1 光的折射
主动成长
夯基达标
1.关于光的反射与折射，以下说法正确的是（ ）
A.光发生反射时，光的传播方向一定改变 B.光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°
C.光发生折射时，一定伴随着反射现象 D.光发生反射时，一定伴随着折射现象
思路解析：光发生反射时，光的传播方向一定改变，有人认为当入射角为0°时，也就是光线垂直界面入射时，反射角为零，光线不改变方向，实际上光的传播方向改变180°，选项A正确.www.21-cn-jy.com
当入射角为45°时，反射角也为45°，光的传播方向偏转90°，选项B正确.
光发生折射时，一定伴随着反射现象，而当发生全反射现象时，只有反射现象而无折射现象.
答案：ABC
2.一束光线与水平方向成30°，从空气射入水中，其反射光线和折射光线恰好垂直，则反射角和折射角各为（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
A.30° 30° B.60° 60° C.60° 30° D.30° 60°
思路解析：我们可以根据题意画一简单的光路图，根据题中条件可知入射角为60°，则反射角为60°，由反射光线和折射光线的垂直关系可知折射角为30°.
答案：C
3.光在某种玻璃中的速度是×108 m/s，若使光由空气射入这种玻璃，且使折射光线与反射光线垂直，则入射角应是（ ）21·世纪*教育网
A.30° B.60° C.45° D.90°
思路解析：由光在玻璃中传播速度可知：玻璃对这种光的折射率画光路图如图14所示.设入射角为θ，折射角为r，则又θ+r=90°，则θ=60°.www-2-1-cnjy-com
图14
答案：B
4.光从某介质射入空气，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法中正确的是（ ）21*cnjy*com
A.比值θ1/θ2不变 B.比值sinθ1/sinθ2不变
C.比值sinθ1/sinθ2是一个大于1的常数 D.比值sinθ1/sinθ2是一个小于1的常数
思路解析：由折射率概念可知：折射率与介质有关，对于同一束光介质的折射率不变，即不变，又,故n始终大于1.【版权所有：21教育】
答案：BC
5.已知水的折射率为1.33,一潜水员自水下目测到立于船头的观察者距水面的距离为h1，而船头的观察者目测潜水员距水面深h2，则（ ）21教育网
A.潜水员的实际深度大于h2，观察者实际高度大于h1
B.潜水员的实际深度小于h2，观察者实际高度小于h1
C.潜水员的实际深度大于h2，观察者实际高度小于h1
D.潜水员的实际深度小于h2，观察者实际高度大于h1
思路解析：设观察者实际高底为H，则h1=nH,;设潜水员实际深度为H′,则，故正确选项为C.
答案：C
6.如图13-1-5所示，有玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，由AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线间夹角为30°.则棱镜的折射率为（ ）
图13-1-5
A. B. C. D.
思路解析：光的传播光路图如图15所示，∠A=30°，则入射角∠MON=30°，由题意∠GOF=30°，且∠EOF=30°.故折射角∠EOG=60°，故折射率.
图15
答案：C
7.如图13-1-6所示，为了观察门外情况，有人在门上开一个圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直.从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称作视场角.已知该玻璃的折射率为n，圆柱体长为l，底面半径为r，则视场角是（ ）2·1·c·n·j·y
图13-1-6
A. B.
C. D.
思路解析：如图16所示，设最大视场角为α,据折射定律：
图16
,其中sinθ=
解得
答案：B
8.如图13-1-7所示，光线以入射角θ从空气射向折射率的透明介质表面，则当入射角为45°时，反射光线与折射光线的夹角为___________.21·cn·jy·com
图13-1-7
思路解析：当入射角为45°时，可由折射定律算出其折射角为30°，故反射光线与折射光线间的夹角为180°-45°-30°=105°.2-1-c-n-j-y
答案：105°
9.如图13-1-8所示，一根竖直插入水中的杆AB，在水中部分长1.0 m，露出水面部分长0.3 m，已知水的折射率为.则当阳光与水平面成37°角时，杆AB在水下的影长为_________ m.
图13-1-8
思路解析：杆在水中的折射光路图如图17所示，由题意知：入射角θ=53°,设折射角为r,则得sinr=0.6,tanr=【来源：21cnj*y.co*m】
图17
故杆的影长BD==1.15 m.
答案：1.15
10.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直.（真空中的光速c=3.0×108 m/s）【出处：21教育名师】
（1）画出折射光路图；
（2）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；
（3）当入射角变为45°时，折射角等于多大？
（4）当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由.
解：（1）光路图如图18所示，其中AO为入射光线，BO为折射光线.
（2）由题意，,又θ+r=90°,得n=3.
设水中光速为v,由折射定律得
图18
v=3×108 m/s.
(3)当入射角为45°,介质折射率不变：
得
得
(4)不变化，折射率是由介质和入射光共同决定的物理量，与入射角大小无关.
答案：（1）如解析图 （2） ×108 m/s
（3） (4)不变，理由略
11.如图13-1-9所示，水面上漂浮着一半径为r的圆形薄木板，在木板圆心的正上方距木板高度h的A处有一个点光源S.由于木板的影响，点光源发出的光线射入水中后，在水底平面上形成一圆形阴影.已知水深为H，水的折射率为n，求阴影的半径.
图13-1-9
解：如图19所示，由折射定律可得 ①
图19
sinθ1= ②21世纪教育网版权所有
因为x=Htanθ2=
所以
所以
答案：
走近高考
12.如图13-1-10所示，一束平行单色光的宽度为d，由空气射入某液体中，入射角为45°，已知该液体的折射率为，则光束在液体中传播时的宽度d′=_________.
图13-1-10
思路解析：光束传播的光路图如图20所示，设折射角为r,
图20
由折射定律：,将θ=45°，代入得r=30°.
由图知：OO′=,同理d′=OO′·cosr=·cosr=d·cos30°/cos45°=
答案：
13.如图13-1-11所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率的玻璃表面.
图13-1-11
（1）当入射角θ1=45°时，反射光线与折射光线间的增值角θ为多少？
（2）当入射角θ1为多少时，反射光线和折射光线垂直？
解：设折射角为θ2，由,sinθ2=
所以θ2=30°
又θ1′=45°,则反射光线与折射光线的增值角θ=180°-θ1′-θ2=105°.
(2)当反射光线和折射光线垂直时，
θ1′+θ2′=90°
则入射角
答案：（1）105° (2)arctan2.
14.如图13-1-12所示，游泳池宽度L=15 m，水面离岸边的高度为0.5 m，在左岸边一标杆上装有一A灯，A灯距地面高0.5 m，在右岸边站着一个人，E点为人眼的位置，人眼距地面高1.5 m.若此人发现A灯光经水面反射所成的像与左岸水面下某处的B灯光经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，则B灯在水面下多深处？（B灯在图中未画出）
图13-1-12
解：如图21所示，设水面为CF，A到水面C的距离为L1，B灯与C之间的距离为L2，人眼到F之间的距离为L3，C、D之间的距离为L4，由A灯光的反射得，代入数据得,得L4=5 m.对B灯光的折射过程sini=sin∠CBD= sinr=sin∠CA′D=代入数据得：L2=4.35 m,即灯光在水面下4.35 m深处.21cnjy.com
图21
答案：4.35 m
1 光的折射
更上一层楼
基础·巩固
1.光从空气射入水中，当入射角变化时，则( )
A.反射角和折射角都发生变化 B.反射角和折射角都不变
C.反射角发生变化，折射角不变 D.折射角变化，反射角始终不变
解析：由光的反射定律知入射角和反射角相等，所以入射角变化时，反射角也发生变化，由光的折射定律知，入射角的正弦和折射角的正弦成正比，所以入射角变化时，折射角也发生变化，A选项正确.www-2-1-cnjy-com
答案：A
2.关于光的折射，错误的说法是( )
A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内
B.入射线和法线与折射线不一定在一个平面内
C.入射角总大于折射角
D.光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角
解析：由光的折射定律知折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内，A选项正确，B选项错误;入射角不一定大于折射角，C选项错误;光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角，D选项正确.21教育名师原创作品
答案：BC
3.已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的，则（ ）
A.这束光在水中传播时的波长为真空中的
B.这束光在水中传播时的频率为真空中的
C.对于这束光，水的折射率为
D.这束光在水中传播时的频率为真空中的
解析：由折射率n=，则水的折射率n=，C选项错误;光从真空到水中频率不变，B、D两选项错;由v=λf，这束光在水中传播时的波长为真空中的，A选项正确.
答案：A
4.插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是( )
A.向上曲折 B.向下曲折
C.没有变化 D.与水对光线的反射有关，难以确定
解析：由光的折射规律可知，水中的筷子所形成的像比实际位置浅，则应向上曲折，A选项正确.
答案：A
5.一束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（ ）21·cn·jy·com
A.75° B.90° C.105° D.120°
解析：如右图所示，根据折射定律=n，则sinr===,r=30°，反射光线与折射光线的夹角θ=180°-45°-30°=105°，C选项正确.【出处：21教育名师】
答案：C
6.图13-1-17中虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下说法正确的是（ ）21*cnjy*com
图13-1-17
A.bO不是入射光线 B.aO是入射光线
C.cO是入射光线 D.Ob是反射光线
解析：由图可知只有aO和bO关于MN对称，所以Ob是反射光线，A选项正确;Oa是入射光线，B选项正确;Oc是折射光线，C选项错误，D选项正确.
答案：ABD
7.测定玻璃砖折射率的实验如图13-1-18所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是______________、______________、______________，最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4的位置决定了光线的的______________方向，从而确定了折射光线______________的方向.
图13-1-18
解析：首先画出直线aa′代表玻璃砖的一个侧面，再画MM′表示法线，画AO表示入射光线，根据光沿直线传播的经验，利用大头针P3P4确定出射光线，也就确定了出射光线的出射点O′，画出OO′直线为折射光线.
答案：aa′ MM′ AO O′B O′O
8.两个同学各设计一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁的是对的？
甲设计的表格是：
次数
i
Sini
r
sinr
n
N
1
30
0.500
20.9
0.322
1.552
1.542
2
4
0.707
30.5
0.461
1.533
3
60
0.866
38.0
0.562
1.541
乙设计的表格是：
次数
1
2
3
角平均值
正弦值
n
i
30
45
60
45
0.707
1.568
r
20.9
30.5
38.0
29.8
0.451
解析：由n=可知，n的测量值应为每次测量的入射角的正弦与折射角的正弦比值的平均值，而不是每次测量的入射角的平均值的正弦与折射角的平均值的正弦之比，故甲正确.
答案：甲正确.
综合·应用
9.（经典回放）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气层的情况相比（ ）21世纪教育网版权所有
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
解析：如右图所示，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，阳光经大气层折射后即射至M点，故M点观察到的日出时刻比不存在大气层时要提前.正确选项为B.
答案：B
10.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图13-1-19所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果.21教育网
图13-1-19
（1）在这四个图中肯定把针插错了的是_______________.
（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_______________，计算玻璃的折射率的公式是_______________.21cnjy.com
解析：（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线），A选项错.21·世纪*教育网
（2）测量较准确的是图D，因B图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差.测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n=.2-1-c-n-j-y
答案：（1）A （2）D n=
11.（经典回放）在《测定玻璃的折射率》的实验中，已画好玻璃砖界面的两直线aa′和bb′后，不慎误将玻璃砖向上平移，如图13-1-20中的虚线所示，若其他操作正确，则测得的折射率将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）21*cnjy*com
图13-1-20
解析：测定玻璃折射率的实验关键是找出入射光线在玻璃砖中的折射光线从而找出折射角.现在将其光路图作出后，进行比较，看一看由于玻璃砖向上的平移，是否影响到折射角大小的变化.如右图所示，由图可知，由于是平移，玻璃砖的界面与两直线aa′和bb′的距离与玻璃砖的厚度相同，从玻璃砖出射的光线的出射点和上表面的入射点连线就是在玻璃砖中的折射光线，由右图可知，尽管玻璃砖发生了平移，但是实际上的折射光线（图中的实线）和所作的折射光线（图中的虚线）是互相平行的，也就是说入射光线在玻璃砖中的折射角相同，入射角一定，折射角相同，故不影响实验结果，所以填“不变”.【来源：21cnj*y.co*m】
答案：不变
12.(2006全国理综)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.www.21-cn-jy.com
实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图13-1-21）.用P1、P2的连线表示入射光线.
图13-1-21
（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？
______________________________________________________________________________.
试在题图中标出P3、P4的位置.
（2）然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.【来源：21·世纪·教育·网】
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
（3）写出θ1、θ2表示的折射率公式为n=______________________.
解析：本题考查测量玻璃砖折射率的实验，因为一个表面是镀银的（光线不能通过表面），所以在观察时只能从同面进行，利用两次折射和反射成像即可.【版权所有：21教育】
答案：（1）在bb′一侧观察P1、P2（经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2（或P1）和P3的像.P3、P4的位置如右图所示.2·1·c·n·j·y
（2）①过P1、P2作直线与bb′交于O；
②过P3、P4作直线与bb′交于O′；
③利用刻度尺找到OO′的中点M；
④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如上图所示，连接ON；
⑤∠P1OD=θ1，∠CON=θ2.
（3）.
2 全反射
主动成长
夯基达标
1.在空气与水的交界面处发生全反射的条件是（ ）
A.由空气射入水中，入射角足够大 B.由空气射入水中，入射角足够小
C.由水中射入空气，入射角足够大 D.由水中射入空气，入射角足够小
思路解析：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象.发生全反射的条件为：（1）光线从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角.光线从某种介质射向真空时的临界角为：.21世纪教育网版权所有
答案：C
2.两种介质交界面上发生全反射时（ ）
A.光线一定在光密介质中 B.入射角一定不小于临界角
C.界面相当于一个镜面 D.有一部分光线进入另一种介质中
思路解析：根据折射定律，光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角.21教育网
答案：ABC
3.光导纤维在信息传递方面有很多应用，利用光导纤维进行通信所依据的原理是（ ）
A.光的折射 B.光的全反射 C.光的干涉 D.光的色散
思路解析：光导纤维，简称化纤，是利用全反射的原理来传播光信号的，通常光纤是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播过程中是在内芯和外套的界面上发生全反射.21·cn·jy·com
答案：B
4.潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为θ,则所观察到的圆形半径为（ ）
A.htanθ B.hsinθ C. D.
思路解析：如图30所示，水面上景物发出的光线经水面折射后均在倾角为2θ的圆锥里，人的眼睛处在圆锥的顶点处，而最远处的景物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近90°，折射角为θ，因此，人看到水面上的景物呈现在水面以r为半径、人眼上方的水面上的O点为圆心的区域内.21*cnjy*com
图30
由图可知r=htanθ.
答案：A
5.第4题中若已知水的折射率等于n，则此圆形区域半径的表达式为___________.
思路解析：因为
所以cosθ=
则tanθ=即.
答案：
6.如图13-7-3所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，正确的是（ ）
图13-7-3
A.只有圆心两侧范围内的光线不能通过玻璃砖
B.只有圆心两侧范围内的光线能通过玻璃砖
C.通过圆心的光线将直线穿出不发生偏折
D.圆心两侧范围外的光线将在曲面上发生全反射
思路解析：光线无偏折从直径边进入玻璃砖内后射向圆弧界面，这时，光有可能在圆弧界面上发生全反射（因为从光密介质射向光疏介质）.由几何知识知：这些光在圆弧界面上各处的入射角i是不同的.设某光线距圆心O的距离为x，则.【出处：21教育名师】
当光线过圆心时的入射角i=0，故不发生偏折而直线穿过，C选项正确.
当入射角i等于临界角C时，有，所以处的光线的入射角恰等于临界角.
由几何知识知，x越大，光线的入射角i越大，故外的光线将在曲面发生全反射，内的光线不发生全反射能通过曲面，因此，B、D选项正确.【版权所有：21教育】
答案：BCD
7.如图13-7-4所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为?（ ）www-2-1-cnjy-com
图13-7-4
A.30° B.45° C.60° D.90°
思路解析：因为棱镜的折射率为，所以临界角C应满足,所以C=45°，作光路图如图31所示.因光线从空气中射到BC界面时入射角为零度，故进入BC面时不发生偏折，到AB面时由几何关系知入射角i=60°＞C，故在AB面上发生全反射，反射线射到AC面时，可知入射角α=30°＜C，所以在AC面上既有反射光线又有折射光线.由得,r=45°,所以该折射光线与棱镜AC面夹角为45°;又因从AC面反射的光线第二次射到AB面上时，由几何关系知其入射角为0°,所以从AB面上折射出的光线与AB界面夹角为90°.【来源：21cnj*y.co*m】
图31
综上所述，选项B、D正确.
答案：BD
8.如图13-7-5所示，一束单色光对称地通过等边玻璃三棱镜，则玻璃棱镜的折射率为___________，出射光线的偏角S=___________.21cnjy.com
图13-7-5
思路解析：（1）由光线传播的对称性可知：光线进入棱镜前入射角i=60°，折射角r=30°，则玻璃折射率;21*cnjy*com
(2)由偏角定义知：出射光线与入射光线的夹角δ为偏角，如图32所示，由对称性不难证明δ=60°.
图32
答案： 60°
9.如图13-7-6所示，直角三棱镜ABC，∠A=90°，∠B=30°，∠C=60°，棱镜材料的折射率为n,入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB面和AC面折射后射出.为使该入射光线能从AC面射出，折射率n的取值范围如何？
图13-7-6
解：此入射光线在AB面发生折射，入射角i=60°，折射角为r，射到AC面时的入射角为θ，若光线能从AC面射出，应满足θ角小于临界角.即
而θ=90°-r,解得
答案：
10.如图13-7-7所示，AOB是由某种透明物质组成的圆柱体横截面（O为圆心），折射率为.今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面，设照射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求圆柱AB面上能射出的光线部分占AB表面的几分之几？
图13-7-7
解：如图33所示，从O点射入的光线，折射角为r，由折射定律,解得r=30°.从某点位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时，入射角等于临界角C，有,代入数据有C=45°，△OPQ中，α=180°-90°-C-r=15°,所以能射出的光线区域对应的圆心角β=90°-α-r=45°,能射出光线的部分占AB面的比例
图33
答案：
走近高考
11.光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务.目前我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络.下列说法正确的是（ ）
A.光纤通信利用光作为载体来传递信息
B.光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝
思路解析：光纤通信利用了光的全反射原理来传递信息，光导纤维是一种透明的非常细的玻璃纤维丝，直径只有1—100 μm,故选项A、D正确.www.21-cn-jy.com
答案：AD
12.如图13-7-8所示，abc为全反射棱镜， 它的主截面是等腰直角三角形.一束白光垂直射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑bc面反射的光线），则?（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
图13-7-8
A.使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B.使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光首先射出
C.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D.使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
思路解析：改变入射光的入射角，使从ac射入的光线在ab面上不发生全反射才可以从ab边射出.各单色光的临界角不同，射出的顺序也不同，因为n红＜n紫，,所以C红＞C紫，当入射光沿顺时针方向偏转时，光在ab面上的入射角减小，最先减小到C红以下，红光首先射出ab面.当入射光沿逆时针方向偏转时，光在ab面上的入射角增大，不可能有光在ab面上射出，正确选项是A.2·1·c·n·j·y
答案：A
13.(2006广东高考，7)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了图13-7-9所示的折射现象（α＞β).下列结论中正确的是（ ）21·世纪*教育网
图13-7-9
A.光束b的频率比光束a低
B.在水中的传播速度，光束a比光束b小
C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D.若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
思路解析：从折射光路图可知a光的折射率小，则其频率小，在水中的传播速度知速度大.光从水射入空气的临界角,则a光临界角大，所以只有C项正确，ABD项是错误的.2-1-c-n-j-y
答案：C
14.为测定玻璃的折射率，可取一块半圆形玻璃砖，如图13-7-10所示，实验者面向玻璃砖，在玻璃砖逆时针转动的过程中，调整视线透过玻璃砖观察插针P1、P2的像，直至视线沿着直径恰好看不到P1、P2的像为止，记下此时半圆形玻璃砖的位置.21教育名师原创作品
图13-7-10
（1）若给你一个量角器，如何测出玻璃的折射率？
（2）若给你一个有毫米刻度的直角三角板，如何测出玻璃的折射率？
思路解析：本题要求用两种办法测玻璃的折射率，如图34所示，用插针法得到刚好发生全反射所对应的入射光线P1P2，入射点为O，则∠AOB即为全反射的临界角.量出∠C的度数，则当然也可以作出直角三角形ABO，分别量出AB、OA的长度，则.
图34
答案：略
2 全反射
更上一层楼
基础·巩固
1.关于全反射，下列说法中正确的是（ ）
A.发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线
B.光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C.光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象
D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射
解析：全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于或等于临界时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质.2-1-c-n-j-y
答案：CD
2.光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，如图13-7-19所示，正确的是（玻璃的折射率为1.5）（ ）【版权所有：21教育】
图13-7-19
A.图乙、丙、丁 B.图甲、丁 C.图乙、丙 D.图甲、丙
解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得C=arcsin=arcsin=41°49′,入射角50°大于临界角，将发生全反射，故正确答案是A.21*cnjy*com
答案：A
3.如图13-7-20所示，光线从空气垂直射入折射率为的棱镜界面的BC上，出射光浅与所在界面的夹角为( )21*cnjy*com
图13-7-20
A.30° B.45° C.60° D.90°21世纪教育网版权所有
解析：光路图如图所示，设此棱镜的临界角为C，则sinC==,故C=45°.光线在AB面上发生全反射，又n==,所以sinα=,所以α=45°.
答案：B
4.用折射率为1.5的玻璃制成等边三棱镜，一束光线垂直于棱镜的一个表面入射.图13-4-21中光路正确的是（ ）
图13-4-21
解析：求玻璃的临界角：sinC==，光射向棱镜的另一侧面时，入射角为60°，sin60°=＞，则C＜60°，必发生全反射，D选项正确.
答案：D
5.截面为等腰三角形的三棱镜，它的两个底角都为30°，棱镜的折射率为.两条平行光线垂直于棱镜底面入射，如图13-4-22所示，两条光线由棱镜射出时所成的角度为（ ）
图13-4-22
A.30° B.60° C.90° D.120°
解析：棱镜材料的临界角：sinC===，则C=45°，从题图可知光线从棱镜内射向另一侧面的入射角i=30°＜C，光线从侧面折射出，根据折射定律n=,sinr=nsini=×sin30°=，则r=45°，同理可知第二条出射光线偏离法线也是45°，从图中的四边形可求出α=360°-120°-90°-90°=60°，β=360°-135°-135°-α=90°-60°=30°，A选项正确.21·世纪*教育网
答案：A
6.（1）用简明的语言表述临界角的定义.（2）玻璃和空气相接触，试画出入射角等于临界角时的光路图，并标明临界角.（3）当透明介质处在真空中时，根据临界角的定义导出透明介质的折射率n为临界角C的关系式.【出处：21教育名师】
解析：（1）光从光密介质射到光疏介质中，折射角为90°时的入射角叫做临界角.
（2）如右图，C为临界角.
（3）用n表示透明介质的折射率，C表示临界角，由折射定律n=得sinC=.
7.有人在河中游泳，头部露出水面，在某一些位置当他低头向水中观察时，看到河底有一静止物体跟他眼睛正好在同一竖直线上.这个人再向前游10 m，正好不能看见此物体，河水深________________m（水的折射率为4/3）.21·cn·jy·com
解析：由题意作图，知C为临界角，
则sinC==.①
从图可得sinC=.②
联立①②得：=，解之得：h≈10.6 m.
答案：10.6 m
8.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图13-7-23所示.该材料的折射率是____________________.
图13-7-23
解析：如右图所示，根据折射定律：
n=①
由题意可知：sinC=②
而C=90°-r③
由②③得cosr=④
而cosr=代入④得⑤
联立①和⑤得，n=.
答案：
综合·应用
9.图13-7-24中的等腰直角三角形表示三棱镜，光线垂直于一个面入射，在底面上发生全反射，由此看出棱镜的折射率不可能是（ ）21教育网
图13-7-24
A.1.7 B.1.8 C.1.5 D.1.362·1·c·n·j·y
解析：光线射向底边的入射角为45°，因为发生全反射，所以临界角要小于45°，故n＞，D选项不可能.【来源：21cnj*y.co*m】
答案：D
10.三棱镜ABC的顶角θ=41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带如图13-7-25所示，已知各色光在棱镜中的折射率和临界角如下表所表：21教育名师原创作品
图13-7-25
色光
红
橙
黄
绿
蓝
紫
折射率
1.513
1.514
1.517
1.519
1.528
1.532
临界角
41.37°
41.34°
41.25°
41.17°
40.88°
40.75°
当入射角α逐渐减小到零的过程中，彩色光带的变化情况是（ ）
A.紫光最先消失，最后只剩橙、红光
B.紫光最先消失，最后只剩黄、橙、红光
C.红光最先消失，最后只剩紫、蓝光
D.红光最先消失，最后只剩紫、蓝、绿光
解析：当入射角α减小时，进入AB面内的折射角γ也减小，射至另一侧面AC上的入射角β=θ=41.30°,由题中的临界角表可知，此时β已超过黄、绿、蓝、紫各色光的临界角，表示这四种色光不会从AC面出射，由于紫光的临界角最小，在α减小到零的过程中必将最先消失.所以最后仅剩橙光、红光从AC射出.21cnjy.com
答案：A
11.图13-7-26所示的直角三棱镜中∠A=70°，入射光线垂直于AB面，求光线从棱镜第一次折射入空气时的折射角，并作出光路图，已知折射率n=.www.21-cn-jy.com
图13-7-26
解析：由sinC=得，临介角C=45°，作垂直AB的入射光线OO1，在AC界面上入射点为O1，由图中几何关系可知∠1=70°，由反射定律得∠2=70°，作出反射光线O1、O2，在BC上的入射点O2，由图中的几何关系知，∠3=50°＞45°，光线还发生全反射，由反射定律知∠4=50°，作出反射光线O2O3，在AC上的入射点为O3，由几何关系可知∠5=30°＜45°，不能发生全反射，光线由O3点折射出，根据折射定律n=，得sinr=nsini=×sin30°=×=，则∠6=45°.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：45° 光路图如图所示.
12.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个半径为r的圆形发光面.为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？www-2-1-cnjy-com
解析：根据题述，光路如图所示，S点为圆形发光面边缘上一点.由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就不能射出玻璃板了.
答案：图中Δr=dtanC=d,而sinC=，则cosC=,所以Δr=
故应贴圆纸片的最小半径R=r+Δr=r+
3 光的干涉
主动成长
夯基达标
1.用单色光做双缝干涉实验,下列说法中正确的是( )
A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度比两边明条纹要宽
C.屏与缝之间的距离减小,条纹间的距离增大 D.双缝间距离增大时,条纹间的距离增大
思路解析：由双缝干涉的特征上看条纹间距离相等，且条纹宽度都相同，A对、B错.从条纹间的距离可以看出，双缝与屏间距离越大，双缝间的距离越小，条纹间的距离越大，C错、D错.21教育网
答案：A
2.用各种单色光在同一装置上做双缝干涉实验,干涉条纹的间距由大到小排列顺序正确的是( )
A.红、黄、蓝、绿 B.紫、蓝、黄、红 C.绿、黄、红、蓝 D.红、黄、蓝、紫
思路解析：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，波长由大到小排列，波长越长条纹间距越大.因此，应选D.21cnjy.com
答案：D
3.以下关于光的干涉的叙述中,错误的是( )
A.在光屏上波峰与波峰相遇处出现亮纹,波谷与波谷相遇处出现暗纹
B.在光屏上距离两个狭缝的路程差是波长的整数倍处出现亮纹
C.在皂液干涉中,在火焰对侧看到亮暗相间的条纹
D.在皂液干涉中,若亮暗相间的条纹互相平行,则此皂液的厚度均匀
思路解析：光的波峰与波峰相遇处是亮纹，波谷与波谷相遇处也是亮纹，A错.在皂液干涉中，在反射面一侧看到干涉条纹，C错.皂液膜的厚度若是均匀的，不会产生干涉，D错.
答案：ACD
4.一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,是因为( )
A.各色光的波长不同,因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B.各色光的速度不同,造成条纹间距不同
C.各色光的强度不同
D.各色光通过双缝的距离不同
思路解析：双缝干涉条纹的宽度与波长成正比，各色光的波长不同，则条纹宽度不同，A正确.
答案：A
5.在双缝干涉实验中( )
A.入射光波长越长,干涉条纹间距越大
B.入射光波长越长,干涉条纹间距越小
C.把入射光由绿光变为紫光,干涉条纹间距变小
D.把入射光由绿光变为红光,干涉条纹间距变小
思路解析：双缝干涉条纹宽度与波长成正比，绿光比紫光的波长大，红光比绿光的波长大，故A、C正确.
答案：AC
6.在杨氏双缝干涉实验中,用一束白光照射小孔,在其后的双孔处,用绿玻璃挡住一个孔,再用红玻璃挡住另一个孔,则在光屏上能看到的现象是( )21·cn·jy·com
A.红色干涉条纹 B.绿色干涉条纹 C.红绿相间的条纹 D.没有干涉条纹
思路解析：本题是对光的干涉条件的考查，即相干光频率相同、相位差恒定、振动方向相同，三者缺一不可.
当白光经小孔后进入双孔时，用绿玻璃挡住的小孔只能透过绿光，用红玻璃挡住的小孔只能透过红光，而红绿两色光频率不同，它们并不是相干光源.因此，这不能产生干涉现象，所以答案为D.2·1·c·n·j·y
答案：D
7.在双缝干涉实验中,光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差为δ1=0.75 μm,光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差为δ2=1.5 μm.如果用频率为f=6.0×1014 Hz的黄光照射双缝,则( )
A.P点出现明条纹,Q点出现暗条纹 B.Q点出现明条纹,P点出现暗条纹
C.两点均出现暗条纹 D.两点均出现明条纹
思路解析：根据波长与波速的关系式：，得知黄光的波长λ=0.5 μm.则P点到双缝S1和S2的距离之差δ1是黄光波长λ的=1.5倍，即半波长的奇数倍，P点出现暗条纹；而Q点到双缝S1、S2的距离之差δ2是黄波长λ的=3倍，即波长的整数倍，Q点出现明条纹，所以选项B正确.www.21-cn-jy.com
答案：B
8.线光源a发出的光波长为480 nm,线光源b发出的光波长为672 nm,则( )
A.用a做双缝实验,屏上与双缝路程差为δ1=1.68 μm的P点将出现暗纹
B.用b做双缝实验,P处将出现亮纹
C.用a做双缝实验,屏上与双缝路程差为δ1=1.44 μm的Q处将出现亮纹
D.用单缝做实验,用a照射时比用b照射时的中央亮条纹更宽
思路解析：双缝实验中，屏上到双缝的路程差等于波长的整数倍（或半波长的偶数倍）的地方，两束光同相到达，振动加强，出现亮纹；屏上到双缝的路程之差等于半波长的奇数倍的地方，两束光反相到达，振动减弱，出现暗纹.两光源发出的半波长分别为：
×480×10-9 m=2.40×10-7 m
×672×10-9 m=3.36×10-7 m
P、Q两处到双缝的路程差可表示为
δ1=1.68×10-6 m=7()=5()
δ2=1.44×10-6 m=6()
可见，用a、b两光源做双缝实验时，屏上P处到双缝的路程差都等于半波长的奇数倍，两束光相位相反，均为暗纹，A正确，B错.用a做双缝实验时，屏上Q点处到双缝的路程差恰好等于半波长的偶数倍，Q处应为亮纹，C正确.21世纪教育网版权所有
发生单缝衍射时，波长越长，衍射现象越明显，中央亮纹也就越宽，所以用b照射时，中央宽条纹较亮较宽，D正确.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：AC
9.S1、S2是两个振动情况完全一样的点光源,图13-2-2是它们在某时刻产生的波的示意图,实线表示波峰,虚线表示波谷,此时S1、S2皆在波谷.试分别表示出A、B、C、D四点到两波源的路程.已知空气中光的波长为λ,如果E点到两波源的距离相等,则图中五点中用光屏可接收到亮点的是哪些?21·世纪*教育网
图13-2-2
思路解析：由波的干涉示意图可知：设A、B、C、D四点到S1、S2的距离分别用、、、、、、、来表示，www-2-1-cnjy-com
则=2λ，=2.5λ
=2λ,=2λ
=2.5λ, =2.5λ
=2λ, =1.5λ
由干涉图样中明、暗条纹出现的条件可知：
rA=-=，故A出现暗条纹
rB=-=0，故B出现亮条纹
同理可判定，C、E出现亮纹，D点出现暗纹.
答案：略
走近高考
10.激光法散斑测速是一种崭新的测速技术,它应用了光的干涉原理,用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝,待测物体的速度v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距.实验中可测得二次曝光时间间隔Δt、双缝到屏之间的距离l以及相邻两条亮纹间距Δx.若所用激光波长为λ,则该实验确定物体运动速度的表达式为( )
A. B. C. D.
思路解析：由题目信息知：两缝间距d=vΔt ①
由条纹间距与波长λ关系式知： ②
解①②得：
答案：B
3 光的干涉
更上一层楼
基础·巩固
1.在相同条件下，红光的干涉条纹的间距_______________于绿光干涉条纹的间距，这表明红光的_______________比绿光的_______________.21·世纪*教育网
答案：大 波长 波长长
2.从两支手电筒射出的光照射到同一点上时，看不到干涉条纹，因为（ ）
A.手电筒发出的光不是单色光
B.干涉图样太小，看不清楚
C.周围环境的漫反射光太强
D.两个光源是非相干光源
解析：从两支手电筒射出的光照射到同一点上时，看不到干涉条纹，是因为两个光源是非相干光源，和其他原因无关，D选项正确.www-2-1-cnjy-com
答案：D
3.以下光源可作为相干光源的是（ ）
A.两个相同亮度的烛焰 B.两个相同规格的灯泡
C.双丝灯泡 D.出自一个光源的两束光
解析：相干光的条件，必须是频率相同，相位差恒定，只有D选项正确.
答案：D
4.用单色光做双缝干涉实验时( )
A.屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹
B.屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹
C.屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D.屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
解析：在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹，则可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A选项正确，C选项错误；屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(明条纹)，C选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误.21教育网
答案：AB
综合·应用
5.从点光源L发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板P上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，如图13-2-3所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则（ ）21cnjy.com
图13-2-3
A.干涉条纹是黑白的，O点是亮点
B.干涉条纹是黑白的，O点是暗点
C.干涉条纹是彩色的，O点是亮点
D.干涉条纹是彩色的，O点是暗点
解析：白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹，由题意知=，即光程差等于零，在O点振动加强，形成亮点，所以A、B、D三项错误，C选项正确.
答案：C
6.如图13-2-4所示的杨氏双缝干涉图中，小孔S1、S2发出的光在像屏某处叠加时，如果光程差为_________________时就加强，形成明条纹.如果光波波长是400 nm，屏上P点与S1、S2距离差为1 800 nm，那么P处将是_________________条纹.21·cn·jy·com
图13-2-4
解析：由光的干涉条件知,光程差为波长的整数倍时就加强，形成明条纹.==，即Δr=λ,将形成暗条纹.www.21-cn-jy.com
答案：波长的整数倍 暗
7.在双缝干涉实验中，屏上一点到双缝的距离之差为900 nm，若用频率为5.0×1014 Hz的单色光照射双缝，且在两缝处光的振动情况完全相同，则该点将出现_________________条纹.【来源：21·世纪·教育·网】
解析：知道屏上一点到双缝的光程差.要求这一点的条纹情况就必须通过光程差和波长的比值来判断.
该单色光的波长：λ== m=6.0×10-7 m.
再计算路程差是半波长的多少倍.
n===3,是半波长的奇数倍，所以这是一个暗点.
答案：暗
8.用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差δ=1.5×10-6 m，当单色光波长λ1=0.5 μm时，P点将形成亮纹还是暗纹?若单色光波长λ2=0.6 μm呢，此时在中央亮纹和P点之间有几条暗纹？2·1·c·n·j·y
解析：关键是找出P到双缝的路程差和波长的关系.
答案：由题意知，P到双缝的路程差δ=λ=3 λ，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹，当单色光波长λ2=0.6 μm，δ= λ=λ，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹，在0—λ范围内λ和λ满足半波长的奇数倍，出现暗条纹，此时在中央亮纹和P点之间有两条暗纹.21世纪教育网版权所有
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
主动成长
夯基达标
1.用包括红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验,所产生的干涉条纹中,离中央亮纹最近的干涉条纹是( )2·1·c·n·j·y
A.紫色条纹 B.绿色条纹 C.红色条纹 D.都一样近
思路解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两亮条纹间的距离可知：条纹间的间距与波长成正比，故A项正确.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：A
2.用单色光做双缝干涉实验,下述说法中正确的是( )
A.相邻干涉条纹之间的距离相等
B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍
C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹间的距离增大
D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
思路解析：因为相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离，其中d为缝间距离，l为缝到屏的距离，λ为光波波长.对于一单色光，干涉条纹间距相等，A正确，C错误.又因为λ红＞λ蓝，所以Δx红＞Δx蓝，故D错.干涉条纹各条纹的距离相等，且各条纹的亮度差不多，故B错.【出处：21教育名师】
答案：A
3.如图13-3-7所示,用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝,在屏上的P点出现第3条暗条纹.已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为( )【版权所有：21教育】
图13-3-7
A. B. C. D.
思路解析：当P点出现第3条暗条纹时，r2-r1=,又,故r2-r1=
答案：D
4.在双缝干涉实验中,设单缝宽度为h,双缝距离为d,双缝与屏距离为l,当采取下列四组数据中的哪一组时,可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹( )21教育名师原创作品
A.h=1 cm d=0.1 mm l=1 m B.h=1 mm d=0.1 mm l=10 cm
C.h=1 mm d=10 cm l=1 m D.h=1 mm d=0.1 mm l=1 m
思路解析：根据可以得知，当d较小，l较大时，干涉条纹间距离明显，由此可以排除B、C.发生光的干涉现象，不仅需要相干光源，而且需要形成相干光源的单缝和双缝的尺寸极小，所以排除A，故选D.21·cn·jy·com
答案：D
5.在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节____________、____________和____________的中心均位于遮光筒的中心轴线上,并使单缝和双缝竖直且相互平行,当屏幕上出现了干涉图样后,用测量头上的游标卡尺测出n条明纹的距离a,则两条明条纹间的距离Δx=___________,双缝到毛玻璃屏的距离l用____________测量,用公式____________可以计算出单色光的波长.
答案：滤光片 单缝 双缝 米尺
6.用红光做光的干涉实验时,已知双缝间的距离为0.2×10-3 m,测得双缝到屏的距离为0.700 m.分划板的中心刻线对第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3 m.第四条亮条纹所在的位置为7.470×10-3 m.则红光的波长为____________.若改用蓝光做实验,其他条件不变,则干涉条纹宽度将变____________ (填“宽”或“窄”）.
思路解析：条纹间距=2.423×10-9 m
由得：
6.9×10-7 m.
答案：6.9×10-7 m 窄
7.在双缝干涉实验中,测得光波是波长为7.5×10-7 m的红光,在屏幕上相邻两条明纹的间距与另一单色光(用相同装置)在屏幕上相邻两条明纹的间距之比为3∶2,则另一单色光的波长为___________m.【来源：21cnj*y.co*m】
思路解析：因为
所以Δx1=7.5×10-7
又因为
即
所以λ2=5×10-7 m
则另一单色光的波长为5×10-7 m.
答案：5×10-7
8.用波长未知的单色光做双缝干涉实验,若双缝间的距离为1 mm,缝到屏的距离为1 m,第20级亮条纹中心在中央亮条纹(零级亮条纹)中心上方1.178 cm处,问该单色光的波长是多少?
解：d=1 mm=1×10-3 m,k=20,x=1.178 cm?=1.178×102 m
由得
则 m=0.589×10-6 m=0.589 μm.
答案：0.589 μm
9.在双缝干涉测光的波长的实验中,所用双缝间距d=2 mm,双缝至光屏的间距l=86.4 cm,手轮的初始读数为a1=2.12 mm,转动手轮,分划板的中心刻线移动到13条亮线时手轮读数a2=5.54 mm.求通过滤光片后光的波长.21·世纪*教育网
解：相邻亮条纹间的距离Δx为：
=0.285 mm,由知：
=6.6×10-7 m.
答案：6.6×10-7 m
10.某同学在用双缝干涉仪做双缝干涉实验时,测得双缝间距d=3.0×10-3 m,双缝到光屏间的距离为1 m,前后两次测量手轮上的示数分别为0.6×10-3 m和6.6×10-3 m,两次测量中分划板的中心刻线分别对齐第一条亮纹与第五条亮纹中心.求该单色光的波长.
解：由题意知=1.5×10-3 m,(不是等于，因为分划板的中心刻线位于亮条纹中心，如图26所示，两次测量时分划板中心刻线间四个亮条纹)
图26
=2.4×10-3 m.
答案：2.4×10-3 m
走近高考
11.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,测量头装置如图13-3-8所示,调节分划板的位置,使分划板的中心刻线对齐某亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数是____________mm.转动手轮,使分划板的中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置,由螺旋测微器再读出读数.若实验测得第一条到第三条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm,已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离为l=1.00 m,则对应的光波波长λ=____________nm.
图13-3-8
思路解析：螺旋测微器的读数应在1.755—1.758 mm.第一条亮纹到第三条亮纹中心间距离为2Δx′=Δx=0.960 mm,Δx′=0.480 mm.代入，21教育网
得=7.2×10-4 mm=7.2×102 nm.
答案：1.755—1.758 7.2×102
12.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光C、单缝D和透红光的滤片E等元件,要把它们放在图13-3-9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.21cnjy.com
图13-3-9
(1)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)测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意___________和___________.
(2)将测量头的分划板的中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图13-3-10甲所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图13-3-10乙中手轮上的示数_________mm,求得相邻亮纹的间距Δx=________mm.www.21-cn-jy.com
图13-3-10
(3)已知双缝间距d=2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l=0.700 m,由计算式λ=_________.求得所测红光波长为_________nm.www-2-1-cnjy-com
思路解析：应注意调节单缝与双缝间距，并使单缝与双缝平行以便能形成相干光源，发生干涉现象.
（1）应注意调节单缝与双缝间距，并使单缝与双缝平行以便能形成相干光源，发生干涉现象.
（2）螺旋测微器的读法是将固定刻度上的毫米数加上可变刻度上的读数，题图乙所示的读数为13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm,图甲的读数为(2.0+32.0×0.01) mm=2.320 mm,=2.310 mm2-1-c-n-j-y
(3),所以.
λ=6.6×10-7 m=6.6×102 nm.
答案：（1）使单缝和双缝间距为5—10 cm 使单缝与双缝相互平行
（2）13.807 2.310
(3) 6.6×102
13.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质,1834年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).21世纪教育网版权所有
(1)洛埃镜实验的基本装置如图13-3-11所示,S为单色光源,M为一平面镜,试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射光与直接发出的光在光屏上相交的区域.21*cnjy*com
图13-3-11
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别是a和l,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹,写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.21*cnjy*com
解：（1）如图27所示
图27
从S点发出的光和经镜面反射的光在光屏上叠加，满足频率相同、相差恒定，发生干涉.
（2）
因为d=2a,所以.
答案：（1）光屏上阴影部分
（2）
14.(2006全国高考Ⅰ,22(1))利用图13-3-12中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:
图13-3-12
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.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后,干涉现象消失
其中正确的是______________________________________.
思路解析：（1）干涉条纹间距,d为双缝间间距，L为屏到双缝间距离，λ为光的波长，则L变小，干涉条纹间距变小，A正确.将滤光片由蓝色的换成红色的，则光的波长λ变大，干涉条纹间距变大，B正确.双缝间距离d变大，干涉条纹间距变小，D正确.
答案：ABD
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
更上一层楼
基础·巩固
1.若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行，其他条件不变，则得到的干涉条纹间距将如何变化( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.不能确定
解析：光在水中的波长小于空气中波长，由条纹间距公式Δx= λ知，Δx∝λ，B选项正确.
答案：B
2.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是( )
A.相邻干涉条纹之间的距离相等
B.屏幕上到两狭缝的路程差等于波长的整数倍的那些地方，将出现明条纹
C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹的距离增大
D.在实验装置不变的情况下，红光条纹间距小于蓝光条纹间距
解析：双缝干涉，若入射光是单色光，则得到等间距分布的明暗相间的条纹，A选项对;光程差等于波长整数倍的地方出现明纹，B选项对;相邻两条亮纹（或暗纹）间距Δx=λ，若屏与双缝之间距离L减小，屏上条纹间距减小，C选项错；红光波长比蓝光波长长，所以保持L、d不变时，Δx红＞Δx蓝，D选项错.www.21-cn-jy.com
答案：AB
3.利用双缝装置观察色光的干涉现象时，用同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下，以下说法正确的是( )21·世纪*教育网
A.不同色光在屏上产生的条纹都应是明暗相间且等距的条纹
B.条纹间距与光的波长成正比
C.由于色光波长不同，位于中央的条纹可能是明条纹，也可能是暗条纹
D.红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距小
解析：由条纹间距公式Δx=λ，同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下，条纹间距与光的波长成正比，B选项正确;不同色光在屏上产生的条纹间距是不等的，A选项错误;虽然各色光波长不同，但中央的条纹一定是明条纹，C选项错误;红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距大，D选项错误.2-1-c-n-j-y
答案：B
4.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是( )
A.相邻干涉条纹之间的距离相等
B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍
C.屏与双缝之间的距离越小，则屏上条纹间距增大
D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小与蓝光的条纹间距
解析：在单色光做双缝干涉实验中，相邻干涉条纹之间的距离相等，A选项正确，B选项错误;由条纹间距公式Δx=λ，若其他量不变，屏与双缝之间的距离越小，则屏上条纹间距减小，C选项错误;由于红光的波长大于蓝光的波长，所以红光的条纹间距大与蓝光的条纹间距，D选项错误.【出处：21教育名师】
答案：A
5.先后用两种不同的单色光，在相同条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光( )
A.在真空中的波长较短
B.在玻璃中的传播速度较大
C.在玻璃中传播时，玻璃的折射率较大
D.其光的强度较强
解析：由条纹间距公式Δxλ，若其他量不变，条纹间距与波长成正比，间距较大的那种单色光比另一种单色光的波长较大，A选项错误;在玻璃中的传播速度较大，B选项正确;在玻璃中传播时，玻璃的折射率较小，C选项错误;与光的强度无关，D选项错误.
答案：B
6.在如图13-3-7所示的杨氏双缝干涉实验中，已知SS1=SS2，且S1、S2到光屏上P点的路程差d=1.5×10-6 m.当S为λ=6 mm的单色光源时，在P点处将形成_______________条纹；当S为λ=0.5 mm的单色光源时，在P点处将形成________________条纹.
图13-3-7
解析：若两相干光源的振动同相，则在离开两相干光源路程之差为光波波长的整数倍处会出现亮条纹，路程之差为光半波长的奇数倍处会出现暗条纹，若两相干源的振动反相，则出现明暗条纹的情况刚好相反.由于SS1=SS2，所以S1、S2处的光振动同相.当λ=0.6 mm时，d/λ=2.5，则P点处两分振动反相，形成暗条纹；当λ=0.5 mm时，d/λ=3，则P点处两分振动同相，形成亮条纹.21世纪教育网版权所有
答案：暗 亮
7.为什么不直接测Δx，而要测n个条纹的间距？
解析：相邻两条纹间距Δx是两条纹中心间的距离，这个距离比较小.为了减小误差，测出n个条纹间的距离a，然后取平均值求出Δx，则Δx=.2·1·c·n·j·y
8.为什么白光双缝干涉图样的中央亮纹是白色的？其他各级亮条纹中，为什么红色在最外侧？
图13-3-8
解析：如题图所示，自双缝S1、S2透射的光到达O点的距离总相等，则各种颜色的光在O点都被加强，故O点作为中央亮纹是白色的.www-2-1-cnjy-com
自双缝出射的光到达P点，其路程差为某一色光的整数倍时，P点就为这种色光的颜色.由于红光的波长最长，根据条纹间距Δx=λ，知红条纹间距最大，则红色在最外侧.
综合·应用
9.实验室里观察黄光双缝干涉图样时，看到屏上的干涉条纹过密，难以区分，使相邻亮（暗）纹变宽一些的办法是( )21*cnjy*com
A.使光源变亮一些
B.使单缝到双缝的距离变大一些
C.使双缝到屏的距离变大一些
D.改用绿色光作光源
解析：条纹间距公式Δx=λ，若使相邻亮（暗）纹变宽一些，则双缝与屏之间的距离大一些，B选项错误，C选项正确，改用波长长一些的光源，D选项错误.
答案：C
10.在用双缝干涉测光的波长的实验中，屏上不能看到干涉图样，比较可能出现的操作问题是( )
A.单缝设置过宽
B.光源、单缝、双缝未调节在遮光筒的轴线上
C.光源亮度不够
D.单缝、双缝互相不平行
解析：在用双缝干涉测光的波长的实验中，屏上不能看干涉图样，有可能光源、单缝、双缝未调节在遮光筒的轴线上，B选项正确，也有可能单缝、双缝互相不平行，D选项正确.
答案：BD
11.某同学在《用双缝干涉测光的波长》的实验中，实验装置如图13-3-9所示.使用的双缝的间距为0.025 cm.实验时，首先调节________________和________________的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使________________和________________竖直且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm）观察第一条亮纹的位置如图13-3-9所示，第五条亮纹位置如图13-3-10所示，测出双缝与屏的距离为50.00 cm，则待测光的波长λ=________________nm.
图13-3-9
图13-3-10
解析：在光的干涉测波长的实验中，首先调节光源、滤光片、单缝、屏的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直且互相平行.在读数时由螺旋测微器原理知图（a）读数为1.138 mm，图（b）读数为5.880 mm，由Δx== mm=1.185 5 mm
由公式λ== m=5.927 5×10-7 m=592.75 nm.
答案：光源 滤光片/单缝 单缝 双缝 592.75 nm
12.(2005天津理综)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13-3-11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.21教育网
图13-3-11
(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.21cnjy.com
(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）测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意__________________和__________________.
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图13-3-12所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图13-3-13中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为______mm.21·cn·jy·com
图13-3-12 图13-3-13
(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0.700 m，由计算式λ=___________，求得所测红光波长为__________________nm.【来源：21·世纪·教育·网】
解析：在利用光的干涉测定光的波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头，实验过程中一定要注意单缝和双缝间距5 cm—10 cm，使单缝与双缝相互平行，才能在屏上产生干涉条纹.据公式Δx=1[]dλ知需测双缝到屏之间的距离l和n条条纹间距a，从而计算出条纹间距离Δx，最后求出波长λ.
答案：(1)E、D、B (2)单缝和双缝间距5—10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)13.870 2.310 (4)Δx 6.6×103【来源：21cnj*y.co*m】
5 光的衍射
主动成长
夯基达标
1.阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有一个能自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地变小直到闭合时，在孔后的屏上先后出现（ ）21cnjy.com
A.由大到小的三角形光斑，直到光斑消失
B.由大到小的三角形亮斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C.由大到小的三角形光斑，明暗相间的黑白条纹，直至黑白条纹消失
D.由大到小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
思路解析：发生明显衍射的条件是：光波传播过程中遇到的障碍物或小孔比波长要小或相差不多，由于光波波长很短，约在10-7 m的数量级上，在三角形孔由大到小的改变过程中，光首先按直线传播，在三角形的大小和光波相差不多时，发生光的衍射，呈现彩色条纹，直到三角形闭合，条纹消失，故选D.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：D
2.如图13-5-2所示，a、b为两束平行单色光.当它们以相同的入射角从空气射入水中时，发现b的折射角小于a的折射角，由此可判断（ ）www.21-cn-jy.com
图13-5-2
A.单色光b的频率较低 B.b在水中的速度较小
C.a比b更容易发生衍射现象 D.a在水中波长较大
解析：由题意可知：a的折射率小于b，即nA＜nB，所以fA＜fB，即A错.由得：vA＞vB,B对.依知λA＞λB.C对.又由λ水=知：λ′A＞λ′B，故D也对.
答案：BCD
3.对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是（ ）
A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B.光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D.光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：光的干涉现象和衍射现象无疑地说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的，只有在光波长比障碍物小的情况下，光才可以看作是直进的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故上述选项中正确的是A、B、D.21·世纪*教育网
答案：ABD
4.在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（ ）
A.将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C.换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
解析：当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽.故选项A、C、D正确.www-2-1-cnjy-com
答案：ACD
5.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只能通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（ ）
A.与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些
B.与原来不相同的明暗相间的条纹，而且中央明条纹变宽些
C.只有一条与缝宽对应的明条纹
D.无条纹，只存在一片红光
思路解析：这束红光通过双缝产生了干涉现象，说明每条缝都很窄，这就满足了发生明显衍射现象的条件.这束红光形成的干涉图样特点是：中央出现明条纹，两侧对称地出现等间隔的明暗相间条纹；这束红光通过单缝时形成的衍射图样特点是：中央出现较宽的明条纹，两侧对称出现不等间隔的明暗相间条纹，且距中央明条纹远的明条纹亮度迅速减弱.所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少较暗.2-1-c-n-j-y
答案：B
6.如图13-5-3所示是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过单狭缝后形成的___________图样，从照片（1）到（4）的图样分析可知，游标卡尺两测脚间的宽度是由___________变___________的，照片（4）中间条纹的颜色就是___________色.21*cnjy*com
图13-5-3
思路解析：照片表明光偏离了原来的直线传播方向形成了衍射图样；从（1）到（4）的图样分析可看出衍射现象越来越明显，说明游标卡尺两测脚间宽度逐渐变窄，衍射条纹的中央是亮条纹.【来源：21cnj*y.co*m】
答案：衍射 宽 窄 白
7.分析以下现象产生的原因
（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度可以得到彩色光.
（2）菜汤上的油花呈现彩色.
（3）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒.
（4）光线照在花布上，可以看见花布上的图样.
解析：（1）白光通过盛水的玻璃杯发生折射产生色散，在适当的角度各色光分离较大，可以看到彩色光.
（2）光经过菜汤油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光波相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色.21世纪教育网版权所有
（3）远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见灯周围辐射彩色的光芒.
（4）光线照在花布上看见花布的图样,是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样在该位置只看到红色.同理可以看到各种花纹反射的颜色.【出处：21教育名师】
答案：见解析.
走近高考
8.下列说法中正确的是（ ）
A.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B.光的频率越大，波长越长
C.光的波长越长，光子的能量越大 D.光在真空中的传播速度为3.00×108 m/s
思路解析：干涉和衍射现象是波特有的现象，光既然也会发生干涉和衍射，则可推断光具有波动性，故A正确.光波的波长（λ）决定于频率（f）和波速（v），故B错.光子的能量决定于频率，并不能取决于波长，故C错.由实验可知光在真空中的传播速度为3.00×108 m/s，故AD正确.21教育网
答案：AD
9.图13-5-4所示为单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图象是（ ）
图13-5-4
思路解析：单色光源经狭缝产生衍射，衍射图样中间是亮而宽的明纹，两边是明暗相间较窄的条纹，只有A符合这些特点.21·cn·jy·com
答案：A
10.在图13-5-5所示中，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象，其中图A是光的（填“干涉”或“衍射”）图象.由此可以判断出图A所对位的圆孔的孔径（填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径.2·1·c·n·j·y
图13-5-5
思路解析：考查光的衍射图样及发生衍射的条件.
只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象.
图A是光的衍射图样，图B的形成可以用光的直线传播来解释，故A孔径小于B孔径.
答案：衍射 小于
5 光的衍射
更上一层楼
基础·巩固
1.肥皂泡在太阳光照射下呈现彩色是_______________现象；露珠在太阳光照射下呈现彩色是_______________现象；通过狭缝观看太阳光时呈现彩色是_______________现象.
答案：光的干涉 光的色散 光的衍射
2.凡是波都具有衍射现象，而把光看作直进的条件是________________________________.要使光产生明显衍射的条件是_____________________________________________.
答案：障碍物或孔的尺寸比波长大得多 障碍物或孔的尺寸可与光波长相比或比光波长小
3.试回答下列各现象分别属于哪种现象?
(1)通过狭缝看日光灯的周围有彩色条纹，是_______________现象；
(2)阳光下的肥皂泡表面呈现出彩色花纹，是_______________现象；
(3)通过放大镜看物体的边缘是彩色的，这是_______________现象；
(4)光学镜头上涂一层增透膜是利用_______________现象来减少光的反射损失；
(5)通过尼龙织物看白炽灯丝周围呈现彩色，是_______________现象.
解析：根据物体产生干涉和衍射的现象，产生条件和分布规律进行判断.
答案：衍射 干涉 色散 干涉 衍射
4.如图13-5-5所示，甲、乙是单色光通过窄缝后形成的有明暗相间条纹的图样，则下列说法中哪一个是正确的（ ）21世纪教育网版权所有
图13-5-5
A.甲是光通过单缝形成的图样，乙是光通过双缝形成的图样
B.甲是光通过双缝形成的图样，乙是光通过单缝形成的图样
C.甲、乙都是光通过单缝形成的图样
D.甲、乙都是光通过双缝形成的图样
解析：由干涉图样和衍射图样可知，甲是光通过单缝形成的衍射图样，乙是光通过双缝形成的干涉图样，A选项正确.www.21-cn-jy.com
答案：A
5.关于衍射，下列说法中正确的是（ ）
图13-5-6
A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的后果
B.双缝干涉中也存在着光的衍射现象
C.一切波都很容易发生明显的衍射现象
D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
解析：衍射图样是很复杂的光波叠加现象，双缝干涉中光通过狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍射.一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件.21教育网
答案：AB
6.下列现象中能产生明显衍射现象的是（ ）
A.光的波长比孔或障碍物的尺寸小
B.光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比
C.光的波长等于孔或障碍物的尺寸
D.光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多
解析：光能产生明显衍射现象的条件是光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比，B、C选项正确.当然孔或障碍物的尺寸越小，衍射现象也越明显，D选项也正确.
答案：BCD
7.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图13-5-7所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是（ ）2·1·c·n·j·y
图13-5-7
A.很小的不透明的圆板
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.很大的不透明的圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
解析：图样是小孔衍射形成的，D选项正确.
答案：D
综合·应用
8.下列说法正确的是（ ）
A.当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象
B.衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律
C.用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D.用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象
解析：当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象，A选项正确;衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律，B选项正确;泊松亮斑是光的衍射现象，C选项错误;用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象，D选项正确.21·cn·jy·com
答案：ABD
9.用卡尺观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象将是( )
A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C.衍射条纹间距不变，只是亮度增强
D.以上现象都不发生
解析：衍射现象及条纹的间距与缝的宽度成反比，缝变宽时，衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显，A选项正确.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：A
10.在白炽灯的照射下能从两块捏紧的玻璃板的表面看到彩色条纹，通过游标卡尺的狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹.这两种现象（ ）21·世纪*教育网
A.都是光的衍射现象
B.前者是光的色散，后者是光的衍射
C.前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
D.都是光的波动性的表现
解析：由于玻璃表面并不十分平整，在两块捏紧的玻璃板之间会形成一层厚度不一致空气薄层，在白炽灯照射下，不同的色光在厚度不同的地方，从空气层的上、下表面反射的光会产生干涉现象，互相叠加的结果形成彩色条纹.通过游标卡尺的狭缝观察发光的白炽灯，不同的色光产生衍射，互相叠加也形成彩色条纹.所以C选项正确，A、B两项都错.干涉和衍射都是光的波动性的表现，D选项正确.21cnjy.com
答案：CD
11.(2005上海)部分电磁波的大致波长范围如图13-5-8所示.若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象，可选用_________________________________波段的电磁波，其原因是___________________________________________________________________________.
图13-5-8
解析：本题结合生活常识考查光的衍射，手指的宽度约几厘米，应在微波波段，要产生明显的衍射现象，波长应与缝的尺寸相近，所以可选用微波.www-2-1-cnjy-com
答案：微波 要产生明显的衍射现象，波长应与缝的尺寸相近.
12.(2006北京理综)游标为20分度(测量值可准确到0.05 mm)的卡尺示数如图13-5-9所示，两测脚间狭缝的宽度为____________________mm.用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹.如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变__________________.2-1-c-n-j-y
图13-5-9
解析：由游标卡尺的原理可得读数0.15 mm，衍射条纹与游标卡尺的缝宽有关，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变大.21*cnjy*com
答案：0.15 mm 大
13.分析以下现象产生的原因：
（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度可以得到彩色光;
（2）菜汤上的油花呈现彩色;
（3）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色光芒;
（4）光线照在花布上，可以看见花布上的图样.
解析：（1）白光通过盛水的玻璃杯发生折射，产生色散，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光.
（2）光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色.【来源：21cnj*y.co*m】
（3）远处灯发出的光经过帐幔的缝隙产生衍射，因此可见灯周围辐射彩色的光芒.
（4）光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色.同理可以看到各种花纹反射的颜色.这样我们可以看到花布的图样.
14.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下特点：
a.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行；b.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直；c.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关；d.衍射条纹的间距与光的波长有关.你认为正确的是__________________.【出处：21教育名师】
解析：做本实验时，如果能认真观察衍射现象，并结合学到的理论知识，对观察到的现象进行认真的分析，那么就不难判断选项a、c是正确的，而选项b是错误的，对于线状的白炽灯，当狭缝与灯丝平行时，观察到的衍射条纹是彩色条纹，这说明不同颜色的光，对同一狭缝产生的衍射条纹的间距是不等的.也就是说，条纹间距与光的波长有关，故选项d是正确的.【版权所有：21教育】
答案：acd
6 光的偏振
主动成长
夯基达标
1.下列说法中正确的是（ ）
A.光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光 B.光振动沿各个方向均匀分布的光是偏振光
C.光振动沿特定方向的光才是偏振光 D.光振动沿特定方向的光才是自然光
思路解析：根据自然光、偏振光的概念易判断出A、C正确.
答案：AC
2.下列哪些波能发生偏振现象（ ）
A.声波 B.电磁波 C.横波 D.纵波
思路解析：声波为机械波且为纵波，纵波不发生偏振，电磁波为横波，能发生偏振.
答案：BC
3.对于光的偏振，下列说法正确的是（ ）
A.自然光是偏振光
B.自然光通过偏振片后成为偏振光
C.偏振光不能再通过偏振片
D.如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片
思路解析：自然光垂直于传播方向的所有方向上都存在光振动，不是偏振光，A选项错.自然光透过偏振片后的光振动方向只沿着偏振片的透振方向，故自然光透过偏振片后变为偏振光.只要偏振光的振动方向与偏振片的透振方向不垂直就能通过偏振片，当两者方向平行时，透射光强度最大，C选项错误.当两者方向垂直时，偏振光将不能通过偏振片.
答案：BD
4.如图13-6-1所示，让自然光照射到P、Q两偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱（ ）21教育网
图13-6-1
A.0° B.30° C.60° D.90°
思路解析：当两偏振片的夹角为90°时，偏振光的振动方向与偏振片透振方向垂直.
答案：D
5.下面关于光的偏振现象的应用正确的是（ ）
A.自然光通过起偏器后成为偏振光，利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向
B.立体电影利用了光的偏振现象
C.茶色眼镜利用了光的偏振现象
D.拍摄日落时水面上的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
思路解析：茶色眼镜是利用了镜片吸收除茶色以外的色光而制成的.
答案：ABD
6.在拍摄日落时分水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是（ ）
A.减少阳光在水面上的反射光
B.阻止阳光在水面的反射光进入照相机镜头
C.增强光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
D.减弱光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
思路解析：日落时分的阳光照射到水面上时，反射光很强，照相机镜头对着水面时，进入镜头的光线既有阳光经水面的反射光，又有由水中折射入空气的折射光.前者光线进入镜头所得实际景物在水中的倒影的像，而后者光线进入镜头所摄得照片才是水下景物的像，两者在同一底片上相互干扰，使图像模糊不清.若在镜头上安装一偏振片，转动偏振片方向使其透振方向与反射光的光振动方向垂直，即可最大限度地阻止反射光进入镜头，增强摄像的清晰度.21世纪教育网版权所有
答案：B
7.在杨氏双缝干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则（ ）21cnjy.com
A.光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小
B.光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大
C.干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上
D.干涉条纹消失，光屏上一片黑暗
思路解析：双缝后面各放置一个偏振片后，透过双缝的光为偏振光，当偏振片的透振方向相互垂直时，两偏振光的振动方向相互垂直，不再是相干光，在屏上不发生干涉现象.
答案：C
走近高考
8.两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面，有光通过，如果将其中一片旋转180°,在旋转过程中将会产生哪种现象（ ）21·cn·jy·com
A.透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零
B.透过的光强先增强，然后减小到非零的最小值
C.透过的光强在整个过程中都增强
D.透过的光强先增强，再减弱，然后又增强
思路解析：旋转其中一个偏振片时，根据两个偏振片的透振方向平行光强增大，透振方向垂直时透振光强最弱的原则，可知旋转其中一片时，光强的变化可能出现先增强，再减弱，然后又增强的现象，也可能发生先减弱，后增强，再减弱的现象.www.21-cn-jy.com
答案：D
6 光的偏振
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基础·巩固
1._______________的光，叫做偏振光.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是_____________.自然光射到两种介质的界面上，如果反射光与折射光之间的夹角恰好为90°，这时，反射光和折射光就都是_____________光，而且偏振方向____________.www.21-cn-jy.com
答案：只沿一个特定的方向振动 偏振光 偏振 相互垂直
2.电灯S发出的光a穿过偏振片A后变为光b（图13-6-6）.穿过偏振片B而被P处眼睛看到，则其中光b是_______________（填“自然光”或“偏振光”）；若人眼此时看到透过B的光最强，则将B转过_______________角度时，人眼看到的光最弱.
图13-6-6
解析：由偏振光和偏振片的原理知，电灯S发出的光a是自然光，但通过偏振片A后光线b则成为偏振光，则当偏振片B的偏振方向和A偏振片的一致时，人眼此时看到透过B的光最强，当偏振片B的偏振方向和A偏振片垂直时，人眼此时看到透过B的光最弱，所以将B转过90°.2·1·c·n·j·y
答案：偏振光 90°
3.以下哪些现象可以说明光是横波( )
A.光的干涉 B.光的偏振
C.光的色散 D.光的反射
答案：B
4.光的偏振现象说明（ ）
A.光是一种横波 B.光是一种纵波
C.光是一种电磁波 D.光波的波长很短
答案：A
5.将手电筒射出的光照到平面镜上，发生反射后，再用偏振片观察反射光，发现旋转偏振片时有什么现象？说明什么？21世纪教育网版权所有
答案：当旋转偏振片时，观察到旋转偏振片时亮度变化，说明反射光是偏振光.
综合·应用
6.一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好产生完全偏振.因此，可以推断出玻璃的折射率为( )21cnjy.com
A. B. C. D.
解析：设入射角为i，折射角r，由题意可知，要使反射光完全偏振需要折射光线与反射光线垂直，因此i+r=90°，根据折射定律21·cn·jy·com
n=====,故B选项正确.
答案：B
7.为什么逆光拍水面下的景物时，在照相机镜头前装一片偏振片可使景象更加清晰？
解析：由于水面反射光的干扰，常使影像不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使影像清晰.
8.当戴上偏振片眼镜观察水面时，能够清楚地看到水中的游鱼，试解释其中的道理.
解析：在水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能清楚地看到水面下的东西，从水面反射的光中包含很多偏振光，偏振片眼镜可阻挡这些偏振光进入眼睛，可以比较清楚地看到水中的游鱼及其他物体.21教育网
7 光的颜色色散
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1.等腰三棱镜的顶角是30°.光线垂直于棱镜的一个腰面射入棱镜,从另一面射出时,出射光线偏离原来光线30°角,则该棱镜的折射率为( )21世纪教育网版权所有
A. B./2 C./3 D.3/2
思路解析：依题意作图28，由题意可知：i=60°，r=30°，由折射定律得，A正确.
图28
答案：A
2.图13-4-8中四图表示一束白光通过三棱镜的光路图,其中正确的是( )
图13-4-8
思路解析：因为光在棱镜的两个侧面上发生折射，每次折射都向底边偏折，并且玻璃对不同单色光的折射率不同，不同单色光在同一侧面的偏折角就不同.【版权所有：21教育】
答案：D
3.如图13-4-9一个小的光源S发出白光,经三棱镜分光.若人沿着折射光线的反方向观察,通过棱镜可以看到( )21*cnjy*com
图13-4-9
A.白光点 B.光点上部红色,下部紫色
C.光点上部紫色,下部红色 D.看不到光源的像
思路解析：由于各种单色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，成的像最高，红光的折射率最小，偏折角也最小，成的像最低，故C正确.21教育名师原创作品
答案：C
4.白光通过三棱镜发生色散,这说明( )
A.不同颜色的光在真空中的光速不同 B.在同一介质中红光的折射率比紫光大
C.在同一介质中红光的光速比紫光大 D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光
思路解析：色散现象表明，棱镜对红光的折射率最小，由可知，红光在棱镜中的速度最大，C正确.
答案：C
5.水中同一深度排列着四个不同颜色的球.如果从水面上方垂直俯视各球,感觉最浅的是( )
A.红球 B.黄球 C.绿球 D.紫球
思路解析：设球的实际深度为h，人感觉的深度为h′，根据视深公式可知，由于水对紫光的折射率最大，故紫球看起来最浅，故选D.21教育网
答案：D
6.关于薄膜干涉,下列说法中正确的是( )
A.只有厚度均匀的薄膜,才会发生干涉现象
B.只有厚度不均匀的楔形薄膜,才会发生干涉现象
C.厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹
D.观察肥皂液膜的干涉现象时,观察者应和光源在液膜的同一侧
思路解析：当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个反射回来的光波的路程差满足振动加强条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹.这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也能发生干涉现象，这时某些颜色的光因干涉而减弱，另一些光因干涉而加强.减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，所以这时看到薄膜的颜色是振动加强的光的颜色，但不会形成干涉条纹.由上述分析可知，A、B、C错，D对.21cnjy.com
答案：D
7.图13-4-10是用干涉检查某块厚玻璃板上表面是否平的装置,所用单色光是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )www.21-cn-jy.com
图13-4-10
A.a的上表面和b的下表面 B.a的上表面和b的上表面
C.a的下表面和b的上表面 D.a的下表面和b的下表面
思路解析：用薄膜干涉来检查工件平整度的薄膜是空气膜.
答案：C
8.下列说法正确的是( )
A.用白光做光的干涉实验时,偏离中央明条纹较远的是紫光
B.用白光做光的干涉实验时,偏离中央明条纹较远的是红光
C.涂有增透膜的照相机镜头增强了对紫光的透射程度
D.从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果
思路解析：由于干涉实验中，有，即条纹间距与光波长成正比，而红光波长最大，故偏离中央明条纹最远的是红光；增透膜应该增透的是人的视觉最敏感的光——绿光，从而才能使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后，相干而形成的，故应选B、D.21·cn·jy·com
答案：BD
9.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈现淡紫色,这说明( )
A.增透膜明显增强了红光的透射强度
B.增透膜明显增强了紫光的透射强度
C.增透膜明显增强了绿光的透射强度
D.增透膜明显增强了紫光的反射损失
图13-4-11
思路解析：照相机所成的像，应该尽量接近于人眼看到的情况，人眼对绿光最敏感，所以照相机镜头应该使绿光透射强度大于其他单色光.由此便确定了增透膜的厚度是绿光波长的，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光程差恰好等于绿光的半个波长（发生薄膜干涉），以达到绝大多数能量能通过透镜照到底片上的目的.而其他种类的单色光或多或少被镜头反射，尤其是人眼不敏感的红光和紫光被反射得最多，这样照相机镜头看上去吴淡紫色了.因此，本题选项C正确.2·1·c·n·j·y
答案：C
10.如图13-4-11所示,等腰棱镜的顶角为30°,光线MO垂直于AC边射向棱镜,入射光线MO和折射光线ON的反向延长线夹角为30°,则光在这种玻璃中传播的速度大小为________m/s.2-1-c-n-j-y
思路解析：如图29，过O点作法线由题意可知，α=30°，故棱镜的折射率为
图29
光在这种玻璃中的传播速度=1.732×108 m/s.
答案：1.732×108 m/s
11.为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜.已知增透膜的折射率为1.4,绿光的波长为5 600.为了使其在垂直表面入射的使反射光干涉消失,求所涂的这种增透膜的最小厚度.21·世纪*教育网
解：为了消除绿光的反射，必须使其在增透膜中的两列反射光的路程差正好等于绿光在增透膜中半波长的奇数倍，即薄膜的最小厚度d为，注意λ为透射光在增透膜中的波长.
若绿光在真空中的波长为 λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得
于是有，增透膜的厚度
=1×10-7 m
答案：1×10-7 m
走近高考
12.一个半径较大的透明玻璃球体,截去其下面的一部分,然后将这一部分放到标准的水平面上,现让单色光竖直射向截面,如图13-4-12所示,在反射光中看到的是?( )
图13-4-12
A.平行的明暗相间的干涉条纹 B.环形的明暗相间的干涉条纹
C.只能看到同颜色的平行反射光 D.一片黑暗
思路解析：把球形玻璃体截下的部分的凸面与标准平面接触时，在凸面和平面之间形成空气层，空气层厚度相同的点构成以接触点为圆心的同心圆，当用单色光垂直射向截面时，光分别在空气层的上表面和下表面被反射，这两列光满足干涉加强的点也组成一组同心圆，因此我们看到的干涉条纹是明暗相间的环形条纹.www-2-1-cnjy-com
答案：B
13.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效21*cnjy*com
应最显著的红外线.以λ表示此红外线在薄膜中的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为( )
A. B. C. D.λ
思路解析：红外线最显著的特点之一就是热效应，当光照物体时，一般都伴随着大量的红外线而致热.在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层如氟化镁薄膜（相当于增透膜），当增透膜最小厚度等于红外线在其中传播的波长的时，灯泡发出的红外线射到增透膜后，从增透膜的前后表面反射回来的两束红外线发生干涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果.【来源：21cnj*y.co*m】
答案：B
14.(2004浙江、福建卷)发出白光的细线光源ab,长度为l0,竖直放置,上端a恰好在水面以下,如图13-4-13.现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,若以l1表示红光成的像的长度,l2表示紫光成的像的长度,则( )【出处：21教育名师】
图13-4-13
A.l1＜l2＜l0 B.l1＞l2＞l0 C.l2＞l1＞l0 D.l2＜l1＜l0
思路解析：作出自b点发出一条光线的出射光线，反向延长后与ab的交点在b点的上方.由于蓝光的折射率比红光的折射率大，则蓝光偏折的角度大，则成像较短，故D对.
答案：D
15.图13-4-14所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂膜的丝圈,S是一点燃的酒精灯.往火焰上洒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图13-4-14中的( )
图13-4-14
思路解析：肥皂膜由于重力作用，上薄下厚形成楔形膜，由薄膜干涉出现明暗条纹的条件可知，干涉条纹应该是水平而平行的明暗相间的条纹.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：D
7 光的颜色色散
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1.以下哪些属于薄膜干涉现象( )
A.雨后美丽的彩虹 B.阳光照在肥皂膜上的彩色条纹
C.阳光下水面上的油膜的彩色条纹 D.阳光通过三棱镜后得到的彩色条纹
解析：雨后美丽的彩虹和阳光通过三棱镜后得到的彩色条纹，都是光的色散现象，A、D两项不对;阳光照在肥皂膜上的彩色条纹，阳光下水面上的油膜的彩色条纹，都是光的薄膜干涉，B、C选项正确.21世纪教育网版权所有
答案：BC
2.白光通过三棱镜发生色散，这说明（ ）
A.不同颜色的光在真空中的光速不同
B.在同一介质中红光的折射率比紫光大
C.在同一介质中红光的光速比紫光大
D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光
解析：色散现象表明，棱镜对红光的折射率最小，由n=可知，红光在棱镜中的速度最大，C项正确.
答案：C
3.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（ ）www.21-cn-jy.com
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
解析：形成干涉条纹是有一定条件的，即两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项.2·1·c·n·j·y
答案：B
4.以下关于光的干涉的叙述中，错误的是（ ）
A.在光屏上波峰与波峰相遇处出现亮纹，波谷与波谷相遇处出现暗纹
B.在光屏上距离两个狭缝的路程差是波长的整数倍处出现亮纹
C.在皂液干涉中，在火焰对侧看到亮暗相间的条纹
D.在皂液干涉中，若亮暗相间的条纹互相平行，则此皂液的厚度均匀
解析：光的波峰与波峰相遇处是亮纹，波谷与波谷相遇处也是亮纹，A项错;在皂液干涉中，在反射面一侧看到干涉条纹，C项错;皂液膜的厚度若是均匀的，不会产生干涉，D项错.
答案：ACD
5.等腰三棱镜的顶角是30°，光线垂直于棱镜的一个腰面射入棱镜，从另一面射出时，出射光线偏离原来光线30°角，则该棱镜的折射率为（ ）【出处：21教育名师】
A. B./2 C./3 D.3/2
解析：依题意作图（如右图所示），由题意可知：i=60°,r=30°,由折射定律得n==，A选项正确.21cnjy.com
答案：A
6.如图13-4-9一个小的光源S发出白光，经三棱镜色散.若人沿着折射光线的反方向观察，通过棱镜可以看到（ ）【版权所有：21教育】
图13-4-9
A.白光点
B.光点上部红色，下部紫色
C.光点上部紫色，下部红色
D.看不到光源的像
解析：由于各种单色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，成的像最高，红光的折射率最小，偏折角也最小，成的像最低，故C项正确.21教育名师原创作品
答案：C
7.如图13-4-10所示是用干涉法检测平凸透镜磨制的是否符合要求的装置.A是被检测的平凸透镜，B是具有一定曲率的标准件.若二者完全吻合，则看不到圆环状干涉条纹，若不完全吻合，即二者间有一层空气膜时，则可观察到圆环状干涉条纹.实验时单色光从正上方入射，那么所观察到的圆环状干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加产生的（ ）
图13-4-10
A.平凸透镜的上表面和下表面
B.平凸透镜的上表面和空气膜的上表面
C.空气膜的上表面和下表面
D.标准件的上表面和下表面
解析：这是利用薄膜干涉原理检查平凸透镜磨制的是否符合要求的方法，干涉条纹是空气薄膜C的干涉形成的，即空气薄膜的上表面(A的下表面)和空气薄膜的下表面(B的上表面)的反射光相叠加而发生干涉，C项正确.21·cn·jy·com
答案：C
综合·应用
8.如图13-4-11所示，两束平行的红光和紫光，相距为d,斜射到玻璃砖上.当它们从玻璃砖的下面射出时（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
图13-4-11
A.两条出射光线仍平行，但距离大于d
B.两条出射光线仍平行，但距离小于d
C.两条出射光线仍平行，距离仍为d
D.两条出射光线将不再平行
解析：如右图所示由折射定律可知两条光线出射后仍与入射光线平行，两条出射光线也平行，由于紫光的折射率大于红光的折射率，故β＜α，导致d′＜d，故B项正确.
答案：B
9.如图13-4-12所示，等腰棱镜的顶角为30°，光线MO垂直于AC边射向棱镜，入射光线MO和折射光线ON的反向延长线夹角30°，则光在这种玻璃中传播的速度大小为___________ m/s.21教育网
图13-4-12
解析：如下图所示，过O点作法线由题意可知，α=30°，故棱镜的折射率为
n===.
光在这种玻璃中的传播速度
v== m/s=1.732×108 m/s.
答案：1.732×108
10.（经典回放）如图13-4-13所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯.往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（ ）www-2-1-cnjy-com
图13-4-13
解析：肥皂膜在重力作用下，形成一个上薄下厚的薄膜，入射光在薄膜的前后两个表面反射后，互相干涉，形成水平方向的干涉条纹，D项正确.21·世纪*教育网
答案：D
11.（经典回放）市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为（ ）2-1-c-n-j-y
A.λ B.λ C.λ D.λ
解析：在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜，应使膜的厚度满足产生相消干涉的条件即红外线从前表面和后表面的光产生干涉中的暗条纹从而使热效应大大降低，光程差应满足半波长的奇数倍，膜的厚度最小为λ，B项正确.21*cnjy*com
答案：B
12.(2005广东)如图13-4-14所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（ ）21*cnjy*com
图13-4-14
A.红光的偏折最大，紫光的偏折最小
B.红光的偏折最小，紫光的偏折最大
C.玻璃对红光的折射率比紫光大
D.玻璃中紫光的传播速度比红光大
解析：白光通过玻璃棱镜发生色散现象，从上向下依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红光的偏折最小，紫光的偏折最大，B项正确，玻璃对紫光的折射率大，C项错，由n=可知，紫光的速度最小，D项正确.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：B
8 激光
主动成长
夯基达标
1.关于激光所具有的特点，下列说法中正确的是（ ）
A.激光相干性好 B.激光平行度好 C.激光亮度高 D.激光易色散
思路解析：由于激光可以看作是频率稳定的光，频率决定颜色，即激光可看作是单色，当然不能发生色散，故D错.【来源：21·世纪·教育·网】
答案：ABC
2.以下说法正确的是（ ）
A.光纤通信利用了激光相干性好的特点
B.激光武器利用了激光亮度高的特点
C.激光写、读是利用了激光亮度高的特点
D.激光加工、激光手术和激光武器都利用了激光亮度高的特点
思路解析：利用激光的相干性好进行信息的传递，例如光纤通信；利用激光的平行度好进行精确测量和数据采集；利用激光的高亮度进行激光切割和焊接.21·cn·jy·com
答案：ABD
3.利用激光束来切割各种物质，是利用激光的（ ）
A.相干性好的特点 B.方向性好、平行度高的特点
C.亮度高的特点 D.单色性好的特点
思路解析：由于其亮度高可以切割物质，医学上作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤等.
答案：C
4.以下说法正确的是（ ）
①光的偏振现象说明光是电磁波 ②紫外线是原子外层电子受激发产生的 ③泊松亮斑是一种光的衍射现象 ④原子自发辐射的光是激光【来源：21cnj*y.co*m】
A.① B.②③ C.①②③④ D.①②③
思路解析：光的偏振现象说明光是一种横波，原子自发辐射是自然光.
答案：B
5.激光束从地面竖直往上射向水平放置、镜面朝下的平面镜M，M离地高度h,使镜面绕通过入射点的水平轴转过α角，则反射到地面上的光点水平移动的距离是（ ）
A.htanα B.hsinα C.htan2α D.hsin2α21世纪教育网版权所有
思路解析：根据图35，由几何关系可以看出
图35
tan2α=
s=htan2α
答案：C
6.用激光束测量地球与月球之间的距离，已知从地面激光器发出的激光射向月球后经时间t返回同一地点的激光接收器，则地球与月球之间距离d=____________.
思路解析：激光在真空中以光速传播，则地球与月球之间距离
答案：
7.由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作高速传输信息的载体.要使射到粗细均匀的圆形光导纤维的一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，那么光导纤维所用的材料的折射率至少应是多少呢？
解：假设激光束在光导纤维前端的入射角为θ1,折射角为θ2，折射光线射向侧面时的入射角为θ3，如图36所示.www-2-1-cnjy-com
图36
由折射定律有,由几何关系θ2+θ3=90°,则sinθ2=cosθ3.又由全反射临界角公式得sinθ3=,故cosθ3=.要保证从端面射入的光线都能发生全反射，应有θ1=90°时，射到光导纤维侧壁上的光线也会发生全反射.21·世纪*教育网
故
得.
本题也可利用分析的方法：由图可看出：θ1越大，θ2越大，而θ2+θ3=90°,则θ3越小，射到光纤侧壁上的光越不容易全反射，当θ1等于90°时，此时θ3为临界角，此时θ2=θ3=45°2-1-c-n-j-y
折射率.
答案：
8.利用激光遇到物体发生反射的特点，可以测定物体的有关参量，如图13-8-1甲所示 ，B为固定的激光发生器和接收器于一体的装置，C为一辆在水平地面上做匀速直线运动的小车，现使B对准匀速行驶的小车C，使B每隔固定时间T0发射一激光脉冲，图13-8-1乙所示中幅度大的波形，而B接收的由小车C返回的激光脉冲为图乙所示幅度较小的波形，发射、接收激光脉冲的时间间隔如图乙中所示，T0、T、ΔT均为已知.则根据所给信息判断小车的运动方向为________（填“向左”或“向右”），速度大小为________（光速为c).
图13-8-1
解：（1）若小车不动，发射激光脉冲后到接收返回脉冲的时间应恒定，而从图形看，从发射到接收的时间间隔逐渐增大，故可知小车C速度方向与激光发射的方向一致，故小车向右运动.www.21-cn-jy.com
（2）要求小车的速度，关键是要求出小车通过的某段位移和所用时间，可用运动学中处理追及问题的方法求解，作出运动示意图，如图37所示.21cnjy.com
图37
小车在第一次收到脉冲至第二次收到脉冲时，运动的距离等于第二次与第一次激光单程到达小车时的路程之差.
，如图所示，可知在s这段位移内小车运动的时间t=(T0+)=T0+
故小车的速度大小为
答案：向右
走近高考
9.2001年国家最高科学技术奖授予中科院院士王选，表彰他在激光排版上的重大科技贡献.激光是一种电磁波，某种排版系统中激光频率为4×1014 Hz，则该激光的波长为（ ）
A.0.25 μm B.0.50 μm C.0.75 μm D.1.33×106 m
思路解析：根据公式v=λf可以有
=0.75×10-6 m=0.75 μm.
答案：C
10.激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空.激光火箭利用了激光的（ ）2·1·c·n·j·y
A.单色性好 B.平行度高 C.高能量 D.相干性好
思路解析：由于激光站与卫星相隔距离远，为了减少能量损失，必须使激光具有很好的平行度，同时使用激光的高能量.21*cnjy*com
答案：BC
11.纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.
（1）这是利用了激光的（ ）
A.单色性 B.方向性 C.高能量 D.粒子性
（2）纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1 nm等于（ ）
A.10-8 m B.10-9 m C.10-10 m D.10-12 m
（3）对DNA进行修复，属于（ ）
A.基因突变 B.基因重组 C.基因互换 D.染色体变异
思路解析：（1）激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上做“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或做其他外科手术.21教育网
（2）纳米是长度单位，光的波长经常用纳米作单位，1 nm=10-9 m.
(3)激光对生物DNA修复的实质是生物体基因突变.
答案：（1）C （2）B （3）A
8 激光
更上一层楼
基础·巩固
1.下列说法正确的是（ ）
A.激光可用于测距
B.激光能量十分集中，只可用于加工金属材料
C.外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D.激光可用于全息照相，有独特的特点
答案：ACD
2.激光的主要特点有：（1）______________；（2）______________；（3）______________.
答案：相干性好 平行度好 亮度高
3.光纤通信是利用激光来传递信息，因为它能像无线电波那样进行调制，这是利用了________的特性；激光测距雷达可以测量距离，并且能根据多普勒效应测出目标的运动速度，这是利用了激光的______________特点.21教育网
答案：相干性好 方向性或平行度好
4.下列说法正确的是（ ）
A.两支铅笔靠在一起，自然光从笔缝中通过后就成了偏振光
B.偏振光可以是横波，也可以是纵波
C.因为激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
D.激光可以像刀子一样切除肿瘤
解析：两支普通铅笔靠在一起，中间的缝远远地大于光的波长，因此，光从中通过时不会成为偏振光；光是横波，偏振光也是横波；激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能够发生衍射现象；激光有很多用途，其中包括做手术、切除肿瘤.21世纪教育网版权所有
答案：D
5.根据激光亮度高、能量集中的特点，在医学上可以利用激光（ ）
A.杀菌消毒 B.切除肿瘤
C.透视人体 D.“焊接”剥落的视网膜
解析：利用激光亮度高，能量集中的特点可以在医学上切除肿瘤和“焊接”剥落的视网膜，B、D两项正确.
答案：BD
6.将激光束的宽度聚焦到纳米级（10-9 m）范围内，可修复人体已损坏的器官，参考DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病等彻底根除，这里应用了激光的（ ）www.21-cn-jy.com
A.平行性好的特性 B.单色性好的特性
C.亮度高的特性 D.粒子性好的特性
解析：激光的特性之一就是强度大、亮度高，医学上用的激光刀就是其应用.
答案：AC
7.下列应用激光的事例中错误的是（ ）
A.利用激光进行长距离精确测量
B.利用激光进行通信
C.利用激光进行室内照明
D.利用激光加工坚硬材料
解析：激光的单向性好，不利于室内照明，并且大功率的激光要靠专门的激光器产生，成本太高，且由于激光的能量集中，会对人体产生伤害，因此选项C所述激光的应用是错误的.
答案：C
8.激光发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ，c表示光在真空中的速度，下列说法中正确的是（ ）21cnjy.com
A.该光在真空中的波长为nλ B.该光在真空中的波长为λ/n
C.该光的频率为c/λ D.该光的频率为c/nλ
解析：注意光从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化，对激光也是一样，由于速度变化的原因、波长会相应变化，对同一频率的光它在真空中的波长应大于介质中的波长.
答案：AD
9.应用激光平行性好的特性，可以精确地测量距离.对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到的反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离.若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56 s，则月球到地球的距离大约是________________km.【来源：21·世纪·教育·网】
解析：真空中的光速c=3.0×108m/s，从发射脉冲到收到反射脉冲所用时间t=2.56 s，月球与地球距离为l=ct=×3.0×108×2.56 m=3.84×105 km.【出处：21教育名师】
答案：3.84×105
10.医用激光刀与普通手术刀相比有何优点?
解析：激光刀的应用原理是热作用，它主要包括激光切割和激光气化两方面，前者利用的激光光斑很小，故切割时呈线状气化，而后者使用的光斑比较大，对切割部位（如瘤痣）直接气化.激光刀的优点：21·cn·jy·com
（1）激光刀不与组织直接接触，故不会由它引起细菌感染.
（2）由于激光束只与直接照射的组织起作用，加上手术时间短，对周围正常组织的损伤小.
（3）由于激光的热效应能使血液凝固，对小血管起封闭作用，达到止血的效果，因此可避免切除肿瘤时引起出血而导致肿瘤细胞的扩散.www-2-1-cnjy-com
（4）手术时无锯齿噪声，无振动，并可作各种特殊形态的切口，不足之处主要是皮肤胶原受热损后延迟愈合的时间.【来源：21cnj*y.co*m】
综合·应用
11.下列说法正确的是（ ）
A.如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
B.激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息
C.激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪
D.从本质上说激光是横波
解析：如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略小些.激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传送信息，激光雷达能根据多普勒效应测目标的运动速度，从而对目标进行跟踪，激光是横波.2·1·c·n·j·y
答案：BCD
12.红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每一道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为P，所发射的每个光脉冲持续的时间为Δt，波长为λ，则每个光脉冲中含有的光子数是（ ）21·世纪*教育网
A. B. C. D.
解析：一个光脉冲的能量：E=PΔt.每个光子能量E0=h，所以每个光脉冲中含有的光子数n=.
答案：D
13.准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，用于进行近视眼的治疗，用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短，效果好，无痛苦.关于这个治疗，以下说法中正确的是（ ）【版权所有：21教育】
A.近视眼是物体在眼球中成像在视网膜的前面，使人不能看清物体
B.激光具有高度的方向性，可以在非常小的面积上对眼睛进行光凝手术
C.激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D.激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
解析：激光手术是物理技术用于临床医学的最新的成果.人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体.当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人们不能看清楚物体，这就是近视眼.激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜.
答案：ABD
14.一个氦氖激光器能发出4.74×1014 Hz的红光，求它在真空中的波长为_______________m；进入折射率为的透明介质中，这束激光的波长为___________m，波速为__________m/s.
解析：由波速、波长和频率关系c=λf，在真空中的波长为λ== m=6.33×10-7 m，进入介质中，由n=得λ=== m=4.69×10-7 m.
由n=得v== m/s=2.12×108 m/s.
答案：6.63×10-7 4.69×10-7 2.12×108
15.某脉冲激光器的耗电功率为2×103 W，每秒输出10个光脉冲，每个脉冲持续时间为10-8s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为________________W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为__________________.21教育名师原创作品
解析：由每个脉冲持续时间为10-8 s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为P== W=2×10-7 W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为η==×100%=0.1%.
答案：2×103 0.1%
16.一台激光器，它的功率为P，如果它射出的单色光在空气中的波长为λ，则这束单色光的频率是_________________，它在时间t内辐射的光能为_________________，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为_________________.21*cnjy*com
解析：根据v=λf可得这束单色光的频率为f=c/λ；
激光器在时间t内做的功W=Pt转化为光能；
这束单色光对该介质的折射率n=c/v，设它从该介质射向真空发生全反射的临界角为C，则sinC=1/n=v/c，所以C=arcsin=.
答案：c/λ Pt arcsin（v/c）
17.(2005上海)如图13-8-3所示，一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2 mm的均匀狭缝.将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束.在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线.图(a)为该装置示意图，图(b)为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中Δt1=1.0×10-3 s，Δt2=0.8×10-3 s.2-1-c-n-j-y
图13-8-3
(1)利用图(b)中的数据求1 s时圆盘转动的角速度；
(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向；
(3)求图(b)中第三个激光信号的宽度Δt3.
解析：本题综合考查激光器、传感器、圆周运动的题目.
答案：(1)由图线读得，转盘的转动周期T=0.8 s①
角速度ω== rad/s=7.85 rad/s②
(2)激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动(理由为：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加，因此激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动).21*cnjy*com
(3)设狭缝宽度为d，探测器接收到第i个脉冲时距转轴的距离为r1，第i个脉冲的宽度为Δti，激光器和探测器沿半径的运动速度为v.
Δti=T③
r3-r2=r2-r1=vT④
r2-r1=(-)⑤
r3-r2=(-)⑥
由④⑤⑥式解得：
Δt3== s≈0.67×10-3 s.
