《光》单元检测题
一、单选题
1.在双缝干涉实验中，以下说法正确的是( )
A． 双缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况完全相同的光源
B． 若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C． 像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D． 双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
2.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
3.下列叙述正确的是（ ）
A． 光的偏振现象说明光是一种电磁波
B． 波长越长的电磁波传播的速度越快
C． 当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于日光灯产生的电磁波干扰造成的
D． γ射线也是电磁波，且它的波长比可见光长
4.如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中．古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做“海市蜃楼”，也叫蜃景．沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可即，这也是“蜃景”．下列有关蜃景的说法中错误的是( )
A． 海面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B． 沙面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是蜃景，B是景物
D．C是蜃景，D是景物
5.在“测定玻璃的折射率”实验中，如图，AO表示入射光线，“aa’、bb’是平行的界面，NN′是法线，P1、P2是竖直地插在AO上的两枚大头针．在玻璃砖的另一侧M点插大头针P3，使得从P3向玻璃砖的方向看去，P3同时挡住P1、P2的像．为了确定出射光线，还需要在与P3同侧某处插一枚大头针P4，要求P4能同时挡住P3以及P1、P2的像．在图示的L、R、S、Q四个点中，正确的操作是将针P4插在( )
A．Q处 B．L处 C．R处 D．S处
6.关于光的现象，以下说法正确的是( )
A． 雨后出现彩虹属于光的干涉现象
B． 光的偏振现象说明光是一种横波
C． 用透明的标准平面样板检査光学平面的平整程度是利用光的衍射
D． 在单色光的双缝干涉实验中，光屏上出现明暗相间的条纹，中间条纹的宽度大于两侧的宽度
7.空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示．方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下图给出了两棱镜的四种放置方式的示意图．其中能产生图中效果的是( )
A． B． C． D．
8.如图所示，a、b两束单色光以相同的入射角从空气射向某种介质的界面上，进入介质后a光的偏向角θ1大于b光的偏向角θ2，以下判断正确的是( )
A． 介质对两种光的折射率na＞nb
B． 两种光在介质中传播速度va＞vb
C． 两种光在介质中的波长λa＞λb
D． 若以相同的入射角从介质射入空气，则a光的偏向角小于b光的偏向角
9.光学是物理学中一门古老科学，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，在现代生产、生活中有着广泛的应用．下列有关图中应用，说法不正确的是( )
A． 在图甲中，利用光的干涉原理检测物体表面的平整度
B． 在图乙中，内窥镜利用了光的全反射原理
C． 在图丙中，利用光的偏振原理实现电影的3D效果
D． 在图丁中，超声波测速仪利用波的衍射原理测汽车速度
10.2003年3月1日，美军空投传单，向伊军宣传说，美军利用卫星可以将地面情况看得一清二楚，而伊方称，已在首都布满了对空机关炮(《华盛顿邮报》3月2日报道)。试问：在战争爆发时，伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器( )
A． 瞄高些 B． 瞄低些
C． 沿视线直接瞄准 D． 若激光束是红色，而空间站是蓝的，则应瞄高些
11.如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则( )
A．P和P1仍为亮点 B．P为亮点，P1为暗点
C．P为暗点，P1为亮点 D．P、P1均为暗点
12.a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示．用a、b两束光( )
A． 先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横波
B． 先后垂直照射偏振片，转动偏振片时透过的光发生明显变化，由此确定光是纵波
C． 从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a光的反射角比b光的反射角大
D． 从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光也不能进入空气
二、多选题
13. 一束激光通过一棱镜，如图所示光路图中可能正确的是( )
A． B． C． D．
14. 光从介质a射向介质b，如果要在A，b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是( )
A． a是光密介质，b是光疏介质
B． 光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度
C． 光的入射角必须大于或等于临界角
D． 光的入射角必须小于临界角
15. 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
16. 做“双缝干涉测光的波长”实验时，一同学在光屏上隐约看到亮光，根本无法看见明暗相间的条纹，其原因可能是( )
A． 光源的高度不合适
B． 没有放入滤光片
C． 单缝和双缝不平行
D． 单缝和双缝的前后位置放反了
17. 关于立体电影，以下说法正确的是( )
A． 观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛
B． 这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片
C． 戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图像
D． 产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完全相同
三、实验题
18.某同学用如图甲所示实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，相邻两条亮纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头测出，测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数为0.070 mm，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，如图乙所示，此时手轮上的示数为______ mm.已知双缝间距离为d＝0.400 mm，测得双缝到毛玻璃屏的距离为L＝0.600 m，求得相邻亮纹间距离为Δx，写出计算被测量波长的表达式λ＝______，并算出其波长λ＝______ nm.
19.在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）为了取得较好的实验效果，A，必须选用上下表面平行的玻璃砖； B，选择的入射角应尽量小些；C，大头针应垂直地插在纸面上；D，大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些．其中正确的是（ ）
（2）甲同学在画界面时，不小心将两界面aa’和bb’间距画得比玻璃砖宽度大些，如图1所示，则他测得的折射率_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
（3）乙同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图2所示则他只需要测量_______，就可求出玻璃的折射率n=_______．
20.在利用双缝干涉测定光波波长的实验中，将测量头的分划板中心刻度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甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻度线与第6 条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数如图乙所示，已知双缝间距为2.00×10－4m，双缝到屏的距离为0.700 m，
(1)图甲所示示数为________ mm，图乙所示示数为________ mm.
(2)相邻亮纹的间距Δx为________ mm.
(3)计算波长的公式为λ＝________，求得的波长值为________ m.
四、计算题
21.如图所示，△ABC为一直角棱镜，∠A＝30°，AB宽为d，现一宽度等于AB的单色平行光束垂直AB射入棱镜内，在AC面上恰好发生全反射，求：
(1)棱镜的折射率；
(2)由AC面直接反射到AB面或BC面上的光束，在棱镜内部经历的最长时间．(光在真空中的速度为c)
22.一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
答案解析
1.【答案】A
【解析】分光法获得相干光源，所以A正确；白光的干涉条纹是彩色的，不是黑白相间的，B错；像屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹，C错；相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，D错．
2.【答案】D
【解析】当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，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，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的；如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强，减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹．
3.【答案】C
【解析】A，光的偏振现象说明光是一种横波．故A错误．
B，在真空中，各种电磁波的传播速度相同，在介质中不同．故B错误．
C、当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于日光灯产生的电磁波干扰造成的．故C正确．
D、γ射线也是电磁波，且它的波长比可见光小．故D错误．
4.【答案】B
【解析】海面上，下层空气的温度比上层低，则下层空气的密度比上层要大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大，选项A正确．由于人眼认为光线是沿直线传播的，故A是蜃景，B是景物，选项C正确．太阳照到沙面上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小，即上层折射率大，选项B错误；从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影，故C是蜃景，D是景物，选项D正确．
5.【答案】B
【解析】根据玻璃砖的光学特性：出射光线与入射光线平行，作出光路图，如图所示，只有过ML的出射光线与入射光线，故将针P4插在L处．
6.【答案】B
【解析】雨后出现彩虹属于光的折射造成的光的散射，故A错误；只有横波能够发生偏振，故光的偏振现象说明光是一种横波，故B正确；检查光学平面的平整程度是利用了光的薄膜干涉现象，故C错误；在单色光的双缝干涉实验中，光屏上出现明暗相间的条纹，各个条纹是等宽等亮的；光的单缝衍射条纹是中间条纹的宽度大于两侧的宽度，故D错误．
7.【答案】B
【解析】四个选项产生光路效果如下图：
由上图可知B项正确．
8.【答案】A
【解析】
9.【答案】D
【解析】
10.【答案】C
【解析】空间站反射太阳光射向地球，在大气层折射，而激光器发出的光束通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路的可逆性，两者光路相同，因此A，B错，C对，D选项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束折射率大，由折射定律知应瞄低些，才能射中，故D错。
11.【答案】B
【解析】从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹中心．而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮条纹．当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹．综上所述，选项B正确．
12.【答案】D
【解析】由图知，a光的折射角大于b光的折射角，a光的偏折程度较大，由折射率的定义n＝，可知a光的折射率大，光的折射率越大，其频率越大，所以a光的频率较大；两束光的频率不同，不能产生干涉．故A错误．先后垂直照射偏振片，转动偏振片时透过的光发生明显变化，由此确定光是横波，故B错误．根据光的反射定律知：反射角等于入射角，可知，a光的反射角与b光的反射角相等，故C错误．根据临界角公式sinC＝可知，a光的全反射临界角较小，可知，从同一介质以相同方向射向空气，若b光不能进入空气，发生了全反射，则a光一定发生了全反射不能进入空气，故D正确．
13.【答案】AC
【解析】激光是一种单色性非常好的光，故经过三棱镜后不可能分开，A、C项正确．
14.【答案】AC
【解析】
15.【答案】B，D
【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，B正确.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，D正确.
16.【答案】ACD
【解析】
17.【答案】B、D
【解析】放立体电影时有左右两架放影机同时工作，如图所示，在每架放映机前有一块偏振镜子，其偏振方向互相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经银幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振镜的偏振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前面偏振镜的偏振方向一致．这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感，因此B、D选项正确．
18.【答案】4.945 650
【解析】螺旋测微器的固定刻度读数为4.5 mm，可动刻度读数为0.01×44.5＝0.445 mm，所以最终读数为4.945 mm.
根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ得，λ＝Δx，代入数据得，λ＝650 nm.
19.【答案】（1）CD，（2）偏小，（3）
【解析】（1）A，作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行．故A错误．
B，为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好．故B错误．
C，为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上；故C正确．
D，大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些．故D正确．
故选：CD
（2）如图，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．
（3）根据折射定律得，n=，可知需要测量AB，CD的距离．折射率n=．
20.【答案】(1)2.320 13.870 (2)2.310 6.6×10－7
【解析】(1)图甲中固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为0.01×32.0＝0.320 mm，所以最终读数为2.320 mm.
图乙中固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度读数为0.01×37.0＝0.370 mm，所以最终读数为13.870 mm.
(2)相邻两条亮纹间的距离Δx＝mm＝2.310 mm；
(3)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，知λ＝，代入数据得：λ＝6.6×10－7m.
21.【答案】(1) 2 (2)
【解析】(1)由几何关系，入射光束在AC面上的入射角为临界角C＝∠A＝30°
n＝
n＝2
(2)当光束射向B点时，路径最长，时间最长．
根据反射定律，∠DOE＝∠BOE＝30°，则∠OBA＝30°
由△AOD≌△BOD，得BD＝
光束的最长路径：x＝BDtan 30°＋＝
n＝
最长时间t＝
t＝
22.【答案】(1) (2)2.25×108m/s
【解析】题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线．由此可作出符合题意的光路图．在作图或分析计算时还可以由光路可逆原理，认为“由人眼发出的光线”折射后恰好到达筒侧最低点．
根据题中的条件作出光路图如图所示．
(1)由图可知：sinθ2＝，sinθ1＝.
折射率：n＝＝＝＝.
(2)传播速度：v＝＝m/s＝2.25×108m/s.
