上海市大境中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：光的波动性 章末综合复习测评（含解析）

光的波动性
1．下列说法正确的是 ．
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
2．某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为， c为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是 （ ）
A． B． C． D．
3．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）．则一下说法中正确的是（ ）
A．a光的频率比b光大
B．水对a光的折射率比b光大
C．a光在水中的传播速度比b光大
D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
4．如图所示为一内侧面与外侧面平行、中间部分为空气的三棱镜．将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行于底边的方向入射到面上，光从面射出，在图示出射光线中（光线②平行于边）正确的是
A．只能是① B．只能是②
C．只能是 ③ D．①②③都有可能
5．如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知( )
A．光是从真空射入介质的
B．介质的折射率为
C．介质的折射率为
D．反射光线与折射光线的夹角为60°
6．如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC=β，从点光源S发出的一细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC面成角时，其折射光在镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束a是黄光，则光束b可能是
A．红光 B．蓝光
C．绿光 D．紫光
8．下列有关光现象的说法正确的是 。
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B．光导纤维丝内芯的折射率比外套的折射率大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C．白光穿过玻璃砖，各单色光在玻璃砖中速度不相等，红光速度最大，紫光速度最小
D．露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的
E. 全息照相技术是应用了光的衍射。
9．从物理学角度看，彩虹是太阳光经过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是两束不同频率的单色光，则两束光
A．在雨滴中传播时，a光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，a光侧移量大
C．以相同的入射角从水中射向空气，在空气中只有一种色光时，一定是b光
D．用同一装置做双缝干涉实验，a光干涉条纹间距较大
10．在杨氏干涉实验中，用不同光照射双缝，下列叙述正确的是(??? )
A．红光照射时，屏上呈现明暗相同条纹，中央为红色亮条纹；
B．绿光照射时，条纹间距比红光条纹间距小；
C．白光照射时，屏上均为彩色条纹；
D．白光照射时，屏上出现黑白相间的条纹
11．下列说法正确的是（　　）
A．光具有波粒二象性 B．光在同一种介质中沿直线传播
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射 D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光
E.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
12．如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b．下列判断正确的是
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在玻璃砖中，a光的波长大于b光的波长
C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．逐渐增大入射角，a光将比b光先发生全反射
13．如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和为直线AO与的交点在直线OA上竖直地插上、两枚大头针．
该同学接下来要完成的必要步骤有______
A．插上大头针，使仅挡住的像
B．插上大头针，使挡住的像和的像
C．插上大头针，使仅挡住
D．插上大头针，使挡住和、的像
过、作直线交于，过O作垂直于的直线，连接测量图中角和的大小则玻璃砖的折射率 ______ ．
如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些， 移到图中虚线位置，而在做光路图时不变，则所测得的折射率将 ? ______?填偏大，偏小或不变
若所使用的玻璃砖的与不平行，其他操作无误，则所测得的折射率将? _____填偏大，偏小或不变
14．利用下图装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时，有下面几种说法其中正确的是（　　）
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．将滤光片由紫色的换成红色的，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．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致波长测量值偏小
E.去掉滤光片后，干涉现象消失
15．如图，某种透明材料做成的三棱镜ABC，其截面为等腰直角三角形，已知BC的边长为a，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、AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后全部直接到达BC面。某同学用遮光板挡住AC，发现光从BD间射出（D未在BC边标出），已知该材料对此平行光束的折射率。
①求单色平行光束到达BC边的范围BD的长度；
②拿掉遮光板，这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分不成两部分？（结果可以保留根式）
16．有一四分之一玻璃球，左侧面镀银，光源A在其通过圆心的水平底边BD上（D为球心），如图所示.从光源A发出的一束细光射到球面E上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光经过折射进入玻璃球内，经左侧镀银面反射恰能沿原路返回，若球面半径为，玻璃折射率为，求：
①光射到球面E上的入射角
②光源A与球心D之间的距离
17．如图所示，单色平行光束入射到半圆形坡璃传与空气的界面，入射角θ大小未知，玻璃砖对该单色光的折射率n=，不考虑圆弧而上的反射光线，求∶
(1)玻璃砖有光线射出部分圆弧所对应的圆心角；
(2)若，求从圆弧面射出的光线在玻璃砖中运动的最长时间与最短时间的比值。
18．在水面上P点正下方有两个点光源a、b，a、b分别发出红光和绿光，它们对水的折射率分别为n1和n2。结果发现在水面上只形成了一个半径为R的蓝色圆形区域，显然这是红光和绿光复合而成的。求：
(i)a、b点的高度差是多少?
(ii)若点光源a到P的距离加倍，圆圈边缘为什么颜色?圆图面积变化多少?
参考答案
1．C
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波，故A错误；雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的干射现象，故B错误；激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，根据公式： ，可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大而绿光间距小，故D错误。所以C正确，ABD错误。
2．B
【解析】
试题分析：根据全反射定律可得，根据折射率与传播速度公式，两式联立可得，故B正确，ACD错误
故选B
考点：考查了全反射，折射率公式
点评：关键是知道公式和
3．C
【解析】
试题分析：由图乙可知a光发生全反射的临界角大，由可知a光的折射率小，即频率小，波长长，故选项AB错误；由可知选项C正确；由可知选项D错误．
考点：全发射；单色光的特点．
4．B
【解析】
由几何光路图，穿过平行玻璃砖后光线与入射光线平行，但光会发生测移，B对；ACD错误
5．C
【解析】
【详解】
A.光线的入射角为30°，折射角为60°，知光线有介质进入真空，故A错误；
BC.根据折射定律得，故B错误，C正确；
D.反射角等于入射角，则反射镜与界面的夹角为60°，则反射光线与折射光线的夹角为90°，故D错误。
6．A
【解析】作出光路图，依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合，则光在AC面的入射角为，由几何关系可知折射角为，根据折射定律，A正确．
【点睛】由题意可知从AC面出射的光线与入射光线SO恰好重合，因此根据光路可逆可知SO的折射光线是垂直于BC的，然后根据折射定律即可求解折射率；解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解．
7．A
【解析】
【详解】
从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，所以第二次折射时折射光线与最初的入射光线平行。由于折射率不同，由图知，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a的频率大于b的频率，给出的各色光中频率小于黄光的只有红光
A. 红光，与结论相符，故A符合题意
B. 蓝光，与结论不相符，故B不符合题意
C. 绿光 ，与结论不相符，故C不符合题意
D. 紫光，与结论不相符，故D不符合题意
8．BCD
【解析】
【详解】
A.光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉，不同色光干涉条纹的间距不同，从而形成彩色花纹，所以这是光的干涉现象，故A错误；
B.光导纤维是利用光的全反射现象制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B正确；
C.玻璃对不同的色光的折射率不同，红色光的折射率最小，紫色光的折射率最大，由可知在玻璃中红光速度最大，紫光速度最小。故C正确；
D.露珠的晶莹透亮现象，是由于光的全反射形成的。故D正确；
E. 全息照相技术利用光的干涉，而激光相干性好，平行度好、可以成为全息照相的光源，故E错误。
9．BC
【解析】
【详解】
由光路图分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式?得知，b光的折射率较小，频率较小，波长较长。
A. b光的折射率较小，由公式得知，在雨滴中传播，a光的传播速度一定小于b光，故A错误；
B.b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量小，a光侧移量大。故B正确；
C.b光的折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射，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b光。故C正确。
D.b光的折射率较小，频率较小，波长较长，再根据干涉条纹间距公式，那么a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故D错误。
10．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A. 根据双缝干涉规律可知，红光照射时，屏上呈现明暗相同条纹，中央为红色亮条纹，故A正确；
B. 根据△x＝λ得，狭缝间的距离和狭缝到屏的距离都不变，红光的波长比紫光的波长大，所以绿光照射时，条纹间距比红光条纹间距小，故B正确；
CD. 白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，频率不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹．但正中央会出现白色条纹，故CD错误．
11．ACD
【解析】
【详解】
A．光具有波粒二象性，选项A正确；
B．光在同一种均匀介质中沿直线传播，选项B错误；
C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射，选项C正确；
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，根据，因绿光的波长大于蓝光，则形成的干涉条纹间距较大的是绿光，选项D正确；
E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E错误；
故选ACD。
12．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A. 因为玻璃对b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，故A项与题意相符；
BC.由公式可知，在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度，再根据
所以
所以在玻璃砖中，a光的波长大于b光的波长，故BC项与题意相符；
D.由于玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，根据可知，b光的临界角小于a光的临界角，所以逐渐增大入射角，b光将比a光先发生全反射，故D项与题意不相符．
13．BD； 偏大； 不变
【解析】
（1）确定大头针的位置的方法是插上大头针，使挡住、的像确定大头针的位置的方法是插上大头针，使挡住和、的像，AC错误BD正确．
（2）如图，光线在面的折射角为，折射角为，则根据折射定律得：玻璃砖的折射率；
（3）如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，移到图中虚线位置，而在做光路图时不变，作出光路图：红线表示作图时所用的光路，黑线表示实际的光路，可见，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公式可知，所测得的折射率将偏大．
（4）测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关．所以若所使用的玻璃砖的边与不平行（如图所示），其它操作无误，则所测得的折射率将不变．
14．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，故A正确；
B．将滤光片由紫色的换成红色的，光的波长变长，根据干涉条纹间距公式知，干涉条纹间距变宽，故B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，不影响屏到双峰间的距离L，所以干涉条纹间距不变，故C错误；
D．把5个条纹间距数成6个，则减小，根据可知，将导致波长测量值偏小，故D正确；
E. 去掉滤光片，将出现彩色的干涉条纹，故E错误。
故选ABD。
15．①②
【解析】
【详解】
光路如图所示：
①由题意可知，遮光板挡住AC，单色平行光東经AB面折射后射到BC之间的BD这些光线在三棱镜中是平行的，设光线进入AB面时的入射角为和折射角为，由几何关系可得：
=
折射率，得
即
由几何关系有
②如图O1为BC的中点，从BC射出的光线与AO1的延长线交于O2，根据对称性光斑分不成两部分。由几何关系有：
得
则有
16．①；②3m。
【解析】
【详解】
①由题意可知折射光线与镜时垂直，其光路图如图所示.则有
由折射定律可得
解得入射角
折射角
②在直角三角形EFD中：
由几何关系可得为等腰三角形，所以
17．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)入射光线经界面折射后的折射光线也是平行光线，圆弧面上有光线射出的区域的边界光线在该界面上的入射角为临界角，由几何关系得
解得
则有光线射出部分圆弧所对应的圆心角为
(2)由折射定律得
解得
光线从圆心正上方射出玻璃砖时，其在玻璃砖中的位移最大，则有
解得
由几何关系得
解得
根据可得从圆弧面射出的光线在玻璃砖中运动的最长时间与最短时间的比值
18．(1)；(2)边缘为红色，面积增加
【解析】
【分析】
a、b光发生全反射，根据临界角表达式，结合几何关系求解a、b点的高度差；根据红光的临界角不变，则红光射向水面发生全反射后光的方向不变，深度加倍，边缘为红色，半径加倍，由此解得增加的面积.
【详解】
（1）根据圆圈都是蓝色可知，a、b光发生全反射时射出水的最大半径均为R，由光的色散可知n1小于n2，设a、b光的临界角为C1和C2，则有：；
由数学知识可知a、b到P的距离分别为 ，
则ab的高度差h=h2-h1，解得
（2）根据红光的临界角不变，则红光射向水面发生全反射后光的方向不变，深度加倍，边缘为红色，半径加倍，水面上发光半径变为2R，面积增加
【点睛】
解答几何光学问题,关键是画出规范的光路图,结合光的折射定律和全反射的公式,结合几何关系求解.