法中
面如图所示,则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下 正确的是 ( )
列图中基本一致的是 ( ) A.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的色
散现象
B. 光的偏振现象,说明光是一种横波
C. 在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是
光的衍射现象
D.在同一种均匀透明介质中传播的可见光中,红
光的波速最小,紫光的波速最大
8.(2015春·滨江区校级期中)一般认为激光器
A B 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).让单色光照射到薄膜
表面,一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲
光),其余的进入薄膜内部,其中的一部分从薄膜后表
C D 面反射回来,并从前表面射出(这部分光称为乙光),
4.(2022·怀化二模)(多选)下列说法中正确的 甲、乙两部分光叠加而发生干涉,称为薄膜干涉.乙光
是 ( ) 与甲光相比,要多在薄膜中传播一小段时间Δt,理论
A.变化的电场一定能够在其周围空间产生变化 和实践都证明,能观察到明显的干涉现象的条件是:Δt
的磁场 的最大值Δtmax与Δv的乘积近似等于1,即满足:Δtmax
B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相 ·Δv≈1,才会观察到明显的稳定的干涉现象,已知某
同的,与光源、观察者间的相对运动无关 红宝石激光器发出激光频率v=4.32×1014Hz,它的频
C. 含有很多颜色的光被分解为单色光的现象叫 率宽度Δv=8.0×199Hz,让这束单色光由空气斜射到
做光的色散,光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
折射率为n= 2的液膜表面,射入时与液膜表面成45°
D.泊松亮斑是光的衍射现象,全息照相的拍摄利 角,如图所示.
用了光的干涉原理
E.当光从空气中射入水中时波长一定会变短,而
声波从空气中传入水中时波长一定会变长
5.(2016春·泉州校级月考)(多选)以下关于光
的说法正确的是 ( )
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物理·选修2
(1)求从O 点射入薄膜中的光线的传播方向及传 3.(2016春·兴庆区校级月考)(多选)在下列对
播速度. 几种技术的光学原理叙述正确的是 ( )
(2)估算在图中的情景下,能观察到明显稳定干涉 A. 光导纤维应用的是光的全反射现象
现象的液膜的最大厚度dm. B. 镜头表面的增透膜应用的是光的衍射现象
C. 用空气劈检查平面质量是应用光的干涉现象
D. 分光镜利用了光的色散现象
4.(2016春·湖北月考)(多选)下列说法正确的
是 ( )
A. 光在介质中传播的速度仅由介质本身所决定
B. 雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的
干涉形成的
C. 杨氏双缝干涉实验中,当两缝间的距离以及挡
板和屏的距离一定时,红光干涉条纹的相邻条纹间距
比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小
D. 光的偏振特征说明光是横波
E.水中的气泡看起来特别明亮,是因为光从水射
易错题特训 向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射的缘故
1.(2022·淮安模拟)2016年,科学家利用激光干 5.(2022·济南一模)(多选)以下说法正确的有
涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化,这 ( )
是引力波存在的直接证据.关于激光,下列说法中正确 A.做简谐运动的物体每次通过同一位置时都具
的是 ( ) 有相同的加速度和速度
A. 激光是自然界中某种物质直接发光产生的,不 B. 横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻
是偏振光 的波峰所用的时间为一个周期
B. 激光相干性好,任何两束激光都能发生干涉 C. 一束光由介质斜射向空气,界面上可能只发生
C. 用激光照射不透明挡板上小圆孔时,光屏上能 反射现象而没有折射现象
观测到等间距的光环 D.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象,这说
D. 激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三 明了光是一种波
维图象的信息 E.在电场周围不一定存在磁场,在磁场周围不一
2.(2022·黄冈校级自主招生)如图所示,小明将 定存在电场
看3D电影的两只镜片P、Q 平行放置,把发光的白炽 6.(2016春·石家庄校级月考)如图所示,两个相
灯放在P 的左边,分别在A(PQ 之间)、B(Q 的右侧) 同的声源S1和S2相距d=10m,频率f=1700Hz,振
两处透过镜片观察白炽灯.旋转P,A 处亮度不变,B 动为同步振动,Q 是S1,S2连线的中点,OQ 是S1,S2
处亮度变化明显.把白炽灯换成正在工作的液晶显示 连线的中垂线,OQ 长l=400m,OP 线段平行于S1S2
器,旋转P,A、B 两处的亮度均变化明显.下列推断符 连线,OP=16m,已知空气中声速为340m/s,试问:
合实验事实的是 ( ) (1)在O 点振动将加强还是减弱;
(2)在OP 线段上会出现几个振动最强的位置.
A.白炽灯发出的光与液晶显示器发出的光性质
相同
B.在A、B 处观察到白炽灯通过镜片的光的性质
相同
C.在B 处观察到液晶显示器通过镜片的光,与白
炽灯发出的光性质相同
D. 在A 处观察到白炽灯通过镜片的光,与液晶
显示器发出的光性质相同
27
小题狂刷 高考专题特训
拓展题特训 4.
(2022·海淀区模拟)在“用双缝干涉测光的波
长”实验中,将所用器材按要求安装在如图1所示的光
1.(2016春·重庆校级月考)(多选)下列说法正 具座上,然后接通电源使光源正常工作.已知实验中选
确的是 ( ) 用缝间距d=0.20mm的双缝屏,像屏与双缝屏间的
A. 波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收到 距离L=700mm.
波信号的频率会比波源频率高
B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一
个偏振片以增加透射光的强度
C. 光的衍射现象是光波相互叠加的结果 图1
D. 露珠呈现的彩色是光的反射现象
E.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光的
相干性
2.(2022·四川校级模拟)对下列光学现象的理
解正确的是 ( )
A. 两种介质的界面是一个平面,当光线垂直于界
面从一种介质进入另一种介质时一定没有反射光线 图2
B. 水中的空气泡看上去比较亮是因为气泡对光
线有发散作用
C. 先后用两种不同的单色光在同一装置同样条
件下做双缝干涉实验,在屏上产生的相邻亮纹间距大
的单色光,在玻璃中传播速度较大
D. 透过卡尺测脚形成的狭缝平行观看日光灯可
图3
以看到黑白相间的直条纹
()已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有
3.(2022·四川模拟)a、
1
b两束单色光分别用同一
, 50
分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,像
双缝干涉装置进行实验 在距双缝恒定距离的屏上得
屏上出现的干涉条纹如图2甲所示,图2甲中的数字
到如图所示的干涉图样,图甲是a 光照射时形成的干
是该同学给各暗纹的编号,此时图2乙中游标尺上的
涉图样,图乙是b光照射时形成的干涉图样.下列关于
读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,像屏上出现的干a、b两束单色光的说法正确的是 ( )
涉条纹如图3甲所示,此时图3乙中游标尺上的读数
x2= mm;
()若通过第()中的测量可计算出干涉条纹的间
A.a光的频率比b光大 2 1
距 ,利用题目中的已知量和测量结果 可计算出这
B.b光比a光易发生衍射现象 Δx
种色光的波长,其字母表达式为 (用题目
C.a光比b光易发生全反射现象 λ=
中的已知量和测量量 的字母表示);代入数据,可计算
D.b光在水中的传播速度较小
出λ= nm.
28
物理·选修2
第3讲 电磁波 相对论
C. 变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传
播形成电磁波
D. 变化的电场一定能产生变化的磁场
1.(2022·武清区校级模拟)经典力学只适用于 6.(2022·泰州校级模拟)2008年9月27日,航
低速运动,不适用于高速运动,这里的“高速”是指 天员翟志刚首次实现了中国航天员在舱外的太空活
( ) 动,这是我国航天发展史上的又一里程碑.舱内、外的
A. 声音在空气中的传播速度 航天员近在咫尺,但要进行对话,一般需要利用( )
B. 第一宇宙速度 A. 紫外线 B. 无线电波
C. 高铁列车允许行驶的最大速度 C.γ射线 D.X射线
D. 接近真空中光的传播速度 7.(多选)在地面附近有一高速飞过的火箭.关于
2.(2022·四川校级模拟)关于电磁波和相对论, 地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是
下列说法正确的是 ( ) ( )
A. 由于高频电磁波向外界辐射能量的本领更强, A. 地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间
所以经过调制的高频电磁波才能把我们要发射的信号 进程变快了
发射出去 B. 地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间
B. 电磁波是由恒定的电场和磁场产生的 进程变慢了
C. 研究高速火车的运动必须利用相对论的知识 C. 火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均
D.奥斯特发现了电流周围存在磁场,并且总结出 无变化
了右手螺旋定则 D.火箭上的人看地面物体长度变小,时间进程变
3.(2022·南通一模)下列说法中正确的是 慢了
( ) 8.(2022·南通模拟)具有NFC(近距离无线通讯
A.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉 技术)功能的两只手机在间距小于10cm时可以通过
实验,蓝光的条纹间距宽 (选填“声波”或“电磁波”)直接传输信息,其
B. 光纤通信利用了全反射的原理 载波频率为1.4×107Hz,电磁波在空气中的传播速度
C. 肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成 为3.0×108m/s,则该载波的波长为 m(保留
的 2位有效数字).
D.动车组高速行驶时,在地面上测得车厢的长明
显变短
4.(2022·许昌模拟)(多选)1905年,爱因斯坦提 高频题特训
出了著名的狭义相对论,给物理科学带来了巨大的进
1.(2022·广 西 模 拟)移动通信诞生于19世纪
步.根据狭义相对论的理论,下列说法中正确的是 末,20世纪中叶以后,个人移动电话逐渐普及(如图所
( ) 示).下列关于移动电话功能的判别正确的是 ( )
A. 在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相
同的
B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相
同的
C. 根据狭义相对论可知,同时是绝对的
D. 根据狭义相对论可知,物体的长度、时间间隔 A.移动电话是通过发射和接收电磁波来实现无
和物体的质量都是相对的 线通信的
E.根据狭义相对论可知,在相对地面以速度v 高 B. 移动电话是通过发射和接收机械波来实现无
速运动的火车上,当人以相对火车速度u'沿火车前进 线通信的
的方向运动时,则该人相对地面的速度为u=u'+v C. 移动电话是一只“千里耳”,可以听到很远传来
5.(2022·广西模拟)(多选)关于电磁场和电磁 的微弱声音
波,下列说法中正确的是 ( ) D. 移动电话是一只“千里眼”,可以接收到很远传
A. 电磁波不能在真空中传播 来的红外线
B. 电磁波在真空中传播的速度是3×108m/s
29
小题狂刷 高考专题特训
2.(2022·广西模拟)下列过程中,没有利用电磁 亿光年之外的两个黑洞合并时产生的.探测装置受引
波的是 ( ) 力波影响,激光干涉条纹发生相应的变化,从而间接探
A. 电视机接收卫星电视信号 测到引力波.下列说法正确的是 ( )
B. 移动电话通话 A. 引力波是横波
C. 电风扇通电后正常运转 B. 引力波是电磁波
D. 雷达发现飞机 C. 只有质量非常大的天体加速运动时才能产生
3.(2022·泰州校级模拟)下列说法中正确的是 引力波
( ) D. 爱因斯坦由于预言了引力波的存在而获得诺
A. 光波不是电磁波 贝尔物理学奖
B. 电磁炉是利用涡流加热的 8.(2015秋·太原期末)已知某种电磁波的频率
C. 用陶瓷器皿盛放食品可直接在电磁炉上加热 1.5×1015Hz,真空中的光速c=3.0×108 m/s,回答下
D.DVD光盘是利用磁粉记录信息的 列问题:
4.(2022·湖南模拟)(多选)下列说法中正确的 (1)该电磁波在真空中传播时,其波长是多少
是 ( ) (2)电磁波从真空进入介质后,频率不变,波长,波
A. 军队士兵过桥时使用便步,是为了防止桥发生 速变化.若该电磁波进入 NaCl晶体中波长变成4.0×
共振现象 10-11m,则电磁波在NaCl中的速度是多少
B. 机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介
质决定
C. 泊松亮斑是光通过圆孔发生衍射时形成的
D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装
一个偏振片以减弱玻璃的反射光
E. 赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
5.(2022·成都校级模拟)下列有关电磁波和光
现象的说法中正确的是 ( )
A. 麦克斯韦提出了电磁场理论,预言了电磁波的
存在,并计算出了电磁波的速度
B. 刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉
现象
C. 水的视深比实际深度浅是光的全反射现象
D. 光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折
射率小
6.(2022·上海模拟)从牛顿到爱因斯坦,物理学
理论发生了跨越式发展.下列叙述中与爱因斯坦相对
论的观点不符合的是 ( ) 易错题特训
A. 高速运动中的尺子变长 1.(2022·泸州模拟)下列说法正确的是 ( )
B. 高速运动中的时钟变慢 A. 根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的电场
C. 高速运动中的物体质量变大 周围一定产生变化的磁场
D. 光速是自然界中速度的极限 B. 波源与观测者相互靠近时,观测者测得的频率
7.(2022·朝阳区一模)今年是爱因斯坦发表广 变小
义相对论100周年.引力波是爱因斯坦在广义相对论 C. 狭义相对论认为:火车以接近光速行驶时,我
中预言的,即任何物体加速运动时给宇宙时空带来的 们在地面上测得车厢前后距离变大了
扰动,可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波. D.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系
引力波在空间传播的方式与电磁波类似,以光速传播, π
, 式为 ,则质点在第 末与第 末的速携带有一定能量 并有两个独立的偏振态. x=Asin4t 1s 5s
引力波探测是难度最大的尖端技术之一,因为只 度方向不同
有质量非常大的天体加速运动时才会产生较容易探测 2.(2022·江苏模拟)(多选)下列说法正确的是
的引力波.2016年2月11日,美国激光干涉引力波天 ( )
文台宣布探测到了引力波,该引力波是由距离地球13 A. 弹簧振子在驱动力作用下一定发生共振
30
物理·选修2
B. 光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 中测得的数据是不同的
C. 火车以接近光束通过站台时,车上乘客观察到 拓展题特训
站在站台上旅客变矮
D. 光的偏振现象说明光是横波 1.(2022·四川一模)(多选)下列有关光的现象、
3.(2016春·盐城校级月考)(多选)下列说法中 电磁波和相对论的说法正确的是 ( )
正确的是 ( ) A. 光通过偏振片时,光的振动方向与透振方向的
A.X射线穿透物质的本领比γ射线更强 夹角越大,透过的光越强
B. 在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而 B. 杨氏干涉观察到了明暗条纹证明光是一种波,
改变的技术叫做调谐 如果用激光进行实验则效果没有那么明显
C. 根据宇宙大爆炸学说,遥远星球发出的红光被 C. 赫兹在实验中发现,当电磁波到达导线环时,
地球接收到时可能是红外线 它在导线环中激发出感应电动势,使得导线环中产生
D.爱因斯坦狭义相对论指出:真空中的光速在不 火花,这个导线环就是一个电磁波检测器
同的惯性参考系中都是相同的 D.根据相对论原理,将两只调整同步的铯原子钟
4.(2016春·邯郸校级月考)下列说法正确的是 分别放在地面上和宇宙飞船上,则在宇宙飞船上的铯
( ) 原子钟会走得慢些
A. 雨后天空出现彩虹是光的衍射现象 2.(2022·自贡模拟)电磁波已广泛运用于很多
B. 相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系 领域,下列关于电磁波的说法不符合实际的是 ( )
中都是相同的 A. 各种电磁波在真空中传播的速度大小都相同
C. 横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻 B. 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥
的波峰所用的时间为一个周期 控电视机
D. 电磁波和机械波一样依赖于介质传播 C. 德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁
5.(2022·青岛一模)(多选)下列说法中,正确的 波的存在
是 ( ) D. 当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波频
A. 台湾高雄2月6日凌晨发生6.7级地震,地震 率相等时,电路里激起的感应电流最强
波是机械波,既有横波又有纵波 3.(2016春·成都校级月考)下列说法正确的是
B. 横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻 ( )
的波峰所用的时间为一个周期 u
; A. 狭义相对论的长度变化公式为: ( )
2
C. 变化的电场一定产生变化的磁场 变化的磁场 l=l0 1- c
一定产生变化的电场 B.1pF=10-6C/V
D. 爱因斯坦认为引力波是一种跟电磁波一样的 C. 物体做受迫振动时,振动周期由物体的固有周
波动 期决定
E.可见光只是电磁波中的一小部分,可见光的频 D.传感器通常是把被测的电信息,按一定的规律
率低于X射线的频率 转化为与之对应的非电信息的器件
6.(2022·四川模拟)下列说法正确的是 ( ) 4.(2016春·天津校级月考)(多选)下列说法中
A. 研究表明,电磁波频率越高,振荡电路向外发 正确的是 ( )
射电磁波的本领越大,可以通过使L 增加或C 值减小 A. 紫光比红光的光子能量更大,更容易发生衍射
达到电磁波发射的目的 现象
B. 紫外线能杀死多种细菌,常用于医院和食品消 B. 变化的电场一定产生变化的磁场,变化的磁场
毒,而且有助于人体合成维生素D,但过量的紫外线照 一定产生变化的电场
射会使皮肤粗糙,甚至诱发皮肤癌 C. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时
C. 依靠电离层的反射来传播的无限电波叫做地 的景物,可使景象更清新
波 D.火车以接近光速行驶时,我们在车厢里测得车
D. 光在真空中传播的速度在不同的惯性参考系 厢前后距离变小了,而车厢的高度没有变化
31
物理·选修2
1
=18 λ,
Δl
根据波的周期性可知,整数倍波长质点的状 的波长λB=vTB=2m,n= =6,即从A 发出的波经4 λB
1 过了
态相同,相当于 λ,当质点恰通过平衡位置向上运动, 6
个波峰.
4
13. 答案:(1)133cm (2)125cm
结合波形如图示意图,此时刻P、Q 两质点所处的位置 【解析】 (1)由题意,O、P 两点的距离与波长满
分别是:P 在波峰,Q 在波谷.
足: 5 λOP= λ,波速与波长的关系为:4 v=
,在
T t=5s
时间间隔内波传播的路程为vt,由题意有:vt=PQ+
λ,综上解得:
4 PQ=133cm.
(2)Q 处的质点第一次处
4π2(
D
l 20+ )n 2 5
二、11. 答案:(
2 4π
1) (2)C (3) 于波峰位置时,波源运动时间为:t1=t+ T,波源由t2 k 4
T
【解析】 (1)单摆的摆长:
D
l=l + ,周期为:T= 平衡位置开始运动,每经过 ,波源运动的路程为 ,0 4 A2
t 1, l由 单 摆 周 期 公 式 T =2π ,解 得:n g g =
由题意可知:t1=25×4T
,故t1 时间内,波源运动的
D 路程为s=25A=125cm.
4π2(l0+ )22 n ( )由 单 摆 周 期 公 式 解 得:
t2 .2 T = 专题二 光 电磁波 相对论
l , 4π
2l 第1讲 光的折射 光的全反射
2π g= ,由此可知:A. 把摆线的长度l0当成g T 【基础特训】
了摆长,导致摆长偏小,g 值偏小,故 A错误.B. 摆线 1. 答案:A
上端未牢固地固定于O 点,振动中出现松动,使摆线 【解析】 刚从光密介质进入到光疏介质,当入射
实际值偏大,带入进行计算的数值偏小,g 值偏小,故 角大于某一角时会发生全反射,设θ为临界全反射角:
B错误.C.测量周期时,误将摆球(n-1)次全振动的时 n空 1 2
间 记成了 次全振动的时间,导致周期偏小, 值偏 sinθ= = =
,θ≤45°.
t n g n玻璃 1.5 3
大,故C正确.D.g 值与摆球质量无关,故D错误.(3) 2. 答案:B
L 4π2 【解析】 光通过玻璃三棱镜后向它的横截面的底
由单摆周期公式T=2π ,可得:g T
2= L,故可知g 边偏折,故C、D选项错误;同一介质对频率越高的光
2 4π
2 4π2
T -L 图象的斜率为k= ,解得:g g= .
的折射率越大,所以复色光经玻璃折射后,光路应分
k
开,故A选项错误.紫光的频率比红光的大,故经玻璃
12. 答案:(1)128cm (2)6个
三棱镜后紫光的偏折程度大于红光的,故B选项正确.
【解析】 (1)距A 点1m处的质点随A 点振动经
3. 答案:AD
过的路程:s1=2×4cm=8cm,从B 发出的波在22s 【解析】 因 A 光先消失,说明 A 光先发生全反
内传播的距离x=vt=22m,故从B 发出的波可以传
射,所以玻璃对A 光的折射率大于B 光,A项正确.由
播到距A 点1m处的质点,且该质点又振动了1.5个 c
, v= 可知折射率越大则速度v越小, 项错误 当周期 故此质点又振动的路程为s2=6×20cm=120 n
B . α<
cm,总路程s=s1+s2=128cm. (2)16s内两列波相 θ<β时,A 光发生全反射,只有反射光斑与B 光的折
对运动的长度Δl=lA+lB-d=2vt-d=12m,从A π射光斑,共2个,C项错误.当β<θ< 时,2 A
、B 光均
λ
发出的波的宽度a A= TA2=v2 =0.2m
,从B 发出的波 发生全反射,光屏上只剩下1个反射光斑,D项正确.
61
小题狂刷 高考专题特训
4. 答案:C
8. 答案:(1)
3L
2 (2)
【解析】 A. 据题知,b光临界角小于a 光的临界 c
, 1
【解析】 (1)由于光线垂直于AC 面射入,故光线
角 由sinC= 分析知,单色光a 的折射率小于单色n 在AB 面上的入射角为30°,由题意知,光线恰好在AB
光b的折射率.故A错误.B.在真空中a、b的传播速度 面上发生全反射,由全反射条件可求得:则全反射临界
相等,故B错误.C.由图知,a光在斜边上的入射角为i
角: i 1C=θ=30°,由全反射条件可求得:n= =
=45°,折射角为r=60°,则单色光a 在该棱镜中的折 sinC sin30°
,
sinr sin60° 6 =2
射率为n= ,故 正确 单色光sini=sin45°=2 C .D. b
在斜边发生了全反射,则知在斜边上其入射角大于等
于临界角,即45°≤C,所以C≥45°,故D错误.
5. 答案:D
() : 3L【解析】 解:作出光路图如图. 2 由图可知 OF=ADtan30°= ,9 FE=2DF
23L
= ,
L L
9 DE=AD=
,则:
2 EC=
,
2 EG=ECcos30°
3L
= ,
sinθ 4 2 22 6
由n= ,得sin45° sinθ=nsin45°=
,
3×2= 3 故光在介质中的传播距离为:s=DF+FE+EG
由数学知识知x=htanθ=22h. 3L, c c= 光在该介质中的传播速度:v= = ,光在介2 n 2
6. 答案:< b
【解析】 由图看出,a 光通过三棱镜后偏折程度 s 3L质中的传播时间:t=v= c .
较大,根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大, 【能力特训】
所以a应为蓝光,b为红光,蓝光的折射率大于红光的 高频题特训
折射率,即n1c n2L 【解析】 A. 根据反射定律得到反射角为45°,由
7. 答案:(1) ()n 2 c 几何知识得,反射光线与折射光线的夹角是105°.故A
【解析】 由题,根据几何知识求出光线在光纤中 sini sin45°
错误.B. 由折射率公式n= ,得n= ,故
c sinr sin30°
= 2
通过的路程,由v= ,求出光在光纤中传播的速度;n 1 1B错误.C. 由临界角公式sinC= ,得n sinC=
,则C
再求解光从A 点射入到从B 点射出所经历的时间t. 2
() : =45°.
故C正确.D. 根据折射定律得知,紫光的折射率
1 如图所示
大于红光的折射率,则紫光以同样的入射角从空气射
到分界面,折射角小于30°.故D错误.
2. 答案:AD
c 【解析】 根据“结论”知两束出射光线仍平行;红
而光在玻璃中传播的速度为:v= ;n 光和紫光对玻璃砖的折射率不同,紫光的折射率大,紫
(2)则光沿着轴线的方向的速度为v'=vsinC 光的侧移量最大,红光的侧移量最小,用极限法,红光
由上分析可得,光从A 点射入到从B 点射出所经 的侧移量最小,小到等于零,不偏转,沿直线传播.若甲
L L n2L 为紫光,乙为红光,两条出射光线间距离一定大于d,
历的时间为:t=v'=c 1= c . 如图甲所示,选项A正确,B错误;若甲为红光,乙为紫
n×n
62
物理·选修2
光,则两条出射光线间距离一定小于d,如图乙所示, 1
=2,得:θ=30°.
选项C错误,D正确. sinθ
由几何关系得:∠OBA=θ,则有光线从柱面射出
图甲 图乙 π的柱面面积:S=2θ·R·L=3RL.
3. 答案:C
4
【解析】 A、B. 改变入射角i时,由于光线在上表 7. 答案:3
面的折射角与在下表面的入射角相等,根据光的可逆 【解析】 设过P 点光线,恰好被浮子挡住时,入
性可知,光射到PQ 面时不可能发生全反射.故A、B错 射角、折射角分别为:α、β则:
误.C.c光的偏折程度大于b光的偏折程度,则知c光 s1 , s2
的折射率大,则c光的频率大,光b 的频率小.故C正 sinα= sinβ= .s2 21+h1 s2 22+h2
确.D. 若玻璃砖界面 MN 和PQ 不平行,则光线在上
表面的折射角和在下表面的入射角不相等,则在下表
面的折射角不相等,出射光线不平行.故D错误.
4. 答案:C
【解析】 因为蓝光折射率大于红光,所以折射光
线更靠近法线,故AC 为蓝光.设折射角为α,折射光线
: sinα水的折射率 , 4由 得:
长度为L,
n= ①②③ n= .
玻璃砖直径为d,折射率为n,光在真空中的 sinβ 3
L
速度为c,光在玻璃中的速度为v,则时间t= 23 3av = 8. 答案
:(1)3
(2)c
dsinα, sinθ, dsinθ, 【解析】 ()在 点恰好发生全反射,临界角:/ 又n= 代入得t= 所以时间相等,
1 E C
cn sinα c C
1 23
正确. =60°,则此玻璃的折射率:n= ;()传播的sinC= 3 2
5. 答案:BCD
: c 3速度 v= = c,光线在玻璃砖中传播的距离:
【 sini
x=
解析】 由折射定律sinr=n
知,蓝光从空气射向 n 2
3 x
水中,入射角大,O 点在O 点的左侧,选项 A错误;由 xOE+xEF=a+
(a-acos60°)= a,所用时间:2 t=1 v
c
v= 知,蓝光进入水中的速度变小,选项n B
正确;若 3a= c .
沿AO1方向射向水中的是一束紫光,紫光折射率大, 易错题特训
折射角小,则折射光线有可能通过 B 点正下方的C 1. 答案:C
点,选项C正确;若沿AO1方向射向水中的是一束红 【解析】 A. 产生全反射的必要条件是光线必须
光,红光折射率小,折射角大,则折射光线有可能通过 从光密介质射入光疏介质,所以光线从空气射到玻璃
B 点正上方的D 点,选项D正确;若蓝光沿AO 方向 砖的上表面不可能发生全反射.只有一束光线射出,说
射向水中,则折射光线有可能通过 B 点正下方的C 明两束光线的折射率不同,射出时沿同一方向出来,故
点,不可能通过B 点正上方的D 点,选项E错误. A错误;B、C由图知a光偏折程度较小,则a光的折射
π
6. 答案:3RL
c
率小于b的折射率,根据知v= 知,在玻璃中a 的传n
【解析】 半圆柱体的横截面如图所示,OO'为半 播速率大于单色光b 的传播速率,故B错误,C正确;
径,设从A 点入射的光线在B 点处恰好满足全反射条 D. 由上分析可知:a 光的折射率小于b 的折射率,而
件,入射角恰好等于临界角C,则由折射定律得:n= 黄光的折射率大于红光的折射率,所以若单色光a 为
63
小题狂刷 高考专题特训
黄光,b不可能是红光,故D错误. c 3×108
v= = = 3×108m/s;
2. 答案:A n 3
【解析】 A、D.由图b得到θ=30°时发生全反射, (2)设此束光从AB 面射入棱镜后的折射角为r,
1 1 2 sini sin60°
故全反射的临界角C=60°,故:n= = = 3, 由折射定律n= 得: ,sinC 3 3 sinr
3= sinr
2 解得:r=30°.显然光线从AB 射入棱镜后的折射
光线
, ; c, NP 平行于底边AC
,由图中几何关系可得,光线
故A正确 D错误 B. 根据v= 红光在透明体中的n 在BC 面上的入射角θ=45°,设临界角为C,则由sinC
光速小于真空中的光速,故B错误;C. 光线的频率与
1 3 2
介质的折射率无关,故红光的折射光线的频率不变,故 = = ,sinθ= ,可得n 3 2 θ>C
,
C错误.故选A. 故光线在BC 面上发生全反射后,根据几何知识
3. 答案:D 和反射定律得知,光线将垂直于底面AC 方向由图中
【解析】 光从水中进入空气,只要在没有发生全 Q 点射出棱镜.光路如图所示.
反射的区域,就可以看到光线射出,所以A、B错误;光
的频率是由光源决定的,与介质无关,所以C错误;由
c
v= 得,光从水中进入空气后传播速度变大,所以n D
正确.
4. 答案:0.73R 6. 答案:(1)玻璃砖的折射率为 3 (2)该光束从
【解析】 如图所示,根据折射定律,有: E 点反射后,直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的
sinθ
n 1= ,根据反射定律,有:sinθ θ1=θ3
, 33L
2 时间为
2c
其中:θ2+θ3=90°,联立可得:θ1=60°,θ2=30°, 【解析】 (1)作出光路图,根据几何知识和全反射
规律得到光线在AC 面的入射角和折射角,即可求得
1
折射率,(2)根据全反射临界角公式sinC= 求出临n
界角C,判断出光线在F 点发生全反射,在 H 点不能
发生全反射,即该光束经一次反射后,到第一次射出玻
由图,有:β=θ2=30°,α=θ1-β=30°,所以:SO= 璃砖发生在 H 点,根据几何知识求出光线在玻璃砖内
3R,故光源S 与M 间距:SM=SO-R=(3-1)R c传播的距离S,由v= 求出光线在玻璃砖内传播的n
≈0.73R.
速度v,即可求得所求的时间,依题意,光在玻璃砖中
5. 答案:(1)v= 3×108m/s (2)见解析图
的传播路径如图所示.可见,光在 O1点的入射角为
【解析】 (1)光在棱镜中传播的速率应根据公式
60°,折射角为30°.
c
v= 求解n . () sin60°1 玻璃的折射率n= ,sin30°= 3
(2)已知折射率n和入射角的正弦sini,根据折射
sini
定律n= ,
1
求出折射角 由公式
sinr . sinC=
求得临界
n
角C.由几何知识求出光线射到BC 面的入射角,根据
入射角与临界角的大小关系,判断光线在BC 面上能
否发生全反射,再进一步确定此束光线射出棱镜后的
方向. ()
3 1 1
2 因为 >sinC= > ,所以这种玻璃的临2 3 2
(1)光在棱镜中传播的速率: 界角C 大于30°,小于60°.故从E 点反射出的光线,将
64
物理·选修2
在F 点发生全反射,在O2点才有光线第一次射出玻璃 () h-s2 由几何知识,得:sinβ= ,解得:(h-s)21 +d2
砖.由几何知识可知:EF=L,FO2= L;光在这种玻2 2(h-s)2+2d2
c c n= ( ) .
璃中的传播速度v=n= .
故光从E 点传播到O2点
2h-s
3
:() ( 3 ) ( )
1 4. 答案 1 向左侧移动 d-2Rtanα-30°L+2L 33L
用时t= (2)见解析v = 2c .
【解析】 (1)如图所示,光线应向屏的左侧移动:
拓展题特训
1. 答案:C sinα =α,x=(
3
d- R) ( )sin30° 2 tanα-30°.
【解析】 A. 由公式v=λf 知,b 的折射率较小,
在同种玻璃中传播,a 光的传播速度一定小于b光,A
错误;B. 以相同的入射角斜透过同一平行玻璃板后,
由于b光的折射率小,折射角较大,侧移量较小,B错
误;C.b光的折射率较小,频率较小,分别照到同一光
电管,若b光能引起光电效应,则a光一定能引起光电
(2)
1 3
发生全反射的临界角:sinC= = ,所以, C效应 C正确;D.b光的折射率较小,临界角较大,以相 n 5
同的入射角从水中射入空气.在空气中只能看到一种 =37°,当玻璃砖左移时,入射角增大,折射角增大,所
光时,一定是b光,D错误. 以光线左移.当增大到37°时发生全反射,折射光线消
2. 答案:A 失.所以光点左移亮度减弱至消失.移动距离由几何知
【解析】 设入射角为i,折射角为θ,作出光路图 : R R识有 Δx=Rsin37°-2=10.如图所示.
第2讲 光的波动性
基础特训
1. 答案:ACE
【解析】 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原
因为出射光线恰好和入射光线平行,
理,故A正确.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利
, sini sin2θ所以i=2θ 根据折射定律有 ,sinθ=sinθ= 3 用光发生折射而形成色散现象,故B错误;光导纤维束
所以θ=30°,i=2θ=60°.故选A. 内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发
2(h-s)2 2
生全反射,故C正确;检查光学平面的平整程度是利用+2d
3. 答案:(1)45° (2) 2(h-s) 光的干涉现象,故D错误;绿光的波长比红光的短,干
【解析】 (1)激光的光路图如图所示: 涉条纹的间距与波长成正比,因此仅将入射光由红光
改为绿光,则干涉条纹间距变窄,故E正确.
2. 答案:B
【解析】 P 点光程差是波长的整数倍,形成明条
Δs
纹.P1处n= 为奇数,则λ P1
处出现暗条纹.故选B.
2
设在左侧界面上的入射角为,折射角为β,由光的 3. 答案:ABD
sinα 【解析】 由于重力的作用,肥皂膜形成了上薄下
折射定律,得:n= ,sinβ 厚的薄膜,光线通过薄膜时频率不变,干涉条纹的产生
: sinβ 1即 = ,解得:θ=45°; 是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的sin(90°-θ) n
叠加,故A正确;干涉条纹间距与光的波长成正比,由
65
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于绿光波长比黄光的短,故绿光干涉条纹间距小,故B 【解析】 (1)将激光束照在如图所示的双缝上,将
正确;干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波峰与波 出现双缝干涉现象,而双缝干涉图象的中间是亮条纹,
谷的叠加形成的,两反射光波波谷与波谷的叠加形成 两侧是明暗相间的对称的干涉条纹,故 A正确,BCD
亮纹,故C错误,D正确. 错误.故选A.
4. 答案:BDE ( L2)根据双缝干涉条纹间距公式Δx= λ可知在
【解析】 光在介质中传播的速度由介质本身,及 d
频率共同决定.故 A错误.油膜形成的彩色条纹,是由 其它条件不变,d 减小时,条纹宽度变宽;而其他条件
膜的前后表面反射光,进行光的叠加,形成的干涉条 不变,L 减小,则条纹宽度变窄.
L 能力特训
纹.故B正确.根据光的干涉条纹间距公式Δx= ,dλ 高频题特训
可知,红光的波长长,则红光干涉条纹的相邻条纹间距 1. 答案:BCD
比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大.故C错误.光的偏 【解析】 分光镜是利用色散元件(三棱镜或光栅)
振现象说明光是一种横波而不是纵波.故D正确.根据 将白光分解成不同波长的单色光,A正确;用X光机透
狭义相对论的两个基本假设可知,狭义相对论认为在 视人体是利用X光的穿透性,B错误;光导纤维传输信
不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,故E 号是利用光的全反射现象,C错误;门镜可以扩大视野
正确. 是利用光的折射现象,D错误.
5. 答案:BDE 2. 答案:C
【解析】 光源较大时,本影很小,无影灯是利用光 【解析】 太阳光照射下,油膜的上下表面反射,形
的直线传播原理制成的,故A错误.刮胡须的刀片的影 成相同频率的光,由于波长的长短不一,导致干涉条纹
子边缘模糊不清是光的衍射现象.故B正确.水的视深 间距不等,从而出现彩色花纹,故A错误;光的双缝干
比实际深度浅些是光的折射现象.故C错误.拍摄玻璃 涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,使得波长变
橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减
, L长 根据Δx= λ,可知,干涉条纹间距变宽,故B错
弱反射光的强度.故 D正确.光导纤维运用光的全反 d
射,所以内芯的折射率大于外套的折射率.故E正确. 误;根据光的全反射条件可知,内芯材料的折射率比外
6. 答案:A 套材料的折射率大,才能符合条件,故C正确;偏振现
【解析】 “闻其声而不见其人”现象说明遇到同样 象说明光是一种横波,故D错误.
障碍物时,声波比可见光容易发生衍射,因为声波的波 3. 答案:B
长比可见光长,故A正确;利用多普勒效应,当间距变 【解析】 薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发
化时,接收的频率与发出频率不相同,则可测量血流速 生干涉形成干涉条纹,故从肥皂薄膜的观察到水平干
度,故B错误;受迫振动的物体,其稳定时的振动频率 涉条纹,用复色光时出现彩色条纹.由重力作用,肥皂
一定等于驱动力的频率.故C错误;检查光学面的平整 膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大,从而使干涉条
程度是利用光的干涉现象,利用两平面所夹空气薄层 纹的间距变密,故B正确.ACD错误.
的反射,获得频率相同的光波,从而进行相互叠加,故 4. 答案:BCDE
D错误. 【解析】 均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁
7. 答案:C (电)场;故A错误;根据相对论的两个基本假设可知,
【解析】 X射线有较强的穿透能力,借助X射线 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与
能能检测与探伤,机场安检时,借助X射线能看到箱内 光源和观察者的运动无关;故B正确;多种颜色的光被
物品.故A正确;交通警示灯选用红灯是因为红光更容 分解为单色光的现象叫做光的色散,光在干涉、衍射及
易穿透云雾烟尘.故B正确;建筑外装涂膜玻璃应用了 折射时都可以将复合光进入分解,所以都可以发生色
光的薄膜干涉,不是光的全反射.故C错误;液晶显示 散.故C正确;泊松亮斑是光绕过障碍物产生的,属于
应用了液晶的各向异性和光的偏振原理.故D正确. 衍射现象,全息照相利用了频率相同的激光进行光的
8. 答案:(1)A (2)变窄 干涉现象.故D正确;据v=f·λ 可知,当光从空气中
66
物理·选修2
射入水中时光速减小,所以波长一定会变短,而声波从 设乙光在薄膜中传播时间的最大值为Δtm,对应
空气中传入水中时传播的速度增大,所以波长一定会 的最大厚度dm,则
变长,故E正确. 2dm
cosr=vΔtm ④5. 答案:ABE
【解析】 光纤通信是利用了全反射的原理,故 A 根据题中所给条件得:Δt·Δν=1 ⑤
正确;肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色,是由于泡的内外表 由②③④⑤式得:dm=1.15×10-2m.
面反射光,进行相互叠加而成的,属于薄膜干涉,故B 易错题特训
正确;眯起眼睛看灯丝时,形成单缝,看到的彩色条纹 1. 答案:D
是光的洐射图样,故C错误;红光由空气进入水中,频 【解析】 激光是人造光,也是偏振光,故 A错误;
c 激光相干性好,只有频率相同的两束激光才会发生干
率不变,则衍射不变,根据v= 知,波速减小,根据n λ 涉,故B错误;用激光照射不透明挡板上小圆孔时,光
v
= 知波长减小,故D错误;用透明的标准样板和单 屏上能观测到衍射条纹,间距不等,故C错误;激光全f 息照片是利用光的干涉记录下物体三维图象的信息,
色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉,即空
故D正确.
气薄膜的前后两个表面反射的光相干涉,故E正确.
2. 答案:D
6. 答案:ACD 【解析】 观察白炽灯旋转P,A 处亮度不变,B 处
【解析】 交通警示灯选用红灯是因为红光更容易
亮度变化明显.因为白炽灯发出的是普通光线,不是扩
穿透云雾烟尘.故A正确;光在同一种均匀介质中才沿
展振光;把白炽灯换成正在工作的液晶显示器,旋转
直线传播.故B错误;用光导纤维束传输图象信息利用
P,A、B 两处B 的亮度均变化明显.说明白炽灯发出的
了光的全反射.故C正确;让蓝光和绿光通过同一双缝
光与液晶显示器发出的光性质不同,A错误;在A、B
干涉装置,因蓝光的波长小于绿光,因此形成的干涉条
处因为光线经过了两个不同偏振角度的镜片,所以白
纹间距较大的是绿光.故D正确.围绕振动的音叉转一
炽灯通过镜片的光的性质是不同的,B错误;在B 处观
圈会听到忽强忽弱的声音是振动加强与减弱的原因,
察到液晶显示器通过镜片的光是偏振光,而白炽灯发
不是多普勒效应现象,故E错误.
出的光是普通的光线,所以不同,C错误;液晶显示器
7. 答案:B
由于特殊的发光成像原理发出的是偏振光,在A 处观
【解析】 刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光
察到白炽灯通过镜片的光,是经过偏振镜片后的光线
的衍射现象,故A错误;光的偏振现象说明光是横波,
也是偏振光,故性质相同,D正确.
故B正确;水面上的油膜在阳光的照射下出现彩色的
3. 答案:ACD
花纹,是膜两表面反射光,频率相同,进行相互叠加,出
【解析】 用光导纤维束传送图象是利用光的全反
现光的干涉现象,故C错误;因红光的折射率小于紫
射,故A正确;照相机镜头上的增透膜,是利用光的干
光,那么在同一种均匀透明介质中传播的可见光中,依
涉原理,对反射光进行振动减弱,从而导致透射光增
c
据公式v= ,则有,红光的波速最大,紫光的波速最n 加,故B错误;透明的标准平面样板检查光学平面的平
小,故D错误. 整程度,是利用空气薄层两个反射面,得到频率相同的
8. 答案:(1)从O 点射入薄膜中的光的传播速率 光,从而相互叠加,形成光的干涉条纹,故C正确;白光
为2.12×108m/s. 通过三棱镜在屏上出现彩色条纹,是光的一种折射色
(2)在如图所示的情景下,能观察到明显稳定干涉 散现象,故D正确.
现象的液膜的最大厚宽d 为1.15×10-2m. 4. 答案:BDEm
c 【解析】 光在介质中传播的速度由介质本身,及【解析】 (1)由折射率n=v ① 频率共同决定.故 A错误.油膜形成的彩色条纹,是由
得射入薄膜中的光的速率:v=2.12×108m/s ② 膜的前后表面反射光,进行光的叠加,形成的干涉条
( sin45° L2)由光的折射定律得 = 2 ③ 纹.故B正确.根据光的干涉条纹间距公式sinr Δx= λ
,
d
67
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可知,红光的波长长,则红光干涉条纹的相邻条纹间距 靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会
比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大.故C错误.光的偏 比波源频率高,故A正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,
振现象说明光是一种横波而不是纵波.故D正确.玻璃 往往在镜头前加一个偏振片以减小反射光的干扰,不
中的气泡看起来特别明亮,是因为光从玻璃射向气泡 能增加透射光的强度,故B错误;光的衍射现象是光波
时,即从光密介质射向光疏介质时,一部分光在界面上 相互叠加的结果,故C正确;露珠呈现的彩色是由于光
发生了全反射,故E正确. 的折射而形成的色散现象,故D错误;全息照片用激光
5. 答案:CDE 来拍摄,主要是利用了激光的相干性好的性质,故E正
【解析】 做简谐运动的物体每次通过同一位置时 确.
都具有相同的加速度,而速度有两种方向,可能不同. 2. 答案:C
故A错误.横波在传播过程中,波峰上的质点只在自己 【解析】 两种介质的界面是一个平面,当光线垂
的平衡附近振动,不向前移动.故B错误.一束光由介 直于界面从一种介质进入另一种介质时既有反射光
质斜射向空气,界面上若发生全反射,只发生反射现象 线,也有折射光线.故 A错误;水中的空气泡看上去比
而没有折射现象.故C正确.水面油膜呈现彩色条纹是 较亮是全反射的缘故,发生全反射的条件是光从光密
光的干涉现象形成的,说明了光是一种波.故D正确. 介质射入光疏介质,故B错误;根据双缝干涉的条纹宽
根据麦克斯韦电磁场理论得知,在变化的电场周围才 L
度的公式:Δx= λ可知,在屏上产生的相邻亮纹间距
存在磁场,在变化的磁场周围才存在电场.故E正确. d
6. 答案:(1)在O 点振动将加强 (2)在OP 线段 大的单色光的波长比较大,则频率比较小,则相当于玻
上会出现18个振动最强的位置 璃的折射率比较小,所以在玻璃中传播速度较大.故C
v 正确;透过卡尺测脚形成的狭缝平行观看日光灯,由于【解析】 (1)由题意可知,根据公式λ= ,则有:f 灯光发生衍射,所以可以看到彩色相间的直条纹.故D
340 错误
λ=1700=0.2m
;当到两波源的间距差为波长的整数 .
3. 答案:D
倍或0时,出现振动加强点,由于Q 是S1,S2连线的中 L
点,OQ 是S ,S 连线的中垂线,所以O 点到S ,
【解析】 根据双缝干涉条纹的间距公式
S 的 Δx= λ
,
1 2 1 2 d
距离是相等的,距离的差是0,所以是振动的加强点. c
知甲图条纹间距大,则a 光的波长较长.根据f=
(2)P 到两个波源的距离: λ
知, 光的频率较小,则 光的光子能量较小,故 错
2 ( d
a a A
PS1= OQ + OP- )2
10
= 4002+(16- )22 2 误;a 光的波长较长,则a 光比b 光易发生衍射现象,
= 1721≈41.485m, 1故B错误;根据sinC= ,可知,折射率越大的,临界n
2 ( d 10PS2= OQ + OP+ )2= 4002+(16+ )2 角越小,因此a光临界角比b光大,那么b光比a 光易2 2
发生全反射现象,故C错误;频率小,则折射率小,根据
= 2041≈45.177m,
c
Δs=PS2-PS1=45.177m-41.485m=3.692m v= 知,a 光在水中的传播速度较大, 光在水中的n b
根据振动的加强点的条件可知,每一次到两个波 传播速度较小.故D正确.
源的距离的差达到0.2m 时就可以出现振动的加强
4. 答案:(1)
dΔx
15.02 (2) 660
, : Δs 3.692
L
点 所以共有 n=λ = 0.2 =18.46
,
【解析】 (1)图3中,游标卡尺上的主尺读数为
n只能取整数,所以在OP 线段上会出现18个振 15mm,游标读数为0.02mm×1=0.02mm,所以最终
动最强的位置. 读数为:x2=15.02mm.
拓展题特训 (2)两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为:
1. 答案:ACE x2-x1 15.02-1.16
【解析】 根据多普勒效率可知,波源沿直线匀速 Δx= 6 = 6 mm=2.31mm
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物理·选修2
L 上,设车对地面的速度为v,车上的人以速度u'沿着火
根据Δx= λ,得:d 车前进的方向相对火车运动,根据相对论速度变换公
dΔx 0.2×10-3×2.31×10-3
λ= = -7 u'+vL 700×10-3 m=6.6×10 式得:他相对地面的速度u= 故 错u'v1+
m=660nm. c2
第3讲 电磁波 相对论 误.
答案:
基础特训 5. BC
: 【解析】 电磁波是一种物质,可在真空中传播,电1. 答案 D
【 】 , 磁波在真空中的传播速度总是
8 /,等于光速,
解析 相对论的创始人是爱因斯坦 据相对论 3×10 ms
, 、 , : 故A错误
,B正确;电磁场是由变化的电场和磁场,从理论 时间 空间与物体的运动速度有关 如 相对质量
发生区域由近及远的传播形成电磁波,故C正确;变化
公式为: mM 0= 是物体静止时的质量,M 是物体
v2 的电场能产生磁场
,变化的磁场能产电场,但非均匀变
1-c2 化电场能生非均匀变化磁场,若是均匀变化的电场,则
的运动时的质量,v 是物体速度,c 是光速.所以这里 产生恒定的磁场,故D错误.
的:“高速”应该是指接近真空中光的传播速度,故D正 6. 答案:B
确,ABC错误. 【解析】 现代的移动通信都是利用无线电波来传
2. 答案:A 递信息的.故B正确,A、C、D错误.
【解析】 根据电磁辐射的特点可知,由于高频电 7. 答案:BCD
磁波向外界辐射能量的本领更强,所以经过调制的高
【 v解析】 因为表达式l=l0 1-( )2 和 Δt=
频电磁波才能把我们要发射的信号发射出去.故 A正 c
确;根据麦克斯韦的电磁场理论可知,恒定不变的电场 Δτ ,可知lΔτ,一个相对我们做高
不会产生磁场,电磁波是变化磁场产生电场变化电场 v1-( )2c
产生磁场不断交替变化产生的,故B错误;列车的运行 速运动的惯性系中发生的物理过程,在我们看来,它的
都属低速,经典力学能适用.故C错误;奥斯特发现了 长度变短,它所经历的时间比在这个惯性系中直接观
电流周围存在磁场,安培总结出了右手螺旋定则,故D 察到的时间长,惯性系速度越大,我们观察到的物体的
错误. 长度越短,物理过程所经历的时间越长,故B、C、D正
3. 答案:B 确.
【解析】 双缝干涉实验中条纹间距与波长成正 8. 答案:电磁波 21
比,由于红色光的波长比蓝色光的波长大,所以相邻红 【解析】 英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论告
光干涉条纹间距大于相邻蓝光干涉条纹间距,故 A错 诉我们:变化的磁场能产生电场,从而产生电磁波.
误;光纤通信利用了全反射的原理,故B正确;肥皂泡 空气中电磁波的传播近似等于光速c,由波速公
呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成 式c=λf 得
的,故C错误;根据狭义相对论可知,当列车的速度接 c 3×108
近光速时,沿着速度方向长度才明显变短.故D错误
波长
. λ=f=1.4×107 m≈21m.
4. 答案:ABD 能力特训
【解析】 根据相对性原理,在所有惯性系中,物理 高频题特训
定律有相同的表达形式,即一切物理规律都是相同的, 1. 答案:A
故A正确;根据光速不变原理,真空中的光速在不同 【解析】 移动电话也叫无线电话,既是无线电发
的惯性参考系中都是相同的.故B正确;根据狭义相对 射台又是无线电接收台,两部移动电话间通过基地台
论可知,在不同的惯性系中,同时是相对的,故C错误; 转接,靠电磁波传递声音信号,故 A正确,BCD错误.
有相对论的基本公式,可知物体的长度、时间间隔和物 故选A.
体的质量都是相对的,故D正确;在高速运动的火车 2. 答案:C
69
小题狂刷 高考专题特训
【解析】 电视机用电磁波传递图象信号和声音信 两个独立的偏振状态,因此引力波是横波,故A正确;
号,故A不符合题意;移动电话是利用电磁波传递信 引力波在空间传播方式与电磁波类似,但并不是电磁
息的,故B不符合题意.电风扇是利用电动机把电能转 波,故B错误;质量小的物体加速运动时也会产生引力
化成机械能来工作,所以没有利电磁波,故C符合题 波,只是不容易探测,故C错误;爱因斯坦是由于发现
意;雷达是利用电磁波进行工作的,故D不符合题意. 光电效应获得的诺贝尔物理学奖,故D错误.
3. 答案:B 8. 答案:(1)该电磁波的波长为2×10-7m.
【解析】 光波属于电磁波,除在真空中速度一样 (2)该电磁波的波速变为6.0×104m/s.
外,它们的产生机理也相同.故 A不正确;电磁炉是利 【解析】 (1)电磁波在真空中的传播速度为c=
用变化的电磁场产生的涡流使锅中的自由电子在电场 3×108m/s,由波速公式c=λf 得:
力的驱使下加速运动,受到阻力从而产生热能.故B正 c 3×108λ= -7f=1.5×1015 m=2×10 m确;电磁炉只能对铁器皿有加热作用,对陶瓷器皿盛放
食品不可直接在电磁炉上加热,故C不正确;DVD光
(2)由v=λ'f 得:
盘是利用激光记录信息的,而磁带则是利用磁粉记录 v=λ'·f=40.×10
-11×1.5×1015=6.0×104m/s.
信息的.故D不正确. 易错题特训
4. 答案:ADE 1. 答案:D
【解析】 军队士兵过桥时使用便步,防止行走的 【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论,在变化的
频率与桥的频率相同,桥发生共振现象,故 A正确.机 电场周围一定产生磁场,只有非均匀变化的电场周围
械波在介质中的传播速度由介质决定,与波的频率无 才产生变化的磁场;在变化的磁场周围一定产生电场,
关,电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均 只有非均匀变化的磁场周围才产生变化的电场.故 A
有关,故B错误.泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发 错误;波源与观测者相互靠近时,观测者测得的频率变
生衍射时形成的;故C错误;加偏振片的作用是减弱反 大.故B错误;根据狭义相对论可知,火车以接近光速
射光的强度,从而增大透射光的强度;故D正确;麦克 行驶时,我们在地面上测得车厢前后距离变小.故C错
斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹第一次用实验证实 误;某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为
了电磁波的存在,故E正确. π
x=Asin4t
,与简谐振动的方程:x=Asinωt比较可
5. 答案:A
【解析】 麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电 , π 2π 2π知 其角速度为 ,周期:T= = =8s,则质点在
磁波的存在,并指出电磁波的速度与光速相同;故 A 4 ω π
4
正确;刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现
第1s末与第5s末时间差半个周期,所以的速度方向
象造成的;故B错误;水的视深比实际深度浅是光的折
相反,故D正确.
射现象形成的;故C错误;光导纤维内芯材料的折射率
2. 答案:BD
比外套材料的折射率大,使光在接触面上发生全反射;
【解析】 只有当周期性驱动力的频率和物体的固
故D错误.
有频率相等时振幅达到最大,即发生共振;驱动力频率
6. 答案:A
【 】 , 与系统的自由振动的频率不一定相等,故 错误;光解析 根据狭义相对论的尺缩效应 在尺子长 A
,
度方向上运动的尺子比静止的尺子短,当速度接近光 纤通信是激光和光导纤维相结合的产物 利用了激光
速时,尺子缩成一个点,故A错误.根据狭义相对论,运 的频率单一性的特点,故B正确;根据尺缩效应,沿物
动的钟比静止的钟走得慢.故B正确.根据狭义相对论 体运动的方向上的长度将变短,火车以接近光束通过
的基本结论,质量并不是独立的,而是与运动状态相关 站台时,车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦,而不是
的,速度越大,质量越大,故C正确.根据光速不变原理 变矮,故C错误;光的偏振现象说明光是一种横波,故
可知,光速是自然界中速度的极限.故D正确. D正确.
7. 答案:A 3. 答案:CD
【解析】 只有横波才有偏振现象,由于引力波有 【解析】 X射线的频率小于γ射线的频率,所以γ
70
物理·选修2
射线的穿透能力更强.故 A错误.在电磁波发射技术 方向的垂直时,没有光透过,当两者相平行时,则透过
中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制.故B 的光最强,故A错误;杨氏干涉观察到了明暗条纹证
错误.根据宇宙大爆炸学说,由于星球在远离地球,根 明光是一种波,如果用激光,由于是相干光源,则进行
据多普勒效应,接收到的频率小于发出的频率,遥远星 实验则效果更明显,故B错误;当火花在感应圈两个金
球发出的红光被地球接收到可能是红外线,故C正确; 属球间跳动时,必定建立一个快速变化的电磁场.这种
爱因斯坦狭义相对论指出:真空中的光速在不同的惯 变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播,当电
性参考系中都是相同的,这是光速不变原理.故 D正 磁波经过导线环时,迅速变化的电磁场在导线环中激
确.故选CD. 发出感应电动势,使得导线环的两个小球间也产生了
4. 答案:B 火花.在赫兹实验中,感应圈成了电磁波发射器,导线
【解析】 雨后天空出现的彩虹是光的色散现象, 环成了电磁波的检测器,故C正确;根据钟慢效应,宇
故A错误;根据相对论的知识可知,相对论认为,真空 宙飞船高速经过地球附近时,地球上有看宇宙飞船上
中的光速在不同惯性参考系中都是相同的.故B正确; 的铯原子钟会走得慢些,故D正确.
横波传播过程中,质点在平衡位置上下振动,不发生横 2. 答案:B
向移动,故C错误;电磁波的传播不需要介质,故D错 【解析】 各种电磁波在真空中传播的速度大小都
误. 相同,为3×108m/s,故A符合实际;红外线波长大于
5. 答案:ADE 紫外线,衍射性能好,故常用的摇控器通过发出红外线
【解析】 地震波具有横波又有纵波,是一种较为 脉冲信号来摇控电视机,故B不符合实际;英国物理学
复杂的机械能波;故A正确;横波在传播过程中,介质 家麦克斯韦建立了电磁场理论,并预言了电磁波的存
并不随着波的传播而向前运动;只是在垂直波的方向 在,德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的
上振动;故B错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场; 存在,故C符合实际;当振荡电路的固有频率跟传播来
而均匀变化的磁场产生恒定的电场;只有周期性变化 的电磁波频率相等时,发生电谐振,电路里激起的感应
的电(磁)场才能产生周期性变化的磁(电)场;故C错 电流最强,故 D符合实际;本题选不符合实际的,故
误;根据物理学史可知,爱因斯坦认为引力波是一种跟 选B.
电磁波一样的波动;故D正确;根据电磁波谱可知,可 3. 答案:A
见光只是电磁波中的一小部分,可见光的频率低于X 【解析】 爱因斯坦狭义相对论的基本结论之一是
射线的频率;故E正确. u
运动物体长度会收缩,即l=l0 1-( )2,它是因时
6. 答案:B c
【解析】 电磁波的能量与频率有关;振荡电路的 空条件不同而引起的观测效应.故A正确;1pF=10
-12
F=10-121 C/V.故B错误;物体做受迫振动时的周期等
频率越大,发射电磁波的本领越大;根据f= ;
2π LC 于驱动力的周期.故C错误;传感器通常是把被测的非
故可以通过减小L 和C 来达到增大频率的目的;故A 电信息,按一定的规律转化为与之对应的电信息的器
错误;紫外线能杀死多种细菌,常用于医院和食品消 件.故D错误.
毒,而且有助于人体合成维生素D,但过量的紫外线照 4. 答案:CD
射会使皮肤粗糙,甚至诱发皮肤癌;故B正确;依靠电 【解析】 A.光的衍射与光子的波长有关,红光的
离层的反射来传播的无限电波叫做天波;故C错误;光 波长要比紫光的波长长,故红光更容易发生衍射现象;
在真空中传播速度是相同的,均为3.0×108m/s;故D 故A错误;B.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电
错误. 场周围一定可以产生磁场,但不一定是变化的磁场,均
拓展题特训 匀变化的电场只能产生恒定的磁场,故B错误.C.在照
1. 答案:CD 相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可以
【解析】 光通过偏振片时,光的振动方向与透振 使反射光不能进行镜头,从而可使景象更清晰;故C正
71
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确;D.火车以接近光速行驶时,根据相对论,沿着物体 5. 答案:A
的运动方向,我们在地面上测得车厢前后距离变小了, 【解析】 七色光中白光中红光的折射率最小;紫
而车厢的高度没有变化,故D正确. 光的折射率最大;故经玻璃球折射后红光的折射角较
综合特训(二) 大;由玻璃球出来后将形成光带,而两端分别是红光和
紫光;根据光路图可知说明M、Q 点为紫光; 、 点为【 N P母题特训】
红光;故选A.
1. 答案:ABD
6. 答案:【 】 : C解析 试题分析 由图可知:玻璃砖对a 光的折
【解析】 画出光路图,分析可知,第一次折射时,b
射率大于对b光的折射率,故C错误;在玻璃中,a 光
光的折射角较大,而入射角相等,根据折射率公式
的传播速度小于b光的传播速度,故A正确;
n=
a 光的频
sini
率大于b光的频率,在真空中,a 光的波长小于b光的 得知,b 光的折射率较小,频率较小,波长较长 再sinr .
波长,故B正确;若改变光束的入射方向使θ角逐渐变 c
大, , , ,因为a光的折射率大,则折射光线a 首先消失,故 由 =λf 可知 折射率越小 则波长越长.由公式n v=
D正确;a光的波长小于b光的波长,分别用a、b光在 c
得知,b光的折射率较小,在同种玻璃中传播,a光的
同一个双缝干涉实验装置上做实验,a 光的干涉条纹 n
间距小于b光的干涉条纹间距,故E错误. 传播速度一定小于b光,故 A错误;光的折射率较小,
2. 答案:C 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b 光
【解析】 由于a、b 光平行且关于过球心O 的直 的折射角较大,所以b光侧移量小.故B错误;b光的折
线P P 对称,因此它们的入射角i相等,根据图中几 射率较小,频率较小,分别照射同一光电管,若b 光能1 2
何关系可知,b 光在玻璃球中的光路偏离进入球之前 引起光电效应,a 光也一定能,故C正确;b 光的折射
方向较多,即b光的折射角γ 较小,根据折射定律有: 率较小,则临界角大,不容易发生全反射,所以以相同
sini 的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光
n= ,所以玻璃对b 光的折射率较大,故选项sinr A
错
时,一定是b光.故D错误.
误;根据临界角公式有: 1sinC= ,所以玻璃对 光的n a
临界角较大,故选项B错误;根据折射率的定义有:n=
c,所以b光的玻璃中的传播速度v较小,故选项v C
正
确;根据图中几何关系可知,a、b光进入玻璃球后,b光 7. 答案:C
d
的光程d 较大,根据匀速直线运动规律有:t= ,所以 【解析】 波长和频率成反比,红光的频率比蓝光v
低,所以波长比蓝光长,故A错误;天空中的彩虹是由
b光在玻璃中的传播时间较长,故选项D错误. 光散射形成的,故B错误;光纤通信之所以能进行远距
3. 答案:B 离通信,主要是利用了光的全反射原理.故C正确;根
【解析】 由图知,三棱镜对b光的折射率较大,又 据波速与波长和频率的关系公式v=λf,当机械波由
因为光的频率越大,介质对光的折射率就越大,所以
一种介质进入另一种介质中时,波速变化(波速由介质
nac,所以b光的波长小于c光的波长,即λ >λ ,所以 化,故a b D错误.λ
8. 答案:C
B正确,ACD错误.
【解析】 据爱因斯坦的“光子说”可知,单个光子
4. 答案:A
表现为粒子性,而大量光子表现为波动性;故 AB错
【 】 α+θ解析 由几何关系,得入射角等于 ,折射角2 误;时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点
α+θ 子,说明了单个光子表现为粒子性,光子到达的多的区
α sin 2 域表现为亮条纹,而光子到达的少的区域表现为暗条
等于 ,所以折射率为 ,故选
2 α A.
sin
72 2
物理·选修2
纹,说明光的能量在胶片上分布不均匀,光到达胶片上 14.答案:B
不同位置的概率不相同;故C正确,D错误. 【解析】 由图象可得:sini9. 答案:D 线从玻璃射入空气折射,即光由B 经O 到A.
【解析】 根据实验的原理,连接P1、P2表示入射 sini l
根据折射定律得 =
光线,连接P3、P4表示出射光线,连接两光线与玻璃砖 sinr n
的交点,即为折射光线.实验的过程中,要先在白纸上 sini 0.6 1由图象得:
sinr=0.9=1.5
放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和
, , 所以可得,n=1.5,故B正确, 错误P2 然后在玻璃砖另一侧观察 调整视线使P1的像被
ACD .
P 的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大 15.
答案:C
2
头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P3和 【解析】 v 根据f= 可知,波长越长,频率越低,λ
P1、P2的像.故ABC错误,D正确.
故米波的频率比厘米频率低,故 A错误;无线电波不
10.答案:A
需要介质传播,故B错误;无线电波同光波一样会发生
【解析】 电磁波在真空中的传播速度与光在真空
反射现象,故C正确;干涉和衍射是波特有的现象,所
中的传播速度相同,故A正确;空气中的声波是纵波,
以无线电波能产生干涉和衍射现象,故D错误.
故B错误;声波不仅能在空气中传播,也能在固体、液
16.答案:D
体中传播,但不能在真空中传播,故C错误;光可以在
【解析】 由图可知a 光的干涉条纹间距小于b
真空中的传播,不需要介质,故D错误.
11.答案:ABC 光,
L
根据Δx= λ可知,a 的波长小于d b
光,则a 光的
【解析】 电磁波在真空中的传播速度均相等,与
c
电磁波的频率无关,故 A正确;周期性变化的磁场产 频率大于b光,a的折射率大于b光,根据n= 可知,v
生周期性变化电场,周期性变化的电场产生周期性变 在同种介质中传播时a 光的传播速度比b光的小,故
化磁场,相互激发,形成电磁波,故B正确;变化的电场 1
A错误;根据, sinC=
可知,同种介质射入真空发生
与变化的磁场共同产生电磁场 电磁波的电场强度与 n
磁感应强度总是相互垂直,且与传播方向垂直.所以电 全反射时a光临界角小,故B错误;光电效应时饱和电
磁波是横波,故C正确;电磁波可以通过电缆、光缆进 流与入射光的强度有关,所以无法判断饱和电流的大
行有线传输,也可以实现无线传输,故D错误;电磁波 小,故C错误;因a光的频率大,故若两光均由氢原子
可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的 能级跃迁产生,则产生a 光的能级能量差大,故D正
电磁波不会随即消失,故E错误. 确.
12.答案:A 17.答案:B
【解析】 波长越长、频率越小,按照波长逐渐变 【解析】 飞船上的观测者测得该飞船的长度是静
大,即频率逐渐变小的顺序,电磁波谱可大致分为:γ 止时的长度,为30m,故A错误;地球上的观测者测得
射线,伦琴射线,紫外线,可见光,红外线,无线电波,微 该飞船的长度是以0.6c的速度沿长度方向飞行时长
波,故A正确,BCD错误.
, : v 0.6c度 为
13.答案:D l=l
2 2
0 1-( )=30× 1-( )c c =24m
【 】 l ,故 正确;根据狭义相对论的光速不变原理,解析 根据Δx= λ 可知亮条纹之间的距离 <30m Bd 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于
, l和暗条纹之间的距离相等 故 A错误.根据Δx= λ c,地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等d
于 ,故 错误
可知条纹间距随波长的变化而变化,故B错误.根据 c CD .
18.答案:(1)频率 C (2)第1个亮条纹到第l 11
Δx= λ可知,双缝间距离越大条纹间距离越小,故d C 个亮条纹的中心间距为1.178×10-2m.
错误.若把其中一缝挡住,出现单缝衍射现象,故仍出 【解析】 (1)产生稳定干涉图样的必要条件是两
现明暗相间的条纹,故D正确. 束光的频率相同.A、B 两点是波峰与波峰、波谷与波谷
73
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相遇的点,是振动加强点,出现明条纹,C 点波峰与波
谷相遇,振动减弱,出现暗条纹.
(2)
l 2
相邻干涉条纹的间距为 Δx=dλ=0.001×
5.89×10-7m=1.178×10-3m
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为 设光线在 M 点的入射角为i,折射角为r,在N 点
S=10Δx=1.178×10-2m 的入射角为i',反射角为i″,玻璃的折射率为n.
19.答案:光束在上表面的入射点到O 点的距离 由于△OAM 为等边三角形,所以入射角i=60°
④
2
为
2R. 由折射定律得:sini=nsinr ⑤
【解析】 当光线经球心O 入射 代入数据得:r=30° ⑥
时,光路图如右图所示.设玻璃的折 作N 点的法线NE,由于NE∥MA,所以i'=30°
射率为n,由折射定律有: ⑦
sini 由反射定律得:i″=30° ⑧
n=sinγ ① 连接ON,由几何关系可知△MAN≌△MON,则
式中,入射角i=45°,γ为折射角. ∠MNO=60° ⑨
AB
△OAB 为直角三角形,因此sinγ= 由⑦⑨式可得∠ENO=30°
OA2+AB2 所以∠ENO 为反射角,ON 为反射光线.由于这
② 一反射光线垂直球面,所以经球面再次折射后不改变
1
发生全反射时,临界角C 满足:sinC= ③ 方向.n
所以,该光线从球面射出的方向相对于其初始入
在玻璃体球面上光线恰好
射方向的偏角为β=180°-∠ENO=150°.
发生全反射时,光路图如右图所
答案:(
示.设此时光线入射点为E,折射 21. 1
)池内的水深 7m.
(2)救生员的眼睛到池边的水平距离约光线射到玻璃体球面的D 点.由 0.7m.
题意有 【解析】 (1)光由A 射向B 点发生全反射,光路
∠EDO=C ④ 如图所示.
, OD OE在△EDO 中 根据正弦定理有sin(90°-γ)=sinC
⑤
2
联立以上各式并利用题给条件得OE=2R.
20.答案:光线从球面射出的方向相对于其初始入
射方向的偏角为150°.
【解析】 设球半径为R,球冠地面中心为O',
1 3
连 图中入射角θ等于临界角C,则有sinθ=n=4
接OO',则OO'⊥AB
,n令∠OAO'=α 由题 =3m,由几何关系可得:AO AB=4m
3 所以BO= AB2R -AO
2= 7m
则: O'A 2 3cosα=OA = R =2 ① (2)光由A 点射入救生员眼中的光路图如图所示.
即∠OAO'=α=30° ② , sin45°在E 点 由折射率公式得sinα =n
已知 MA⊥AB,所以∠OAM=60° ③
设图中N 点为光线在球冠内地面上的反射点,光 32 3 3 23得sinα= ,8 tanα= =23 23
路图如图所示.
74
物理·选修2
, AQ 3-x : PD 7设BE=x 则得tanα=QE=
所以 sinγ=OP=7 21.2
3 161 : sin30° 0.5( 该人造树脂材料的折射率代入数据解得x= 3- )m n=sinγ = 7 ≈1.5.23
21.2
由几何关系可得,救生员到池边水平距离为 (2- R
24. 答案:底面透光部分的宽度是 .
x)m≈0.7m 2cosγ
1 【解析】 光路图如图所示:
22. 答 案:A、B 两 点 间 的 距 离 为( -
n2-1
n2-sin2i0)
sini R.0
【解析】 当光线在O 点的入射角为i0时,设折射
sini 沿半径方向射入玻璃砖的光线,即光线①射到
角为r0,由折射定律得:
0
sinr =n0 MN 上时,
根据几何知识得入射角恰好等于临界角,即恰好
在圆心O 处发生全反射,光线①左侧的光线经球面折
射后,射到 MN 上的角一定大于临界角,
即在 MN 上发生全反射,不能射出;
设AD 间的距离为d1,由几何关系得: 光线①右侧的光线射到 MN 上的角小于临界角,
R 可以射出,
sinr0=
R2+d2 如图光线③与球面相切,入射角θ1=90°,1
若光线在B 点恰好发生全反射,则在B 点的入射 sinθ根据折射定律得 θ 1sin 2= ,n
角恰好等于临界角C,设BD 间的距离为d2.则有: 1
1 根据全反射定律n= ,
sinC= sinγn 解得:θ2=γ,
由几何关系得: d2sinC= 由几何关系可得∠AOE=γ,
R2+d22 R
则A、B 两点间的距离为:d=d2-d1 2 R所以射出宽度OE=cosγ=2cosγ.
1 n2: ( -sin
2i
联立解得 d 0= - ) 【过关特训】
n2-1 sini
R.
0
一、1. 答案:A
23. 答案:该人造树脂材料的折射率是1.5. 【解析】 要在液面上各处均看不到大头针,要求
【解析】 将过 O 点的法线延长,与 BP 交于D 光线射到薄板边缘界面处时恰好发生全反射,设临界
点,如图,由几何关系可得: 角为C.
1
由临界角与折射率的关系得:sinC=n ①
: r 3 3由几何关系得 sinC= = =
r2+h2 32+42 5
②
PD=BP-BD=BP-AO=12-5=7cm : 5联立①②式可得 n= .故选3 A.
OP= OD2+PD2= AB2+PD2= 202+72 2. 答案:C
= 449cm≈21.2cm 【解析】 用点光源S 照射小孔,开始由于光的直
线传播,在光屏上形成直径逐渐减小的圆形亮斑,然后
75
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形成小孔衍射,在光屏上形成范围逐渐增大的明暗相 c
在甲玻璃中的传播速度v= 较小,则在甲玻璃砖中
间的同心圆环,由于透过小孔的光减小,则圆环亮度逐 n
渐减弱,故C正确,ABD错误. 的传播时间较长,故 AB错误,C正确;移动光源P 逐
3. 答案:AD 渐增大θ角,入射角减小,不会发生全反射,D错误.
【解析】 手机通话使用的无线电波,其波长要大 8. 答案:C
于可见光;故A正确;遥控器采用的是红外线不是紫 【解析】 月全食的示意图如图所示.月全食发生
外线;故B错误;微观炉是利用了微波的频率与水的频 时,月球处于地球的本影区.从原理上来说,地球上的
率相接近,从而使水振动而发热的;故C错误;机场、车 人不会看到月亮.为什么会看到“红月亮”呢 是因为
站用来检查旅客行李包的透视仪是利用 X射线的穿 有一部分太阳光经过地球大气层的折射后,波长较短
透本领;故D正确. 的蓝紫光大部分被吸收了,而波长较长的红光更多地
4. 答案:AC 照向月球表面,所以“红月亮”是地球大气对太阳光的
【解析】 声波从空气中传入水中时,频率不变, 折射造成的.
波速增大,由v=λf 得波长变长,选项A正确;在机械
横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速
度是两个运动形式的速度,两者不存在联系,选项B错
误;a光的相邻亮条纹间距小于b 光的相邻亮条纹间 月全食是自然现象,小虎看到整个月球是暗红色,
L
距,由Δx= λ知,a光的波长小,频率大,折射率大, 也是自然现象,不是人用红色激光照射的结果,故d A
选项C正确; ,
错.月全食时月球在地球的背面,地球反射的光不会照肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象 选
向月球,故B错.月全食时,太阳光无法直接照到月球,项D错误.
即使照到也不具备发生光的干涉的条件,即使具备发
5. 答案:C
【 】 , 生光的干涉的条件,干涉图样也应该是条纹状的,故解析 麦克斯韦预言了电磁波 赫兹用实验证 D
错 故选
实了电磁波的存在,选项 A错误;红外线的频率比紫 . C.
答案:
外线低,选项B错误;在干燥环境下,用塑料梳子梳理 9. D
头发后带电,来回抖动梳子能产生变化的电场,从而产 【 sini解析】 如图所示,根据光的折射定律有sinθ=
生电磁波,选项C正确;“和谐号”动车组高速行驶时,
v1
在地面上测得的其车厢长度将略微变短,选项D错误. v2
6. 答案:C
【解析】 由图看出,A 光通过玻璃砖时偏折程度
大,由折射率的意义可知,A 光的折射率较大,则A 光
的频率也较大,故A错误.A 光的折射率较大,由公式 d
2
c 由几何关系知sinθ=
v= 分析可知,A 光在玻璃砖中的传播速度较小,故n (d)2+h22
B错误.A 光的频率较大,波长较短,由干涉条纹的间
L d 100-81sin
2i
以上两式联立可解得 ,故选
距公式Δx= λ,可知A 光的干涉条纹间距较小,故d C
h= 18sini
正确.根据光电效应方程 Ek=hv-W,知A 光的频率
项D正确.
较大,产生的光电子最大初动能较大,故D错误. 10. 答案
:ABD
7. 答案:C 【解析】 光线a 的偏折程度大,根据折射定律公
【解析】 在保持θ角相同时,分别安装甲、乙玻璃 sini c式n= ,光线sinγ a
的折射率大;再根据公式v= ,光n
砖,折射光线分别射至光屏上 M 点和N 点,可以看出
线a在玻璃中的传播速度小,故A正确,C错误;光线
M 的偏折程度较大,即甲玻璃砖的折射率较大,则光
a的折射率大,说明光线a的频率高,根据c=λf,光线
76
物理·选修2
a在真空中的波长较短,故B正确;若改变光束的入射 线,这些光线在棱镜中是平行于AC 面的,由对称性和
方向使θ角逐渐变大,则折射光线a 的折射角先达到 几何知识可得,光线进入AB 面时的入射角α 和折射
90°,故先发生全反射,先消失,故D正确;光线a 在真 角β分别为:
L α=60°,=30°
空中的波长较短,根据双缝干涉条纹间距公式Δx= λ, βd sinα
则材料的折射率为:n= = 3
分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a sinβ
光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故E错
误.
二、11. 答案:> 0.300
【 】 L解析 光的双缝干涉条纹间距Δx= λ(d λ
为
光的波长,L 为屏与双缝之间距离,d 为双缝之间距
(2)如图O 为BC 中点,紧靠B 点从BC 面射出的
离),红光波长长λ红>λ绿,所以红光的双缝干涉条纹间
光线与直线AO 交于D,由图可知:当光屏放在D 点右
距较大,即Δx1>Δx2,条纹间距根据数据可得Δx=
侧时,根据对称性,光屏上形成两条光斑
10.5mm L
5 =2.1mm=2.1×10
-2m ,根据Δx = λ,Δx a 3由几何关系有:OD=2tanα=L 6
a
可得d= ,代入数值得:Δxλ d =3.00×10
-4m=0.300
3
所以当光屏到BC 距离d 超过 时,光斑分为两
mm. 6
条
12. 答案:(
4
1)水的折射率n 为3.
(2)光能照亮
综合练习(一)
的最远距离AC 为4.5m. 一、1. 答案:B
【解析】 (1)点光源S 在距水面高3m处发出的 【解析】 雨后天空出现的彩虹是光的色散现象,
光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,被照
A错误;横波传播过程中,质点在平衡位置上下振动,
亮的距离为最近距离AB,则: 不发生横向移动,C错误;电磁波的传播不需要介质,D
sini
由于n= 错误.sinr
2. 答案:C
x
2 2 【解析】 根据E=mc2,当物体能量变化时,参加
, 3+x 4所以 水的折射率n= AB =3 核反应的物质的质量发生变化,故 A正确;太阳释放
AB2+h2 能量,对应的总质量一定减小,故B正确,C错误;当地
(2)点光源S 接近水面时,光在观景台右侧面与水 球向外辐射的能量小于从外界获得的能量时,地球的
面交接处掠射到水里时,被照亮的距离为最远距离 总能量增加,对应地球的质量也将增加,D正确.
AC,此时,入射角为90°,折射角为临界角C, 3. 答案:C
: sin90° AC
2+h2 4 2
则 n= = = 【解析】
v l 3
由l=l 1- ,且 ,可解得
sinC AC 3 0 c2 l
= v=
0 5
3 0.8c.
可得sinC=4 4. 答案:B
sinC sinC 37 【解析】 由于太阳光经过小水滴时,受到两次折由数学知识得tanC=cosC= =1-sin2C 7 射,一次反射,在进入小水滴后就被分解成七色光,这
12
解得:AC=htanC= 7m≈4.5m. 七色光再经过水滴内表面反射进入我们的视角,形成7 七彩的虹,通过比较第一次折射可以看出,入射角均相
13. 答案:(1)3 (2)
3
超过 a 同,a光的折射角r最小而d 光的折射角r最大,根据6
sini
【解析】 (1)由于对称性,考虑从AB 面入射的光 其折射率n= 知水对 光的折射率最大,而对 光sinr a d
77
小题狂刷 高考专题特训
综合特训(二)
射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角
为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 ( )
1.(2022·新课标Ⅱ·34)(多选)如图,一束光沿
半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面上的
入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线,则 ( )
α+θ α+θ
sin 2 sin 2
A. α B. θ
sin2 sin2
A. 在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度 sinθ sinα
B. 在真空中,a光的波长小于b光的波长 C. α D.
sin(θ- ) sin(
θ
α- )
C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 2 2
D. 若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折 5.(2022·重庆·13)虹和霓是太阳光在水珠内
射光线a首先消失 分别经过一次和两次反射后出射形成的,可利用白光
E. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上 照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球
做实验,a光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间 后,在水平的白色桌面上会形成 MN 和PQ 两条彩色
距 光带,光路如图所示.M、N、P、Q 点的颜色分别为
2.(2022·四川·3)直线P1P2过均匀玻璃球球 ( )
心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入
玻璃球的光路如图.a、b光相比 ( )
A. 紫、红、红、紫
A. 玻璃对a光的折射率较大 B. 红、紫、红、紫
B. 玻璃对a光的临界角较小 C. 红、紫、紫、红
C.b光在玻璃中的传播速度较小 D. 紫、红、紫、红
D.b光在玻璃中的传播时间较短 6.(2022·天津·2)中国古人对许多自然现象有
3.(2022·福建·13)如图,一束光经玻璃三棱镜 深刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:
折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻 “雨色映日而为虹”.从物理学角度看,虹是太阳光经过
璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,.则 ( ) 雨滴的两次折射和一次反射形成的.如图是彩虹成因
的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则
两光 ( )
A.λa<λb,na>nb
B.λa>λb,naC.λa<λb,naD.λa>λb,na>nb b光
4.(2022·安徽·18)如图所示,一束单色光从空 B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面
气入射到棱镜的AB 面上,经AB 和AC 两个面折射后 后,b光侧移量大
从AC 面进入空气.当出射角i'和入射角i相等时,出
32
物理·选修2
C. 分别照射同一光电管,若b 光能引起光电效 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振
应,a光也一定能 荡停止,空间的电磁波随即消失
D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只 12.(2022·上海)各种不同频率范围的电磁波按
能看到一种光时,一定是a光 频率由大到小的排列顺序是 ( )
7.(2022·浙江·13)以下说法正确的是 ( ) A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
A. 真空中蓝光的波长比红光的波长长 B.γ射线、红外线、紫外线、可见光
B. 天空中的彩虹是由光干涉形成的 C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
C. 光纤通信利用了光的全反射原理 D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
D. 机械波在不同介质中传播,波长保持不变 13.(2022·上海)在双缝干涉实验中,屏上出现了
8.(2022·上海·10)用很弱的光做单缝衍射实 明暗相间的条纹,则 ( )
验,改变曝光时间,在胶片上出现的图象如图所示,该 A.中间条纹间距较两侧更宽
实验表明 ( ) B.不同色光形成的条纹完全重合
C.双缝间距离越大条纹间距离也越大
D.遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
14.(2022·四川)某同学通过实验测定半圆形玻
A. 光的本质是波 璃砖的折射率n.如图甲所示,O 是圆心,MN 是法线,
B. 光的本质是粒子 AO、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中
C. 光的能量在胶片上分布不均匀 的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r,作
D. 光到达胶片上不同位置的概率相同 出sini-sinr图象如图乙所示.则 ( )
9.(2022·北京·9)“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P 3和P4.在插 甲 乙
P3和P4时,应使 ( ) A.光由A 经O 到B,n=1.5
B.光由B 经O 到A,n=1.5
C.光由A 经O 到B,n=0.67
D.光由B 经O 到A,n=0.67
15.(2022·天津)我国成功研发的反隐身先进米
A.P3只挡住P1的像 波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究
B.P4只挡住P2的像 又创新的里程碑.米波雷达发射无线电波的波长在1~
C.P3 不能挡住P2 的像 10m范围内,对该无线电波的判断正确的是 ( )
D.P3同时挡住P1、P2的像
10.(2022·北京)下列说法正确的是 ( )
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播 A.米波的频率比厘米频率高
11.(2022·新课标Ⅱ)(多选)关于电磁波,下列说 B.和机械波一样需靠介质传播
法正确的是 ( ) C.同光波一样会发生反射现象
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率 D.不可能产生干涉和衍射现象
无关 16.(2022·天津)如图是a、b两光分别经过同一
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成 双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样,则 ( )
电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电
场强度、磁感应强度垂直
D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电
磁波不能通过电缆、光缆传输
33
小题狂刷 高考专题特训
A.在同种均匀介质中,a 光的传播速度比b光的 19.(2022·海南)如图,半径为R 的半球形玻璃
大 体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相
B.从同种介质射入真空发生全反射时a 光临界 切于A 点.一细束单色光经球心O 从空气中射入玻璃
角大 体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌
C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a 光的 R面上B 点处,测得AB 之间的距离为 .现将入射光束
饱和电流大 2
D.若两光均由氢原子能级跃迁发生,产生a 光的 在纸面内向左平移,求射入玻璃体的光线在球面上恰
能级能量差大 好发生全反射时,光束在上表面的入射点到O 点的距
17.(2022·江苏)一艘太空飞船静止时的长度为 离.不考虑光线在玻璃体内的多次反射.
30m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经
过地球,下列说法正确的是 ( )
A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m
B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m
C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速
度小于c
D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速
度小于c
18.(2022·江苏)(1)杨氏干涉实验证明光的确是
一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两
狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必
要条件,则两列光的 相同.如图所示,在这两 20.(2022·新课标Ⅲ)如图,玻璃球冠的折射率为
列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷, 3, 3其底面镀银,底面半径是球半径的 倍,在过球心
如果放置光屏,在 (选填“A”、“B”或“C”)点 2 2
会出现暗条纹 O 且垂直底面的平面(纸面). 内
,有一与底面垂直的光
() , 线射到玻璃冠上的 M 点,2 在上述杨氏干涉试验中 若单色光的波长λ= 该光线的延长线恰好过底面
5.89×10-7m,双缝间的距离d=1mm,双缝到屏的距 边缘上的A 点
,求该光线从球面射出的方向相对于其
离l=2m.求第1个亮条纹到第 个亮条纹的中心间 初始入射方向的偏角11 .
距.
21.(2022·新课标Ⅰ)如图,在注满水的游泳池的
池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0m.从
点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好
等于全反射的临界角, 4水的折射率为
3.
(1)求池内的水深;
(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼
睛到地面的高度为2.0m.当他看到正前下方的点光源
34
物理·选修2
A 时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好 24.(2022·海南·18)一半径为R 的半圆柱形玻
为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留 璃砖,横截面如图所示.已知玻璃的全反射临界角为γ
一位有效数字). ( π πγ< ).与玻璃砖的底平面成( -γ)角度、且与玻璃3 2
砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上.经
柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能
直接从玻璃砖底面射出,若忽略经半圆柱内表面反射
后射出的光,求底面透光部分的宽度.
22.(2022·山东·15)半径为R、介质折射率为n
的透明圆柱体,过其轴线OO'的截面如图所示.位于截
面所在平面内的一细束光线,以角i0由O 点射入,折
射光线由上边界的A 点射出.当光线在O 点的入射角
减小至某一值时,折射光线在上边界的B 点恰好发生
反射.求A、B 两点间的距离.
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两
部分.共100分,考试时间100分钟.
第Ⅰ卷(选择题 共60分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题6分,共60分)
1.(2022·凉山州模拟)某同学将一枚大头针从
一边长为6cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂
直于板插入,制作成了一个测定液体折射率的简单装
( · · ) 置.他将该装置放在某种液体液面上,调整大头针插入23. 2022 江苏 12 人造树脂是常用的眼镜镜
, , 深度,当插入液体中深度为 时,恰好无论从液面片材料 如图所示 光线射在一人造树脂立方体上,经 4cm
, , 上方任何方向都看不到液体中的大头针,则该液体的折射后 射在桌面上的 P 点 已知光线的入射角为
, , , , 折射率为 ( )30°OA=5cm AB=20cmBP=12cm 求该人造树
脂材料的折射率n.
5 4
A. 3 B. 3
5 3
C. 4 D. 4
2.(2015春·廊坊校级月考)如图所示,在挡板上
开一个大小可以调节的小圆孔P,用点光源S 照射小
孔,小孔后面放一个光屏 MN,点光源和小孔的连线垂
直于光 屏,并 于 光 屏 交 于 其 中 心.当 小 孔 的 直 径 从
1.0mm逐渐减小到0.1mm的过程中,在光屏上看到
35
小题狂刷 高考专题特训
的现象将会是 ( ) 块半圆形玻璃砖,其透射光线均由圆心O 点沿OC 方
向射出,则 ( )
A. 光屏上始终有一个圆形亮斑,并且其直径逐渐 A.A 光的频率较小
减小 B.A 光在玻璃砖中的传播速度较大
B. 光屏上始终有明暗相间的同心圆环,并且其范 C. 分别用A、B 光照射同一双缝干涉实验装置,
围逐渐增大 A 光的干涉条纹间距较小
C. 光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑,然 D. 用A、B 光分别照射同一个光电管,B 光产生
后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的 的光电子最大初动能较大
同心圆环 7.(2022·四川模拟)如图所示,ABC 是半径为R
D.光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑,然 的圆弧形光屏,ADC 则是半径为R 的圆弧形轨道,它
后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的 们的圆心均为O,直线AOC 是它们的直径.在光屏和
同心圆环 轨道的中央安装半圆形玻璃砖,玻璃砖的平直面与直
3.(2015春·福州校级期末)(多选)电磁波在日 径AOC 重合,在轨道ADC 上安装光源P,从光源射出
常生活和生产中已经被大量应用了.下面说法正确的 的光线沿着半圆形玻璃砖的半径射到它平直面上的中
是 ( ) 点O,在轨道上移动光源P 可以改变入射光线PO 与
A. 手机通话使用的无线电波,波长比可见光长 CO 之间的夹角θ.现有两块尺寸相同,折射率不同的玻
B. 银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光 璃砖,在保持θ角相同时,分别安装甲、乙玻璃砖,折射
都是紫外线 光线分别射至光屏上 M 点和N 点,则下列说法中正
C. 微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显 确的是 ( )
著的热效应 A. 甲玻璃砖的折射率小于乙玻璃砖的折射率
D.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利 B. 光在OM 段的传播速度小于光在ON 段的传
用X射线的穿透本领 播速度
4.(2022·洛阳名校联考)(多选)下列说法中正 C. 光线沿 P→O→M 的传播时间大于光线沿
确的是 ( ) P→O→N 的传播时间
A.当一列声波从空气中传入水中时波长一定会 D.移动光源P 逐渐增大θ角,则折射光线将会从
变长 光屏上消失
B. 在机械横波传播方向上的某个质点的振动速
度就是波的传播速度
C.a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得
到的干涉图样中,a 光的相邻亮条纹间距小于b 光的
相邻亮条纹间距,则可以判断a 光的折射率比b光的
大
D. 肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成 第7题
第8题
的 8.(2022·厦门模拟)与通常观察到的月全食不
5.(2022·成都诊断)下列说法正确的是 ( ) 同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,
A. 麦克斯韦预言了电磁波,且首次用实验证实了 看到整个月亮是暗红的.小虎画了月全食的示意图,并
电磁波的存在 提出了如下猜想,其中最为合理的是 ( )
B. 红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波 A. 地球上有人用红色激光照射月球
C. 在干燥环境下,用塑料梳子梳理头发后,来回 B. 太阳照射到地球的红光反射到月球
抖动梳子能产生电磁波 C. 太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D.“和谐号”动车组高速行驶时,在地面上测得的 D. 太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
其车厢长度明显变短 9.(2022·温州模拟)“B超”可用于探测人体内脏
6.(2022·红桥区校级模拟)如图所示,A、B 两束 的病变状况.如图是超声波从肝脏表面入射,经折射与
可见光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一 反射,最后从肝脏表面射出的示意图.超声波在进入肝
36
物理·选修2
脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表 12.(2022·大连一模)(14分)一湖面上有一伸向
sinθ1 v1 水面的混凝土观景台,如图所示是截面图,观景台下表述为 = (式中θ1是入射角,θ2是折射角,v1、 分sinθ v v22 2 面恰好和水面相平,A 为观景台右侧面在湖底的投影,
别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤 水深h=4m.在距观景台右侧面x=4m处有一可沿
表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同.已 竖直方向移动的单色点光源S,现该光源从距水面高3
知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距离是d,入射 m处向下移动到接近水面的过程中,观景台水下被照
角是i,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离 亮的最远距离为 AC,最近距离为 AB,若 AB=3m,
肝脏表面的深度h为 ( ) 求:
(1)水的折射率n;
(2)光能照亮的最远距离AC(计算结果可以保留
根号).
9dsini
A.
2 100-81sin2i
d 81-100sin2i
B. 10sini
d 81-100sin2i
C. 20sini
d 100-81sin2i
D. 18sini
10.(2022·枣庄校级模拟)(多选)如图,一束光
沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面
上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线.则
13.(2022·永州模拟)(14分)如图所示,某种透( )
明材料做成的三棱镜,其横截面是边长为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
A. 在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速
接到达BC 面.求:
(1)该材料对此平行光束的折射率;度
()
在真空中, 光的波长小于 光的波长 2 这些直接到达BC 面的光线从BC 面折射而出B. a b
, ,
C. 玻璃砖对a光的折射率小于对 光的折射率
后 如果照射到一块平行于BC 面的屏上形成光斑 则b
当屏到 面的距离 满足什么条件时,若改变光束的入射方向使 此光斑分为D. θ角逐渐变大,则折 BC d
射光线a首先消失
两条
E. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上
做实验,a光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间
距
第Ⅱ卷(非选择题 共40分)
二、非选择题(本大题共3小题,共40分)
11.(2022·新课 标Ⅰ)(12分)在双缝干涉实验
中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后
的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条
纹间距Δx2相比 Δx1 Δx2(填“>”、“<”或
“=”).若实验中红光的波长为630nm,双缝到屏幕的
距离为1m,测得第一条到第6条亮条纹中心间的距
离为10.5nm,则双缝之间的距离为 mm.
37
