章末綜合檢測（四）光2

章末綜合檢測（四）光一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．我國南宋時(shí)的程大昌在其所著的《演繁露》中敘述道：“凡風(fēng)雨初霽(霽jì，雨后轉(zhuǎn)晴)，或露之未晞(晞xī，干)，其余點(diǎn)綴于草木枝葉之末，日光入之，五色俱足，閃爍不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也。”這段文字記敘的是光的何種現(xiàn)象()A．反射 B．色散C．干涉 D．衍射解析：選B雨過天晴時(shí)，太陽光照在枝葉上的水珠上，白光經(jīng)過水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現(xiàn)象叫做光的色散現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確。2．為了減少光學(xué)元件的反射損失，可在光學(xué)元件表面鍍上一層增透膜，利用薄膜干涉相消來減少反射光。如果照相機(jī)鏡頭所鍍膜對綠光的折射率為n，要使綠光在垂直入射時(shí)反射光完全抵消，最小厚度為d，那么綠光在真空中的波長λ0為()A.eq\f(d,4) B.eq\f(nd,4)C．4d D．4nd解析：選D設(shè)綠光在膜中的波長為λ，則由d＝eq\f(1,4)λ，得λ＝4d，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)，得綠光在真空中的波長為λ0＝nλ＝4nd，故D正確。3.如圖所示，一束單色光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2，在介質(zhì)1、2中的波長分別為λ1、λ2，頻率分別為f1、f2，則()A．λ1<λ2 B．λ1>λ2C．f1<f2 D．f1>f2解析：選B根據(jù)折射定律可知折射率小的介質(zhì)光線與法線的夾角大，因此n1<n2，由n＝eq\f(c,v)，可得v1>v2，因?yàn)楣鈴囊环N介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變，即f1＝f2，根據(jù)v＝λf，可知波長與波速成正比，即λ1>λ2。4.如圖所示，一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑垂直ab面入射，有光線從ab面射出。以O(shè)點(diǎn)為圓心，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過θ角時(shí)，恰好沒有光線從ab面射出，則該玻璃磚的折射率為()A.eq\f(1,sin\f(θ,2)) B.eq\f(1,sinθ)C.eq\f(1,sin2θ) D.eq\f(1,2sinθ)解析：選B由題意，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過θ角時(shí)，恰好沒有光線從ab面射出，說明光線發(fā)生了全反射，此時(shí)的入射角恰好等于臨界角，即有i＝C，而入射角i＝θ，則臨界角C＝θ。由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sinθ)，故B正確。5.如圖所示，兩平行細(xì)激光束a、b射向空氣中足夠大的長方體透明材料的下表面，發(fā)現(xiàn)該材料的上表面只有一處有光線射出，則()A．材料對激光a的折射率大于對激光b的折射率B．激光a的頻率小于激光b的頻率C．兩束激光在材料的上表面發(fā)生了干涉D．有一束激光在材料的上表面發(fā)生了全反射解析：選B因材料的上表面只有一束光線射出，通過材料后激光a的側(cè)移量小于激光b的側(cè)移量，可知材料對激光a的折射率小于對激光b的折射率，激光a的頻率小于激光b的頻率，故A錯(cuò)誤，B正確；兩束激光的頻率不同，則不可能在材料的上表面發(fā)生干涉，故C錯(cuò)誤；兩束激光在材料的上表面的入射角等于在下表面的折射角，根據(jù)光路可逆知，兩束激光在材料的上表面都不會(huì)發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤。6．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出的波長為λ的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)，由S1到O點(diǎn)與由S2到O點(diǎn)，光傳播的時(shí)間差為Δt。玻璃片厚度為10λ，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計(jì)光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是()A．Δt＝eq\f(5λ,c) B．Δt＝eq\f(15λ,2c)C．Δt＝eq\f(10λ,c) D．Δt＝eq\f(15λ,c)解析：選A波長為λ的光在玻璃片中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，通過10λ的距離，光傳播的時(shí)間差Δt＝eq\f(10λn,c)－eq\f(10λ,c)＝eq\f(5λ,c)，選項(xiàng)A正確。7.如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是()A．這是光的干涉現(xiàn)象B．在真空中光束b的波長大于光束c的波長C．玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率D．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度解析：選C光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這是光的色散現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根據(jù)折射定律可知nc＜nb，C正確；由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則光束b在真空中的波長較短，B錯(cuò)誤；根據(jù)v＝eq\f(c,n)知，光束c的折射率小，則光束c在玻璃磚中的傳播速度大，D錯(cuò)誤。8.如圖所示，ABC為等腰棱鏡，OO′是棱鏡的對稱軸，a、b兩束不同頻率的單色光垂直AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點(diǎn)到D點(diǎn)的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn)，下列判斷正確的是()A．在同一介質(zhì)中，a光光速大于b光光速B．若從同一介質(zhì)射入真空，發(fā)生全反射時(shí)a光的臨界角比b光大C．用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置觀察，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距D．在真空中，a光波長大于b光波長解析：選C由題圖知，a光的偏折角大于b光的偏折角，可知a光的折射率大于b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知，在同一介質(zhì)中，a光光速小于b光光速，A錯(cuò)。由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光發(fā)生全反射時(shí)的臨界角小于b光發(fā)生全反射時(shí)的臨界角，B錯(cuò)。a光的頻率大于b光的頻率，由c＝λf分析得知，在真空中，a光波長小于b光波長。由條紋間距表達(dá)式Δx＝eq\f(l,d)λ分析知，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，C對，D錯(cuò)。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9．下列說法正確的是()A．檢驗(yàn)工件平整度的操作中，如圖甲所示，上面為標(biāo)準(zhǔn)件，下面為待檢測工件，通過干涉條紋可推斷：P為凹處，Q為凸處B．圖乙為光線通過小圓板得到的衍射圖樣C．圖丙的原理和光導(dǎo)纖維傳送光信號的原理一樣D．圖丁的原理和照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜的原理一樣解析：選ABC薄膜干涉是等厚干涉，同一條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條紋可知，P處的空氣膜厚度與右邊正常的空氣膜厚度相同，知P處凹陷，同理知，Q處凸起，A對。題圖乙為光線通過小圓板得到的衍射圖樣，若用光照射很小的不透明圓板時(shí)，后面會(huì)出現(xiàn)一亮點(diǎn)，B對。海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象，而光導(dǎo)纖維是利用光的全反射現(xiàn)象，它們的原理相同，C對。立體電影是光的偏振，鏡頭表面涂上增透膜是利用光的干涉，它們的原理不相同，D錯(cuò)。10.一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是()A．此介質(zhì)的折射率等于1.5B．此介質(zhì)的折射率等于eq\r(2)C．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，入射角大于45°時(shí)可發(fā)生全反射現(xiàn)象D．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，入射角小于30°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析：選BC由題圖及折射率定義得，n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，A錯(cuò)，B對；當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝45°，即入射角大于等于45°時(shí)可發(fā)生全反射現(xiàn)象，C對，D錯(cuò)。11．如圖所示，一束自然光通過起偏器照射到光屏上，則圖中光屏上發(fā)亮的有(起偏器上用箭頭表示其透振方向)()解析：選ABD自然光通過偏振片后成為偏振光，當(dāng)偏振光的振動(dòng)方向與偏振片的透振方向平行時(shí)能夠通過，垂直時(shí)不能通過，所以A、B、D正確。12．某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是()A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C．照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D．照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋解析：選ACD由題圖可知，圖乙中間部分是等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，同時(shí)也發(fā)生衍射，故A正確；狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋，故D正確。三、非選擇題(本題共5小題，共60分)13．(6分)某同學(xué)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置俯視圖如圖甲所示。(1)該同學(xué)經(jīng)過初步調(diào)試后，看到了比較模糊的條紋，為了在屏上得到清晰的條紋，以下操作正確的是________(填選項(xiàng)前的字母)。(說明：圖左側(cè)為前方)A．旋轉(zhuǎn)測量頭 B．上下?lián)軇?dòng)金屬撥桿C．左右撥動(dòng)金屬撥桿 D．前后撥動(dòng)金屬撥桿(2)該同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板中心刻線不平行，如圖乙所示，若要使兩者對齊，該同學(xué)應(yīng)________(填選項(xiàng)前的字母)。A．僅左右轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡 B．僅旋轉(zhuǎn)單縫C．僅旋轉(zhuǎn)雙縫 D．僅旋轉(zhuǎn)測量頭解析：(1)為了在屏上得到清晰的條紋，可左右撥動(dòng)金屬撥桿，調(diào)節(jié)單縫和雙縫平行，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。(2)單縫與雙縫相互平行，發(fā)現(xiàn)干涉圖樣里面的亮條紋與分劃板中心刻線不平行，若要使兩者平行，該同學(xué)應(yīng)旋轉(zhuǎn)測量頭，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。答案：(1)C(2)D14．(8分)由于實(shí)驗(yàn)室中矩形玻璃磚的數(shù)量不夠，部分同學(xué)需改用直角三棱鏡做“測量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．如圖所示，先在—張白紙上作相互垂直的直線ab、a′b′作為三棱鏡的兩個(gè)界面，并在直線上標(biāo)出點(diǎn)O；b．標(biāo)出P3、P4的位置；c．將三棱鏡放在白紙上，使短邊跟ab對齊，長邊跟a′b′對齊；d．在長邊a′b′的外側(cè)透過三棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像完全被P2的像擋??；e．在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像；f．過O點(diǎn)作一垂直ab的線段OA，在OA上垂直紙面插兩枚大頭針P1、P2；g．移去三棱鏡和大頭針，連接P3P4交a′b′于O′點(diǎn)，過O′點(diǎn)作與a′b′垂直的直線MN；h．作光路圖，計(jì)算折射率n。(1)正確的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)開_____________；(2)請?jiān)趫D中畫出準(zhǔn)確完整的光路圖；(3)請根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，求出該玻璃的折射率n。解析：(1)利用插針法確定光路，注意有時(shí)擋住的是物體本身，有時(shí)擋住的是物體的像，目的是確定某一入射光線和對應(yīng)的出射光線，以利用折射定律求解折射率。正確的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)閍、f、c、d、e、b、g、h。(2)光路圖如圖所示。(3)由幾何關(guān)系及圖中所給的數(shù)據(jù)，可得玻璃的折射率n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)。答案：(1)a、f、c、d、e、b、g、h(2)光路見解析圖(3)eq\r(2)15．(14分)(1)將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的______(選填“折射”“干涉”或“衍射”)。當(dāng)縫的寬度______(選填“遠(yuǎn)大于”或“接近”)光波的波長時(shí)，這種現(xiàn)象十分明顯。(2)如圖所示，某L形透明材料的折射率n＝2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時(shí)不會(huì)射入空氣，求θ的最大值。解析：(1)光能繞過障礙物或小孔的現(xiàn)象叫作衍射；產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波的波長小或相差不多。(2)光線不射入空氣中，則在AB面發(fā)生全反射，有sinC＝eq\f(1,n)，且C＋θ＝90°，得θ＝60°。答案：(1)衍射接近(2)60°16.(14分)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，與直徑AB垂直的足夠大的光屏CD緊靠住玻璃磚的左側(cè)，OO′與AB垂直。一細(xì)光束沿半徑方向與OO′成θ＝30°角射向O點(diǎn)，光屏CD區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，兩光斑間的距離為(eq\r(3)＋1)R，求：(1)此玻璃的折射率；(2)當(dāng)θ變?yōu)槎啻髸r(shí)，兩光斑恰好變?yōu)橐粋€(gè)。解析：(1)細(xì)光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，設(shè)折射角為β，光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系得：L1＝eq\f(R,tanθ)＝eq\r(3)R根據(jù)題意兩光斑間的距離為(eq\r(3)＋1)R所以L2＝R由幾何關(guān)系知β＝45°根據(jù)折射定律，折射率n＝eq\f(sinβ,sinθ)＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)。(2)若光屏CD上恰好只剩一個(gè)光斑，