易錯點(diǎn)14 光學(xué)（4大陷阱）（學(xué)生版）

易錯點(diǎn)14光學(xué)目錄01易錯陷阱（4大陷阱）02舉一反三【易錯點(diǎn)提醒一】忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律誤【易錯點(diǎn)提醒二】不理解薄膜干涉形成原理【易錯點(diǎn)提醒三】混淆增透膜與增反臘【易錯點(diǎn)提醒四】混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)角03易錯題通關(guān)易錯陷阱1：忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律?！痉治觥拷夤獾恼凵洮F(xiàn)象的題目時，首先應(yīng)做出判斷：光線是從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)，還是光線是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)。其次，如果是從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)中，還有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，應(yīng)再判斷入射角是否大于臨界角，明確有無折射現(xiàn)象。易錯陷阱2：不理解薄膜干涉形成原理，誤認(rèn)為是入射光和折射光疊加形成的【分析】。如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．易錯陷阱3：混淆增透膜與增反膜【分析】：高反膜的原理與增透膜原理相反，它使從膜前后表面反射出來的光疊加增強(qiáng)，使增反膜的厚度為入射光在薄膜中波長的1/2倍，使薄膜前后兩面的反射光的光程差為一個波長，增強(qiáng)反射光強(qiáng)度．易錯陷阱4：混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象【分析】。區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法（1）根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉條紋的寬度相同，而單縫衍射中央亮條紋最寬，兩側(cè)的亮條紋逐漸變窄．（2）根據(jù)條紋的間距區(qū)分：雙縫干涉條紋的間距是相等的，而單縫衍射的條紋越向兩側(cè)條紋間距越窄．（3）根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央亮條紋往兩側(cè)亮度變化很小，而單縫衍射條紋中央亮條紋最亮，兩側(cè)的亮條紋逐漸變暗【易錯點(diǎn)提醒一】忽略全反射現(xiàn)象，肓目套用折射定律誤【例1】一束白光從玻璃里射入稀薄空氣中，已知玻璃的折射率為1.53，則下列說法中正確的是（）A．入射角為30°，由折射定律得光線的折射角19°4′B．入射角為30°，由折射定律得光線的折射角49°54′C．入射角為50°，由折射定律得光線的折射角30°3′D．入射角為50°，光線將發(fā)生全反射，不能進(jìn)入空氣中【變式1-1】（2023·浙江6月卷·T13）在水池底部水平放置三條細(xì)燈帶構(gòu)成的等腰直角三角形發(fā)光體，直角邊的長度為0.9m，水的折射率，細(xì)燈帶到水面的距離，則有光射出的水面形狀（用陰影表示）為（）A. B. C. D.【變式1-2】（2023·湖北卷·T6）如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長度為（）A. B. C. D.【變式1-3】某公園的水池底部有一排等間距的光源（視為點(diǎn)光源），如圖所示，每個光源可以依次發(fā)出紅、黃、藍(lán)三種顏色的光。水池底部水平，水深為h，紅、黃、藍(lán)三種顏色的光在水中的折射率分別為、、，下列說法正確的是（）

A．藍(lán)光在水中的傳播速度最大B．紅光在水中的波長最長C．單個光源發(fā)出的黃光照亮的水面面積為D．相鄰光源的距離只要大于就可以使所有的光色在水面不交疊【易錯點(diǎn)提醒二】不理解薄膜干涉形成原理【例2】如圖是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的？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【變式2-1】（2023·山東卷·T5）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下列說法正確的是（）A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動【變式2-2】如圖是藍(lán)色大閃蝶，在陽光下可以看到其翅膀燦爛閃爍。藍(lán)色大閃蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，這些翅脊有一串類似臺階的結(jié)構(gòu)，光照射翅脊上“臺階結(jié)構(gòu)”的簡化光路如圖所示，若臺階結(jié)構(gòu)上下表面平行，則此現(xiàn)象是（）A．光的衍射 B．光的全反射 C．光的偏振 D．光的干涉【變式2-3】如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板壓在另一個矩形平行玻璃板上，一側(cè)用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的說法中正確的是（

）

A．條紋與邊平行B．乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷C．如果用手用力捏右側(cè)三層，會發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向側(cè)移動D．看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚【易錯點(diǎn)提醒三】混淆增透膜與增反膜【例3】某高層建筑物外墻大量使用的幕墻玻璃，在白天時外面的人看不清室內(nèi)的物體．而室內(nèi)的人卻能較清楚地看到外面的景物，其主要原因是()A．在玻璃的外表面涂有增透膜B．在玻璃外表面涂有高反膜(即對光的反射率遠(yuǎn)大于透射率的物質(zhì))C．在玻璃的外表面涂有大量能吸收光的物質(zhì)D．在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜錯誤解法：A選項正確分析：上述解答錯誤的主要原因是混淆增透膜與增反膜解析：因反射出來的光疊加增強(qiáng)，這樣由能量守知透射光必減弱，在白天室內(nèi)光線本身就弱，所以透射出來的就更少，外面就看不清室內(nèi)的物體，而室外光線很強(qiáng)，所以能透射一部分光線，【變式3-1】．光熱轉(zhuǎn)換是將太陽能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽能熱水器就是一種光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能。如圖所示，真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，這種鍍膜技術(shù)的物理依據(jù)是（）A．光的直線傳播B．光的粒子性C．光的干涉D．光的衍射照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為A.B.C.D.【變式3-3】在光學(xué)儀器中，為了減小在光學(xué)元件表面上的反射損失，可在光學(xué)元件表面鍍上一層增透膜，利用薄膜的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，最小厚度為d，它使綠光在垂直入射時反射光完全抵消，那么綠光在真空中的波長λ為A．d/4 B．nd/4C．4d D．4nd【易錯點(diǎn)提醒四】．混淆干涉、色散和衍射現(xiàn)象【例4】太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色，是薄膜干涉現(xiàn)象；瀑布在陽光下呈現(xiàn)的彩虹以及通過狹縫觀察發(fā)光的日光燈時看到的彩色條紋，這些現(xiàn)象分別屬于：（）A.光的干涉、色散和衍射現(xiàn)象；B.光的干涉、衍射和色散現(xiàn)象；C.光的衍射、色散和干涉現(xiàn)象；D.光的衍射、干涉和色散現(xiàn)象?！咀兪?-1】、（2023·江蘇卷·T6）用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢.倍 B.倍 C.2倍 D.3倍【變式4-2】、22、（2022·山東卷·T10）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，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，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，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，若光從狹縫、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【變式4-3】、1．某同學(xué)用紅光做實(shí)驗(yàn)，拍攝到屏上亮條紋的照片如圖甲、乙所示，則該同學(xué)做的是（

）

A．單縫衍射實(shí)驗(yàn)，甲圖中單縫的寬度小B．單縫衍射實(shí)驗(yàn)，乙圖中單縫的寬度小C．用和甲圖相同裝置做實(shí)驗(yàn)，僅將紅光改為綠光，中央亮紋寬度更大D．用和甲圖相同裝置做實(shí)驗(yàn)，僅將紅光改為白光，屏上出現(xiàn)黑白相間條紋1．（2022·浙江湖州·統(tǒng)考一模）將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放置能觀察到彩色條紋，如圖所示，則（）

A．這是光的衍射現(xiàn)象B．這是光的偏振現(xiàn)象C．這層肥皂膜上薄下厚，側(cè)截面為梯形D．若用黃光照射將看到上疏下密的黃色橫條紋2．（2024·云南大理·云南省下關(guān)第一中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）殲20是我國自主研制的第五代戰(zhàn)斗機(jī)，其優(yōu)秀的性能受到全世界的關(guān)注。殲20光學(xué)著陸系統(tǒng)中用到了雙縫干涉的知識，如圖甲所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋；僅改變一個實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖丙所示。改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是（）

A．增大單縫和雙縫間的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏的距離D．將綠光換為紫光3．（2023·江蘇鎮(zhèn)江·統(tǒng)考三模）如圖所示，某種光盤利用“凹槽”、“平面”記錄信息，激光照射到“凹槽”會產(chǎn)生極小反射光強(qiáng)，下列說法正確的是（）

A．“凹槽”產(chǎn)生極小光強(qiáng)是由于衍射現(xiàn)象形成B．“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同C．激光在介質(zhì)中的波長可能為“凹槽”深度的3倍D．“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同4．（2023·全國·二模）如圖所示，一細(xì)束白光通過三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中、、三種色光，并同時做如下實(shí)驗(yàn)：①讓這三種單色光分別通過同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置在光屏上產(chǎn)生干涉條紋（雙縫間距和縫屏間距均不變）；②讓這三種單色光分別照射到某金屬板表面，觀察與金屬板連接的靜電計指針是否轉(zhuǎn)動；下列說法中不正確的是（）

A．在棱鏡中光的速度最大B．如果減小白光在左側(cè)面的入射角，最先消失的是光C．種色光形成的干涉條紋間距最大D．若光能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，光一定不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)5．（2023·山東·統(tǒng)考二模）在一塊平板玻璃上放置一如圖所示的薄透鏡，在兩者之間形成空氣膜，現(xiàn)讓單色光豎直射向薄透鏡，在薄透鏡上方向下觀察，觀察到的現(xiàn)象是（）

A．只能看到同顏色的平行反射光B．平行、等間距的明暗相間的直干涉條紋C．同心、內(nèi)密外疏的明暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋D．若薄透鏡的高度h不變僅增大半徑R，則相鄰條紋的間距變大6．（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級中學(xué)校聯(lián)考三模）單縫衍射圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫到屏的距離的關(guān)系和雙縫干涉的條紋寬度關(guān)系類似；利用單縫衍射實(shí)驗(yàn)可以測量金屬的線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所示，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直狹縫，激光通過狹縫在光屏上形成衍射圖樣，在激光波長已知的情況下，通過測量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及變化，進(jìn)而計算出金屬的線膨脹系數(shù)。（）

A．激光波長越短，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，中央亮條紋寬度越寬B．相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋寬度越窄C．相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大D．狹縫到光屏距離越大，其他實(shí)驗(yàn)條件相同，測得的線膨脹系數(shù)越大7．（2023·河北秦皇島·青龍滿族自治縣第一中學(xué)校聯(lián)考三模）透明半圓柱體的橫截面為圓心為O、半徑為R的半圓，如圖所示。用紅色激光垂直直徑MN方向照射半圓柱體，入射點(diǎn)從O點(diǎn)右移至右側(cè)半徑中點(diǎn)A時，從上方弧面B點(diǎn)出射的光線恰好消失；入射激光繞A點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)至角（未知）時，從上方弧面出射的光線恰好與在A點(diǎn)的入射光線平行。已知真空中的光速為c，半圓柱體周圍可視為真空，則（）

A．該半圓柱體的折射率為B．從A點(diǎn)垂直入射的光線在半圓柱體內(nèi)的傳播時間為C．從A點(diǎn)以角入射時，上方弧面的出射光線一定過O點(diǎn)正上方的P點(diǎn)D．從A點(diǎn)以角入射時，在柱體內(nèi)的折射角（未畫出）的正弦值為8．（2024·浙江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）某半徑為r的類地行星表面有一單色點(diǎn)光源P，其發(fā)出的各方向的光經(jīng)過厚度為、折射率為n=2的均勻行星大氣層（圖中陰影部分）射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如圖所示，設(shè)此截面內(nèi)一衛(wèi)星探測器在半徑為2r的軌道上繞行星做勻速圓周運(yùn)動，忽略行星表面對光的反射，則（）

A．大氣外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長為B．衛(wèi)星探測器運(yùn)行時，任意時刻只能在軌道上某部分觀測到光，這部分軌道弧長為C．若該行星沒有大氣層，則衛(wèi)星探測器運(yùn)行時，在軌道上能觀測到光軌道弧長與有大氣層時的光軌道弧長相同D．若探測器公轉(zhuǎn)方向和行星自轉(zhuǎn)的方向相同，探測器接收到光的頻率一定大于光源發(fā)出的頻率9．（2023·廣東珠海·珠海市第一中學(xué)?？既＃┰谡凵渎蕿榈囊后w內(nèi)部有一點(diǎn)光源S，點(diǎn)光源可以向各個方向移動。某時刻，在液面上觀察到半徑為R＝0.2m的圓形光斑。現(xiàn)讓點(diǎn)光源S向某個方向勻速移動，發(fā)現(xiàn)光斑最右側(cè)邊沿B位置不動，最左側(cè)邊沿D向左側(cè)移動，經(jīng)過2s，有東西側(cè)邊沿D向左移動了，側(cè)面圖如圖所示，則點(diǎn)光源S的移動速度方向和大小（）

A．水平向左 B．水平向右 C．v＝1m/s D．m/s10．（2024·浙江·模擬預(yù)測）如圖甲所示是玻璃半圓柱體的橫截面，一束紅光從真空沿半圓柱體的徑向射入，并與底面上過O點(diǎn)的法線成角。CD為足夠大的光學(xué)傳感器，可以探測反射光的強(qiáng)度。從AB面反射出的光強(qiáng)隨變化情況如圖乙所示，則（）

A．半圓柱體相對該紅光的折射率為B．θ減小到0°時光將全部從AB界面透射出去C．θ減小時反射光線和折射光線夾角隨之減小D．改用紫光入射時CD上反射強(qiáng)度最大值對應(yīng)的11．（2022·浙江·舟山中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，一半徑為的玻璃半球，點(diǎn)是半球的球心，虛線表示光軸（過球心與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.5。現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線）。則以下說法錯誤的是（

）

A．該光在玻璃中的傳播速度是B．該光在玻璃半球面處的全反射臨界角正弦值為C．從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值為D．距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到點(diǎn)的距離為12、（2023·江蘇卷·T5）地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖