2025版《新亮劍》高中物理：第十四章 光學(xué)含答案

2025版《新亮劍》高中物理：第十四章光學(xué)第十四章光學(xué)核心素養(yǎng)考點(diǎn)內(nèi)容高考真題備考建議物理觀念光的折射、全反射、折射率、色散、光的干涉、衍射2023全國(guó)甲T34(1)(光的折射)2023全國(guó)乙T34(2)(光的折射)2022全國(guó)甲T34(2)(光的折射、全反射)2022全國(guó)乙T34(2)(光的折射、全反射)2023湖北T6(光的折射)2023湖南T7(光的全反射)2023江蘇T5(光的折射)2023海南T14(實(shí)驗(yàn):測(cè)量玻璃的折射率)2023浙江1月選考T13(光的折射)2023浙江6月選考T13(光的全反射)2023山東T16(光的折射、全反射)2022廣東T16(2)(光的折射、全反射)2022湖南T16(2)(全反射)2022湖北T14(光的折射)2022遼寧T5(全反射)2022河北T16(2)(折射率)2022浙江6月選考T4(光的干涉)2022山東T10(光的干涉和衍射)1.該部分內(nèi)容主要以幾何光學(xué)為主,以光的折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象為主要命題點(diǎn),需要理解光的干涉、衍射、偏振等;對(duì)于本部分的實(shí)驗(yàn),要注意對(duì)其原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析等的理解。2.高考中本章內(nèi)容的題型既有選擇題,又有計(jì)算題。考查的具體內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:①光的折射和全反射綜合問題;②物理光學(xué)和多普勒效應(yīng)等與實(shí)際生活和科技前沿的結(jié)合科學(xué)思維全反射的應(yīng)用,折射定律的應(yīng)用,玻璃磚、棱鏡、薄膜干涉模型的應(yīng)用科學(xué)探究測(cè)折射率、用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任光纖技術(shù)、激光技術(shù)等在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用第1講光的折射全反射對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P316考點(diǎn)一折射定律折射率1.折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生①的現(xiàn)象,如圖所示(以光從空氣射入水中為例)。

2.折射定律(1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在②內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的③;入射角的正弦與折射角的正弦成④。

(2)表達(dá)式:sinθ13.折射率(1)折射率是衡量材料光學(xué)性能的重要指標(biāo)。(2)定義式:n=sinθ(3)計(jì)算式:n=cv,因?yàn)関<c,所以任何介質(zhì)的折射率都⑤1答案①改變②同一平面③兩側(cè)④正比⑤大于角度1折射定律與折射率(2024屆岳陽二模)在河中用魚叉捕魚時(shí),漁民們都知道不能直接朝看到魚的方向擲出魚叉。若圖中漁民在(其眼睛)距河面1.8m處看到視線與水面成37°的方向有一條魚,魚在水深為1.6m的河底,水的折射率為43,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求魚距離漁民的實(shí)際水平距離。(2)假設(shè)魚叉擲出后做直線運(yùn)動(dòng),為使魚叉命中目標(biāo),他應(yīng)該瞄準(zhǔn)與水面成α角的方向擲出魚叉,求tanα。答案(1)3.6m(2)17解析(1)光路如圖所示根據(jù)i=90°-θ=53°n=sin解得r=37°根據(jù)幾何關(guān)系可得OD=DEtani=2.4m、AB=OBtanr=1.2m則魚與漁民的實(shí)際水平距離xAC=AB+OD=3.6m。(2)因?yàn)镃E=CD+DE=3.4m則tanα=CEAC=17角度2三種玻璃磚的光路特點(diǎn)平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制類別平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形橫截面是圓對(duì)光線的作用通過上下表面平行的玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過圓心和入射點(diǎn)的直線,光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向改變光的傳播方向利用平行玻璃磚可對(duì)光路進(jìn)行控制,如圖所示,一塊兩面平行的玻璃磚平放在紙面上,將它的前、后兩個(gè)邊界cd、ab記錄在紙面上。若單色光沿紙面從真空中以入射角i=60°從ab表面的O點(diǎn)射入,已知玻璃磚的折射率為3、厚度d=3cm,則出射光線與入射光線的距離為()。A.12cm B.32C.1cm D.6-2答案C解析依題意作出光路,如圖所示,根據(jù)折射定律有n=sinisinr=sin60°sinr=3,解得r=30°。由光路可逆可知,出射光線與玻璃磚cd表面的夾角為30°,又BC=dtanr,CD=dtani,則x=(CD-BC)sin30°(2024屆韶關(guān)一模)如圖所示,半圓形玻璃磚半徑為R,直徑AB與熒光屏MN(足夠大)平行且相距為2R。頻率相同的兩束平行光a、b均以53°角同時(shí)射入玻璃磚,a光從圓心O入射,恰好從半圓弧的三等分點(diǎn)D射出,b光從半圓弧的中點(diǎn)C射出。不考慮光在半圓弧上的反射,sin53°=0.8,求:(1)玻璃磚的折射率。(2)熒光屏上兩光點(diǎn)之間的距離。(結(jié)果可用根號(hào)表示)答案(1)1.6(2)4-23解析(1)根據(jù)題設(shè)條件作出光路圖,如圖所示,研究a光,入射角θ1=53°折射角θ2=30°根據(jù)折射定律可得n=sinθ1sinθ2(2)根據(jù)光路圖可知,a、b兩束光打到熒光屏上的點(diǎn)P1、P2的距離d=P1P2=Rtan53°-2Rtan30°=4-233規(guī)范求解光的折射問題的步驟:(1)依據(jù)題意準(zhǔn)確作出光路圖,注意作準(zhǔn)法線。(2)利用數(shù)學(xué)知識(shí)找到入射角和折射角。(3)利用折射定律列方程。角度3折射中的色散1.光的色散(1)現(xiàn)象:一束白光通過三棱鏡后在屏上會(huì)形成彩色光帶。(2)成因:棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同,對(duì)紅光的折射率最小,紅光通過棱鏡后的偏折程度最小,對(duì)紫光的折射率最大,紫光通過棱鏡后的偏折程度最大,從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。2.各種色光的比較分析顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率n小→大同一介質(zhì)中的速度v大→小同一介質(zhì)中的波長(zhǎng)λ長(zhǎng)→短通過同一棱鏡的偏折角θ小→大同一介質(zhì)中的臨界角C大→小同一裝置的雙縫干涉條紋間距Δx大→小(2023菏澤一模)如圖所示,一用透明材料做成的中心是空腔的球,其中空心部分半徑與球的半徑之比為1∶2,若有紅光、綠光、紫光組成的細(xì)光束以i=45°的入射角射入球中,其中b光線為綠光,其折射光線剛好與內(nèi)壁相切,則下列說法正確的是()。A.a光線是紅光B.該透明材料對(duì)綠光的折射率為2C.c光在該透明材料中傳播速度最小D.增大入射角i,b光線在空腔外表面可能發(fā)生全反射答案B解析紫光的頻率大于綠光的頻率,大于紅光的頻率,可知紫光的折射率大于綠光的折射率,大于紅光的折射率,根據(jù)折射定律n=sinisinr,結(jié)合題圖可知a光的折射率最大,c光的折射率最小,則a光線是紫光,A項(xiàng)錯(cuò)誤;如圖所示,根據(jù)幾何知識(shí)可知,b光線折射角的正弦值sinθ=12,根據(jù)折射定律可得該透明材料對(duì)綠光的折射率n=sinisinθ=2,B項(xiàng)正確;根據(jù)v=cn,結(jié)合A項(xiàng)分析可知c光在該透明材料中傳播速度最大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知,b光線從材料中射入空氣中,入射角等于其射進(jìn)時(shí)的折射角,這個(gè)角度理論上最大為45°,即光線從空氣中的入射角為90°,而45°恰好等于全反射臨界角,考點(diǎn)二全反射1.定義:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí),折射光線將全部消失,只剩下反射光線的現(xiàn)象。2.條件(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。(2)入射角①臨界角。

3.臨界角(1)定義:折射角等于②時(shí)的入射角。

(2)公式:sinC=1n。若光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣中時(shí),發(fā)生全反射的臨界角為C,由n=sinθ1sinθ2,(3)大小:介質(zhì)的折射率n越大,發(fā)生全反射的臨界角C③。

答案①大于或等于②90°③越小如圖,當(dāng)入射角增大時(shí),反射角和折射角如何變化?要發(fā)生全反射,應(yīng)滿足什么條件?臨界角的大小是多少?答案反射角和折射角隨入射角增大而增大。發(fā)生全反射的條件:光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì),入射角大于臨界角。全反射臨界角滿足sinC=1n角度1全反射的條件(2023年湖南卷)(多選)一位潛水愛好者在水下活動(dòng)時(shí),利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號(hào),設(shè)激光光束與水面的夾角為α,如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時(shí),岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束,下列說法正確的是()。A.水的折射率為1B.水的折射率為1C.當(dāng)他以α=60°向水面發(fā)射激光時(shí),岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D.當(dāng)他以α=60°向水面發(fā)射激光時(shí),岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°答案BC解析他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時(shí),岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束,則說明α=41°時(shí)激光恰好發(fā)生全反射,則sin(90°-41°)=1n,即n=1sin49°,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;當(dāng)他以α=60°向水面發(fā)射激光時(shí),入射角i=30°,則根據(jù)折射定律有n=sinrsini,折射角r大于30°,則岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°,角度2光導(dǎo)纖維(2024屆湖南二模)某種新型光導(dǎo)纖維材料的一小段如圖所示,材料呈圓柱狀,半徑為l,長(zhǎng)度為33l,將一束光從底部中心P點(diǎn)以入射角θ射入,已知光在真空中的速度為c。(1)若已知這種材料的折射率為3,入射角θ=60°,求光線穿過這段材料所需的時(shí)間。(2)這種材料的優(yōu)勢(shì)是無論入射角θ為多少,材料側(cè)面始終不會(huì)有光線射出,求材料的折射率的最小值。答案(1)63lc(解析(1)如圖甲所示由折射定律可得n1=sin解得α1=30°因sin(90°-α1)=32>13根據(jù)幾何關(guān)系可知,光在圓柱體中的路程s=6l又n=c傳播時(shí)間t=s解得t=63(2)如圖乙所示,若將θ逐漸增大,圖中α也將不斷增大,而光線在側(cè)面的入射角i將不斷減小。當(dāng)θ趨近于90°時(shí),由折射定律及全反射可知,圖中α將趨于臨界角C,而此時(shí)光線射到側(cè)面處時(shí)的入射角i將達(dá)到最小,若此時(shí)光線剛好發(fā)生全反射,則所有到達(dá)側(cè)面的光線將全部發(fā)生全反射,不會(huì)從側(cè)面射出。因此可得sini≥sinC而i+C=90°sinC=1聯(lián)合解得折射率的最小值n=2。光的折射與光的全反射綜合問題1.求解全反射問題的四點(diǎn)提醒(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的。同一種介質(zhì),相對(duì)于其他不同的介質(zhì),可能是光密介質(zhì),也可能是光疏介質(zhì)。(2)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),則無論入射角多大,都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)在全反射現(xiàn)象中,遵循光的反射定律,光路均是可逆的。(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí),往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象,但在全反射現(xiàn)象中,只發(fā)生反射,不發(fā)生折射。2.全反射問題的一般解題思路(1)確定光是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sinC=1n(3)根據(jù)題設(shè)條件,判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射,畫出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖。(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算,解決問題。3.全反射現(xiàn)象中光的傳播時(shí)間的求解要領(lǐng)(1)準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的臨界光線是解題的關(guān)鍵。(2)全反射現(xiàn)象中,光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化,即v=cn(3)全反射現(xiàn)象中,光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。(4)利用t=lv角度1光在三棱鏡中的折射和全反射問題(2024屆惠州三模)如圖所示,三角形ABC為三棱鏡的橫截面,一細(xì)束單色光從ABC的側(cè)面AC上中點(diǎn)D點(diǎn)入射,改變?nèi)肷浣莍,當(dāng)AC側(cè)面的折射光線與BC邊平行時(shí),恰好沒有光線從AB側(cè)面邊射出棱鏡,已知AC=BC=9cm,且∠ABC=53°,sin53°=0.8,空氣中的光速c=3×108m/s。(1)求該棱鏡對(duì)該單色光的折射率。(2)當(dāng)AC側(cè)面的折射光線與BC邊平行時(shí),求該單色光從D點(diǎn)入射到第一次從棱鏡中射出傳播的時(shí)間。答案(1)53(2)5×10-10解析(1)當(dāng)AC側(cè)面的折射光線與BC邊平行時(shí),恰好沒有光線從AB側(cè)面邊射出棱鏡光路圖如圖甲所示有幾何關(guān)系可知,全反射臨界角C=37°,由折射率可知n=1sinC=(2)光路圖如圖乙所示由幾何關(guān)系知EF∥AC,則F為BC邊中點(diǎn)光在棱鏡中的位移L=DE+EF=12BC+12AC=0.09其中n=cv,光傳播的時(shí)間t=解得t=5×10-10s。角度2光在平行玻璃磚中的折射和全反射問題(2024屆南通一模)為測(cè)量雙層玻璃中間真空層的厚度,用激光筆使單色光從空氣以入射角θ射入玻璃,部分光線如圖所示。測(cè)得玻璃表面兩出射點(diǎn)B、C與入射點(diǎn)A的距離分別為x1和x2。已知玻璃的折射率為n,光在真空中的速度為c。求:(1)真空層的厚度d。(2)光從A傳播到B的時(shí)間t。答案(1)x2-x12tan解析(1)光路圖如圖所示,設(shè)真空層的厚度為d,由光路圖可知,AC比AB多了光線在真空層傳播的部分,由幾何關(guān)系得x2-x1=2dtanθ解得d=x2(2)由n=cv可得光在玻璃中的速度v=由折射定律可知n=sin則sinγ=sin從A到B的光程s=212x1sin所用時(shí)間t=sv=x1n角度3光在弧形界面的折射和全反射問題(2024屆石家莊一模)折射率為233的半圓形透明柱體,其橫截面的半徑為R,圓心為O,AB為水平直徑,如圖所示。點(diǎn)光源S置于O點(diǎn)正下方距O點(diǎn)R處的圓面內(nèi),不考慮光在AB(1)求半圓形界面上無光線射出的區(qū)域長(zhǎng)度l。(2)若從O點(diǎn)正上方觀察光源S,求觀察到的光源距O點(diǎn)的距離h。答案(1)23πR(2)解析(1)光在介質(zhì)內(nèi)剛好發(fā)生全反射時(shí)的光路圖如圖甲所示光在D點(diǎn)恰好發(fā)生全反射∠SDO=C,sinC=1解得C=60°進(jìn)而可得∠SOD=60°無光線射出的部分對(duì)應(yīng)的圓心角θ=2∠SDO=120°故半圓形界面上無光線射出的長(zhǎng)度l=120°180°π解得l=23πR(2)從O點(diǎn)正上方觀察時(shí)光路如圖乙所示由圖中幾何關(guān)系可得tanα=OEOS=tanβ=OEOS'由于α、β較小,故?R=tanα由折射定律得sinαsin可得h=Rn=3角度4幾何光學(xué)的臨界問題臨界法是以原理、定理或者規(guī)律為依據(jù),直接從臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界量入手,求出所研究的特殊規(guī)律和特殊解。然后,由此對(duì)一般情況進(jìn)行分析、討論和推理,即采用從特殊到一般的推理方法。幾何光學(xué)中的臨界問題,如全反射臨界問題、光學(xué)器件邊界臨界問題,通常需要根據(jù)光的折射定律或者光的全反射畫出光路圖,然后運(yùn)用幾何關(guān)系進(jìn)行求解。(2024屆江蘇二模)如圖所示,一透明材料塊,下部是底面半徑為R、高為3R的圓柱體,上部為半徑為R的半球,O1為球心,O1O2為圓柱體的中心軸,在O1正下方距離R處有一個(gè)點(diǎn)光源S,向各個(gè)方向發(fā)光。(1)若該材料的折射率n=3,光線SA與中心軸成α角,照射到表面A點(diǎn)后恰能平行中心軸出射,求α角的大小。(2)不考慮光的反射,若要使該透明材料塊表面各處均有光線出射,該材料的折射率不能超過多大?甲答案(1)30°(2)5解析(1)根據(jù)幾何關(guān)系可得,光從A點(diǎn)射出時(shí)的折射角為2α,如圖甲所示根據(jù)折射定律有n=sin2αsin解得α=30°。(2)如圖乙所示,若光線恰好能從B點(diǎn)射出,此時(shí)該材料的折射率最小乙根據(jù)幾何關(guān)系有sinθ=2R(2折射率n'=1sinθ所以,若要使該透明材料塊表面各處均有光線出射,該材料的折射率不能超過52(2022年湖南卷)如圖,某種防窺屏由透明介質(zhì)和對(duì)光完全吸收的屏障構(gòu)成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可實(shí)現(xiàn)對(duì)像素單元可視角度θ的控制(可視角度θ定義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍)。透明介質(zhì)的折射率n=2,屏障間隙L=0.8mm。發(fā)光像素單元緊貼屏下,位于相鄰兩屏障的正中間。不考慮光的衍射。(1)若把發(fā)光像素單元視為點(diǎn)光源,要求可視角度θ控制為60°,求屏障的高度d。(2)若屏障高度d=1.0mm,且發(fā)光像素單元的寬度不能忽略,求像素單元寬度x最小為多少時(shí),其可視角度θ剛好被擴(kuò)為180°(只要看到像素單元的任意一點(diǎn),即視為能看到該像素單元)。答案(1)1.55mm(2)0.35mm解析(1)發(fā)光像素單元射到屏障上的光被完全吸收,考慮射到屏障頂端的光射到透明介質(zhì)和空氣界面,折射后從界面射向空氣,由題意可知θ=60°,則r=θ2=在介質(zhì)中的入射角為i,則sinr解得sini=14由幾何關(guān)系得sini=L解得d=2.4mm≈1.55mm。(2)若可視角度θ剛好被擴(kuò)為180°,則180°2=90°,光線在界面發(fā)生全反射,光線在界面處的入射角sinC=1n解得C=30°此時(shí)發(fā)光像素單元發(fā)光點(diǎn)距離屏障的距離x1=dtanC=33像素單元最小寬度x=2x1-L2=233-0.8mm≈0.35mm。見《高效訓(xùn)練》P1071.(2024屆南通三模)莊子與惠子游于濠梁之上。莊子曰:“鰷魚出游從容,是魚之樂也?！比嗽跇蛏嫌^魚,()。A.人能看到魚,魚不能看到人B.人看到的魚是經(jīng)光的反射所成的像C.魚看到的人的位置比人的實(shí)際位置低D.人看到的魚的位置比魚的實(shí)際位置高答案D解析魚在水中,魚反射的光,是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),可能發(fā)生全反射,因此人可能看不到魚;而人在空氣中,人反射的光,是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),不可能發(fā)生全反射,因此魚一定能看到人,A項(xiàng)錯(cuò)誤。人看到的魚是經(jīng)光的折射所成的像,B項(xiàng)錯(cuò)誤。人在空氣中,人反射的光從空氣中射入水中,發(fā)生折射,魚沿折射光線的反向延長(zhǎng)線看人,魚看到的人的位置比人的實(shí)際位置高,C項(xiàng)錯(cuò)誤。同理分析可知,D項(xiàng)正確。2.(2023年江蘇卷)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(huì)發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是()。ABCD答案A解析由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,建立模型,作出光在界面的光路,如圖所示,因?yàn)閚下>n上,根據(jù)折射定律n上sinθ上=n下sinθ下,所以θ下<θ上,結(jié)合題意可得從高到低θ下逐漸減小,光線應(yīng)趨于豎直方向,A項(xiàng)正確。3.(2024屆廣州二模)(多選)如圖,光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率為n1,外套折射率為n2,光由光導(dǎo)纖維的一端從空氣進(jìn)入內(nèi)芯后,經(jīng)多次全反射傳播到另一端射出,則()。A.n1>n2B.n1<n2C.sinα≥1D.sinα≥n答案AD解析欲使光在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射,必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),需要滿足n1>n2,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射的臨界角滿足sinC=n2n1,圖中發(fā)生全反射,滿足α≥C,所以sinα≥sinC=n2n14.(2024屆沈陽一模)復(fù)色光在玻璃元件中折射時(shí)會(huì)產(chǎn)生色散現(xiàn)象,影響照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量。如圖所示,一束復(fù)色光經(jīng)凸透鏡后分成A、B兩束。下列說法正確的是()。A.A光的頻率比B光的頻率大B.A光光子的能量比B光光子的能量大C.若兩種光從水中射向空氣,A光的全反射臨界角較大D.若兩種光用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn),A光的條紋間距較小答案C解析由題中光路圖可知,凸透鏡對(duì)A、B光的折射率nA<nB,則兩光的頻率νA<νB,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由ε=hν,νA<νB可知A、B兩光的光子能量εA<εB,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由sinC=1n及nA<nB,可知相同情況下A、B兩光發(fā)生全反射的臨界角CA>CB,C項(xiàng)正確;由Δx=ldλ,λA>λB可知ΔxA>ΔxB,即兩種光用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn),A光的條紋間距較大,5.(2024屆武漢調(diào)考)(多選)如圖所示,三棱鏡的橫截面為直角三角形,∠A=30°,OB=L,一束與OB邊成30°角的單色光射向OB邊的中點(diǎn),最后從AB邊射出的光與AB邊的夾角為α,光從射入OB邊到從AB邊射出的時(shí)間為t。已知三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為3,光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在三棱鏡內(nèi)的多次反射,則()。A.α=30° B.α=60°C.t=3L2c 答案AD解析光從射入OB邊到從AB邊射出,光路圖如圖所示,設(shè)光在OB面折射的折射角為θ,根據(jù)折射定律有n=sin(90°-30°)sinθ,代入數(shù)據(jù)可得θ=30°,由幾何知識(shí)可得光在AB面的入射角β=30°,根據(jù)折射定律有n=sinγsin30°,代入數(shù)據(jù)可得γ=60°,則α=90°-γ=30°,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)折射率和光速關(guān)系有n=cv,解得v=33c,根據(jù)幾何知識(shí)可得光在玻璃中傳播的距離s=L+12L=32L,則光在玻璃中傳播的時(shí)間t=s6.(2024屆河北調(diào)研)如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi),平行紙面放置一半徑為R的34圓形透明材料塊,位于第一象限的點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光垂直于OA面射入該材料塊,在弧面AB上恰好發(fā)生全反射,經(jīng)過一段時(shí)間后光從B點(diǎn)射出材料塊。已知該材料對(duì)該入射光的折射率為233,光在真空中的速度為c,則此光在透明材料塊內(nèi)傳播的時(shí)間為(A.3B.2C.3D.2答案A解析光路如圖所示,光射在弧面上的D點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,根據(jù)sinC=1n,可知∠ADO=60°,根據(jù)幾何關(guān)系可知光在透明材料塊中傳播的路程s=4.5R,傳播的速度v=cn=32c,傳播的時(shí)間t=sv=7.(2024屆唐山一模)(多選)如圖所示,一復(fù)色光沿平行于直徑AB的方向由C點(diǎn)從真空射入半徑為R的圓形玻璃磚,入射光線與直徑AB的距離為32R,在同一圓內(nèi)分為a、b兩束,a光剛好射到B點(diǎn),b光射到D點(diǎn),D點(diǎn)到直徑AB的距離為12R,O為圓心。已知真空中的光速為c。下列判斷正確的是(A.該玻璃磚對(duì)a光的折射率為2B.該玻璃磚對(duì)b光的折射率為6C.a光在圓形玻璃磚中的傳播時(shí)間為3D.b光在圓形玻璃磚中的傳播時(shí)間為3答案BCD解析兩光的入射角α的正弦值sinα=32RR=32,即α=60°,由幾何關(guān)系知a光的折射角β=30°,該玻璃磚對(duì)a光的折射率na=sinαsinβ=3,A項(xiàng)錯(cuò)誤;因sin∠BOD=12,即∠BOD=30°,則由幾何關(guān)系可知b光的折射角γ=45°,則該玻璃磚對(duì)b光的折射率nb=sinαsinγ=62,B項(xiàng)正確;a光在圓形玻璃磚中的傳播時(shí)間ta=2Rcos30°va=3Rcn8.(2024屆衡陽二模)(多選)如圖所示,OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面,OD為直徑,一束由藍(lán)光和黃光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃,分成兩束分別射到圓柱面的B、C兩點(diǎn)。只考慮第一次射向圓弧面的光線,下列說法正確的是()。A.從B、C兩點(diǎn)射出的光分別是黃光、藍(lán)光B.光從O傳到B與光從O傳到C的時(shí)間相等C.若只有一束光線從圓弧面射出,則其一定是從B點(diǎn)射出D.若OB光恰好在B點(diǎn)發(fā)生全反射,且其經(jīng)過圓弧面的兩次反射恰好從D點(diǎn)射出,則玻璃對(duì)OB光的折射率為2答案BD解析同一介質(zhì)對(duì)不同頻率的光具有不同的折射率,折射率隨頻率的增大而增大,即玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率大。由光束OB的偏轉(zhuǎn)程度大于OC的,可知光束OB為藍(lán)光,光束OC為黃光,A項(xiàng)錯(cuò)誤。設(shè)OD長(zhǎng)度為d,兩光的折射角分別為θB、θC,連接BD、CD,如圖甲所示,根據(jù)nB=sinisinθB=cvB,nC=sinisinθC=cvC,得sinθBvB=sinθCvC,光在玻璃中傳播的時(shí)間tB=dsinθBvB,tC=dsinθCvC,可得tB=tC,B項(xiàng)正確。由sinC=1n,n黃<n藍(lán),可知黃光發(fā)生全反射的臨界角大于藍(lán)光的,又OB與法線(過B點(diǎn)的半徑)的夾角大于OC與法線(過C9.(2024屆遼陽二模)假日期間,小聰與家人去售樓部收房,小聰想檢查陽臺(tái)窗戶的雙層玻璃的厚度是否達(dá)標(biāo)(合同里每層玻璃的厚度d1=5mm)。小聰查閱資料得知該窗戶由中間夾一層惰性氣體的兩平行且厚度相同的玻璃組成,他將一激光筆的激光垂直窗戶玻璃射入,用記號(hào)筆分別記下窗戶兩側(cè)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置P、Q。如圖所示,再讓激光筆的激光對(duì)準(zhǔn)P點(diǎn)以入射角α=60°射入,記下激光在窗戶另一側(cè)出射點(diǎn)的位置M,測(cè)得PQ和QM的距離分別為20.0mm、28.0mm。玻璃和惰性氣體對(duì)激光的折射率分別為n1=2,n2=1。(1)若玻璃的厚度恰好達(dá)標(biāo),求以α角射入時(shí),激光通過第一層玻璃的出射點(diǎn)相對(duì)于入射點(diǎn)沿玻璃方向的偏移量。(結(jié)果可保留根號(hào))(2)請(qǐng)通過計(jì)算判斷該窗戶的雙層玻璃的厚度是否為合同中的5mm。解析(1)激光通過窗戶玻璃的光路圖如圖所示根據(jù)光的折射定律有n1=sin解得sinβ=6設(shè)激光在第一層玻璃中的偏移量為x1,根據(jù)幾何關(guān)系有x1=d1tanβ解得x1=15mm。(2)若玻璃的厚度恰好達(dá)標(biāo),則由光路的可逆性可知,激光在第二層玻璃中的偏移量也為x1=15mm窗戶的厚度d0=20.0mm,可知惰性氣體的厚度d2=10.0mm,激光在惰性氣體中的偏移量x2=d2tanα=103mm激光的總偏移量x=2x1+x2=(215+103)mm=25.1mm因?yàn)閤≠28.0mm,所以雙層玻璃的厚度不是合同中的5mm。10.(改編)如圖所示,一矩形薄玻璃磚ABCD靜置在水平桌面上,一束單色光從BC邊中點(diǎn)平行于桌面射入,入射角為53°,折射后光線到達(dá)AB邊的E點(diǎn)。已知AB=5cm,BC=6cm,光在真空中的傳播速度c=3.0×108m/s,玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為43,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求(1)E點(diǎn)與A點(diǎn)的距離。(2)該光在玻璃磚中的傳播時(shí)間。解析(1)作出光路圖如圖所示。光在BC面發(fā)生折射時(shí),設(shè)折射角為θ,根據(jù)折射定律可得n=sin53°sinθ解得θ=37°根據(jù)幾何關(guān)系,有tanθ=12BC解得BE=4cm所以,E點(diǎn)與A點(diǎn)的距離AE=AB-BE=1cm。(2)根據(jù)幾何關(guān)系有α=53°根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系有sinC=1n=34<sinα=0可知光射到E點(diǎn)時(shí)發(fā)生全反射,沒有光線從AB邊射出由幾何關(guān)系可知,BC的中點(diǎn)到E點(diǎn)的距離為5cm,EF=1cos37°cm=1.25光在玻璃磚中傳播的路程x=6.25cm根據(jù)傳播速度與折射率的關(guān)系可得v=cn=3光在玻璃磚內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=x解得t≈2.78×10-10s。11.(2024屆重慶考試)如圖所示,一半徑為5r的透明勻質(zhì)半球置于空氣中,某圓柱形單色平行光束垂直于半球底面入射,光束橫截面圓心與半球底面圓心重合。若要整束光都不發(fā)生全反射,光束橫截面的半徑最大為3r。(1)求該光束在半球中的折射率。(2)若將入射光換成折射率為原光束的k(k>0)倍的另一光束且光束橫截面的半徑為3r,其余條件不變,求此時(shí)半球有光束射出的球冠底面面積。(不考慮反射光的折射)解析(1)離圓心3r處的光束恰發(fā)生全反射時(shí)有sinC=1n=解得n=53(2)①若k>1,則由sinC=1n可知C1此時(shí)有光束射出的球冠底面半徑r1=5rsinC1=5rkn此時(shí)半球有光束射出的球冠底面面積S1=9②若0<k≤1,則由sinC=1n,可知C2≥此時(shí)有光束射出的球冠底面半徑r2≥3r,而入射光束的橫截面半徑為3r,即全部可以從弧面射出則此時(shí)半球有光束射出的球冠底面面積S2=9πr2。第2講光的波動(dòng)性對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P321考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象1.光的干涉定義:在兩列相干光波疊加的區(qū)域,某些區(qū)域相互加強(qiáng),出現(xiàn)①條紋;某些區(qū)域相互減弱,出現(xiàn)②條紋,且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互③的現(xiàn)象。

2.光的干涉條件:(1)兩束光的頻率④;(2)相位差⑤。

3.雙縫干涉:利用雙縫分光形成兩列頻率相同的相干光相遇而形成的。4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)⑥反射的光相遇而形成的。

答案①亮②暗③間隔④相同⑤恒定⑥前后表面如圖,撒了食鹽的酒精燈燈焰在肥皂液膜上的像有什么特點(diǎn)?為什么有些地方是明條紋,有些地方是暗條紋?答案明暗相間的水平條紋;當(dāng)前后兩個(gè)表面反射回來的兩列波的路程差等于光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)明條紋;當(dāng)前后兩個(gè)表面反射回來的兩列波的路程差等于光的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)暗條紋。1.雙縫干涉(1)條紋間距:Δx=ldλ,對(duì)同一雙縫干涉裝置,光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),(2)明暗條紋的判斷方法:如圖所示,相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P'點(diǎn)的路程差Δr=r2-r1。當(dāng)Δr=nλ(n=0,1,2,…)時(shí),光屏上P'處出現(xiàn)明條紋;當(dāng)Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…)時(shí),光屏上P'2.薄膜干涉(1)形成: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(shí),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。(2)亮、暗條紋的判斷①在P1、P2處,從兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍,薄膜上出現(xiàn)亮條紋。②在Q處,兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)應(yīng)用:干涉法檢查平面如圖所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照射,如果被檢查平面是平整光滑的,我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢查平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲。角度1雙縫干涉(2023年江蘇卷)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1所示,改變雙縫間的距離后,干涉條紋如圖2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?)。A.13 B.12 C.2倍 答案B解析根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式Δx=Ldλ,由題意L、λ不變,由題圖知Δx2=2Δx1,則d2=12d1,(2024屆湖南聯(lián)考)光程是光學(xué)中的概念,定義為光在介質(zhì)中經(jīng)過的幾何路程與該介質(zhì)折射率的乘積。當(dāng)兩束相干光的光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),在屏幕上出現(xiàn)亮條紋。瑞利干涉儀就是利用這個(gè)原理測(cè)量氣體的折射率的。如圖1所示,兩束光的光程差為零時(shí),屏幕上O點(diǎn)為零級(jí)干涉亮條紋。將長(zhǎng)度為l、裝有待測(cè)氣體的透明薄管放在S1后面,如圖2所示,零級(jí)亮條紋移至屏幕上的O'點(diǎn),O點(diǎn)為第k級(jí)干涉亮條紋。已知空氣的折射率為n0,所用光的波長(zhǎng)為λ,則待測(cè)氣體的折射率為()。A.kλl-n0 B.kλlC.kλl D.答案B解析圖2中兩束光到O點(diǎn)的光程差Δs=kλ,根據(jù)題意得Δs=(n-n0)l,聯(lián)立可得n=kλl+n0,B角度2薄膜干涉(2023年山東卷)一種干涉熱膨脹儀原理圖如圖所示。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán),C為待測(cè)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(huì)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(shí),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(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動(dòng)C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動(dòng)答案A解析C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí),G增長(zhǎng)的高度大于C增長(zhǎng)的高度,則劈形空氣層的厚度變大,同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng),即條紋向左移動(dòng),A項(xiàng)正確。(2024屆沈陽聯(lián)考)如圖所示,一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一塊水平放置的平面玻璃板接觸,用平行的單色光豎直向下照射,可以觀察到一些明暗相間的單色同心圓環(huán),由于這種現(xiàn)象首先是由牛頓觀察到的,所以這些同心圓環(huán)叫作牛頓環(huán)。關(guān)于這種現(xiàn)象下列說法正確的是()。A.這是光的衍射現(xiàn)象B.這是光的折射現(xiàn)象C.單色圓環(huán)離圓心越遠(yuǎn)間距越稀疏D.單色圓環(huán)離圓心越遠(yuǎn)間距越密集答案D解析凸透鏡的凸面和玻璃平板之間形成一個(gè)空氣薄膜,當(dāng)豎直向下的平行光射向平放的凸透鏡時(shí),空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉。同一半徑的圓環(huán)處的空氣膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此使干涉圖樣呈圓環(huán)狀,即牛頓環(huán)是薄膜干涉現(xiàn)象,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;空氣薄層厚度不同,上、下表面反射光的光程差也不同,由于空氣層上表面是球面,所以越遠(yuǎn)離中心的地方空氣薄膜厚度增加越快,光程差越大,干涉條紋也就越密,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象1.光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件:只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸與光的波長(zhǎng)相差①或者比光的波長(zhǎng)②的時(shí)候,衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。

2.光的偏振(1)自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都③。

(2)偏振光:在④于光的傳播方向的平面上,只沿著某個(gè)⑤的方向振動(dòng)的光。

(3)偏振光的形成Ⅰ.讓自然光通過⑥形成偏振光。

Ⅱ.讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射,反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)偏振光的應(yīng)用:加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種⑦波。

答案①不多②?、巯嗤艽怪雹萏囟á奁衿邫M1.單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等,中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮,兩邊變暗條紋清晰,亮度基本相等相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象,屬于波的疊加;干涉、衍射都有明暗相間的條紋2.光的干涉和衍射的本質(zhì)從本質(zhì)上看,干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理,光的干涉和衍射都屬于光波的疊加,干涉是通過雙縫的兩列頻率相同的光波在屏上疊加形成的,衍射是由來自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的。角度1光的衍射用如圖1所示裝置做圓孔衍射實(shí)驗(yàn),在屏上得到的衍射圖樣如圖2所示,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),光繞過孔的邊緣,傳播到了相當(dāng)大的范圍。下列說法正確的是()。A.此實(shí)驗(yàn)說明了光沿直線傳播B.圓孔變小,衍射圖樣的范圍反而變大C.圓孔變小,中央亮斑和亮紋的亮度反而變大D.用不同波長(zhǎng)的光做實(shí)驗(yàn),衍射圖樣完全相同答案B解析此實(shí)驗(yàn)說明了光的衍射現(xiàn)象,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圓孔變小,衍射現(xiàn)象更明顯,透光強(qiáng)度變小,中央亮斑和亮紋的亮度變?nèi)?衍射圖樣的范圍反而變大,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;用不同波長(zhǎng)的光做實(shí)驗(yàn),衍射圖樣并不相同,因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越長(zhǎng),對(duì)同一圓孔而言,衍射現(xiàn)象越明顯,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2022年山東卷)(多選)某同學(xué)采用圖1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(zhǎng)。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2、圖3所示圖樣。下列描述正確的是()。圖1圖2圖3A.圖2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3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2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(zhǎng)的奇數(shù)倍,P點(diǎn)處一定是暗條紋答案ACD解析由圖可知,圖2是等間距條紋,所以圖2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,A項(xiàng)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3中亮條紋寬度減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=Ldλ可知,照射兩條狹縫時(shí),增加L,其他條件不變,圖2中相鄰暗條紋的中心間距增大,C項(xiàng)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(zhǎng)的奇數(shù)倍,P點(diǎn)處一定是暗條紋,D角度2光的偏振如圖所示,兩光屏間放有兩個(gè)偏振片,它們四者平行共軸,現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上,再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周,則關(guān)于光屏N上光的亮度變化情況,下列說法正確的是()。A.光屏N上光的亮度保持不變B.光屏N上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)C.光屏N上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線D.光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗答案D解析太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上,再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周,當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時(shí),光屏N上沒有亮度,則光屏N上光的亮度從亮到暗,再由暗到亮,所以光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;光屏N上不可能有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線,C項(xiàng)錯(cuò)誤。1.(改編)在研究A物體材料的熱膨脹特性時(shí),可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法,A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一個(gè)兩面平行的玻璃板B,B與A的上表面平行,在它們之間形成一厚度均勻的空氣薄膜。現(xiàn)用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射玻璃板B,同時(shí)給A緩慢加熱,在B的上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化。當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮,然后亮度逐漸減弱至最暗;當(dāng)溫度升到t2時(shí),亮度再一次增到最亮,則()。A.出現(xiàn)最亮?xí)r,B上表面反射光與B下表面反射光疊加后加強(qiáng)B.出現(xiàn)最暗時(shí),B下表面反射光與A上表面反射光疊加后減弱C.溫度從t1升至t2過程中,A的高度增加λD.溫度從t1升至t2過程中,A的高度增加34答案B解析出現(xiàn)最亮(或最暗)時(shí),B下表面反射光與A上表面反射光發(fā)生干涉,疊加后加強(qiáng)(或減弱),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;溫度從t1升到t2的過程中,亮度由最亮又變到最亮,當(dāng)路程差(即薄膜厚度的2倍)等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)亮條紋,知路程差減小λ,則A的高度增加λ2,C、D2.干涉法檢查平面如圖1所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照射,如果被檢查平面是平整光滑的,我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋,圖2為觀察到的干涉條紋,下列說法正確的是()。A.干涉條紋是標(biāo)準(zhǔn)樣板的上下兩個(gè)表面的反射光發(fā)生干涉形成的B.圖2中P處對(duì)應(yīng)的被檢查處是凸起的C.圖2中Q處對(duì)應(yīng)的被檢查處是凹陷的D.當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣板與被檢測(cè)平面之間某處的間距為入射光的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),對(duì)應(yīng)條紋是明條紋答案D解析條紋是空氣膜的下表面和上表面的反射光發(fā)生干涉形成的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;如果被檢測(cè)平面是平整的,得到的干涉圖樣必是等間距的,如果某處凹下,則對(duì)應(yīng)條紋提前出現(xiàn),如圖2中P處所示,如果某處凸起來,則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn),如圖2中Q處所示,B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣板與被檢測(cè)平面之間某處的間距為入射光的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),兩列光波的光程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍,則對(duì)應(yīng)條紋是明條紋,D項(xiàng)正確。見《高效訓(xùn)練》P1091.(2024屆南京一模)下列關(guān)于光現(xiàn)象的敘述正確的是()。A.太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色屬于光的干涉現(xiàn)象B.雨后天空中出現(xiàn)彩虹屬于光的衍射現(xiàn)象C.透過捏緊的兩只鉛筆間的狹縫觀看工作著的日光燈管,看到彩色條紋,屬于光的干涉現(xiàn)象D.陽光照射下,樹影中呈現(xiàn)一個(gè)個(gè)小圓形光斑,屬于光的衍射現(xiàn)象答案A解析太陽光照射下肥皂膜呈現(xiàn)彩色,屬于薄膜干涉現(xiàn)象,A項(xiàng)正確;雨后天空中出現(xiàn)彩虹,是天空中的小水滴對(duì)陽光色散形成的,B項(xiàng)錯(cuò)誤;透過筆間狹縫觀看日光燈管,看到彩色條紋,屬于單縫衍射現(xiàn)象,C項(xiàng)錯(cuò)誤;陽光下樹影中呈現(xiàn)小圓斑,屬于小孔成像,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024屆杭州一模)(多選)關(guān)于以下四張圖片,下列說法正確的是()。A.如圖1所示,疾馳而過的救護(hù)車使人感覺音調(diào)發(fā)生變化,是由多普勒效應(yīng)引起的B.如圖2所示,豎直的肥皂膜中常常有水平彩色條紋,這是光的衍射現(xiàn)象C.圖3所示的現(xiàn)象是光的干涉現(xiàn)象D.如圖4所示,水中的氣泡看上去特別明亮,是由光的全反射引起的答案AD解析救護(hù)車與人的相對(duì)位置發(fā)生變化,人接收到的聲音頻率發(fā)生變化是多普勒效應(yīng)引起的,A項(xiàng)正確;豎直的肥皂膜中常常有水平彩色條紋,是由于光的干涉,B項(xiàng)錯(cuò)誤;泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象,C項(xiàng)錯(cuò)誤;水中的氣泡特別明亮是因?yàn)楣獾娜瓷?D項(xiàng)正確。3.(2024屆常州期中)抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì),如圖所示,激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同,則下列描述正確的是()。A.該裝置利用了光的直線傳播現(xiàn)象B.該裝置利用了光的干涉現(xiàn)象C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗了D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細(xì)了答案D解析當(dāng)障礙物的尺寸與波的波長(zhǎng)相當(dāng),或小于波的波長(zhǎng)時(shí),波會(huì)發(fā)生明顯的衍射,該裝置運(yùn)用了光的衍射現(xiàn)象,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;如果屏上條紋變寬,說明衍射現(xiàn)象更加明顯,則金屬絲變細(xì)了,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。4.(2024屆齊魯名校三模)智能手機(jī)和平板電腦給人類生活和學(xué)習(xí)帶來便利的同時(shí),也給人們的健康帶來了威脅,電子屏幕散發(fā)出的短波藍(lán)光輻射(波長(zhǎng)在400nm~450nm范圍內(nèi))對(duì)眼睛的傷害就是其一。為此,人們專門研制了防藍(lán)光手機(jī)膜,以減少或阻斷對(duì)人眼有害的短波藍(lán)光及紫外光。下列說法正確的是()。A.防藍(lán)光手機(jī)膜利用光的衍射將藍(lán)光過濾B.防藍(lán)光手機(jī)膜利用光的偏振將藍(lán)光過濾C.短波藍(lán)光進(jìn)入防藍(lán)光手機(jī)膜后光的頻率將減小D.短波藍(lán)光進(jìn)入防藍(lán)光手機(jī)膜后光的波長(zhǎng)將減小答案D解析防藍(lán)光手機(jī)膜利用光的干涉將藍(lán)光過濾,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;短波藍(lán)光進(jìn)入防藍(lán)光手機(jī)膜后,光的頻率不變,由v=cn可知波速變小,由λ=vf可知波長(zhǎng)變小,C項(xiàng)錯(cuò)誤,5.(2024屆淄博二模)(多選)某同學(xué)利用圖1所示的裝置研究光的干涉和衍射,光電傳感器可用來測(cè)量光屏上光強(qiáng)的分布。某次實(shí)驗(yàn)時(shí),在電腦屏幕上得到圖2所示的光強(qiáng)分布圖。下列說法正確的是()。A.這位同學(xué)在縫屏上安裝的是雙縫B.這位同學(xué)在縫屏上安裝的是單縫C.當(dāng)做衍射現(xiàn)象研究時(shí),若選用寬度更大的單縫,中央亮紋的寬度變小D.當(dāng)做干涉現(xiàn)象研究時(shí),若要使干涉條紋的間距變小,應(yīng)增大縫屏與光屏間的距離答案BC解析由題圖2可知,條紋中間寬、兩邊窄,是衍射條紋,所以在縫屏上安裝的是單縫,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;當(dāng)做衍射現(xiàn)象研究時(shí),若選用寬度更大的單縫,中央亮紋的寬度變小,C項(xiàng)正確;根據(jù)題意,由公式Δx=Ldλ可知,若要使干涉條紋的間距變小,應(yīng)減小縫屏與光屏間的距離,D6.(2024屆山西二模)圖1所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用綠光照射單縫S時(shí),在光屏上觀察到圖2所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如圖3所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是()。A.減小雙縫到光屏之間的距離B.增大雙縫之間的距離C.將綠光換為紅光D.減小光源到單縫的距離答案C解析根據(jù)題圖2和圖3可知,相鄰兩亮條紋的間距變大,根據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ可知,條紋間距與光源到單縫之間的距離無關(guān),條紋間距變大,可能是改用了波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光,也有可能是增大了雙縫到光屏的距離L,也有可能減小了雙縫間的距離d,C7.(2024屆青島二模)某同學(xué)在研究光的衍射現(xiàn)象時(shí),用a、b兩種單色光照射同一單縫,在光屏上分別觀察到如圖1、2所示的衍射圖樣。關(guān)于a、b兩種單色光,下列說法正確的是()。圖1圖2A.在水中傳播時(shí),b光波長(zhǎng)較大B.在水中傳播時(shí),b光的傳播速度較大C.經(jīng)同一雙縫干涉裝置發(fā)生干涉,a光的干涉條紋間距較小D.若用a光照射鉀金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則用b光照射也能發(fā)生光電效應(yīng)答案D解析在狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或者狹縫寬度比波長(zhǎng)更小的情況下,波會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,由題圖可知圖1中衍射現(xiàn)象更明顯,故在真空中a光波長(zhǎng)更長(zhǎng),即λa>λb,在水中傳播時(shí),a光波長(zhǎng)較大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)棣薬>λb,故折射率na<nb,由n=cv可知,在水中a光的傳播速度較大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由λa>λb、Δx=ldλ可知,經(jīng)同一雙縫干涉裝置后a光的條紋間距較大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)棣薬>λb,則νa<νb,若用a光照射鉀金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則用b光照射也能發(fā)生光電效應(yīng),8.(2024屆江蘇二模)關(guān)于以下光學(xué)現(xiàn)象的說法中正確的是()。A.圖1是雙縫干涉示意圖,若只增大兩個(gè)狹縫S1、S2間的距離d,相鄰亮條紋間的距離Δx將增大B.圖2是單色光單縫衍射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,若狹縫寬度相同,則上圖對(duì)應(yīng)光的波長(zhǎng)較短C.圖3是用干涉法檢測(cè)工件表面平整程度時(shí)得到的干涉圖樣,圖中彎曲的干涉條紋說明被檢測(cè)的平面在此處是凸起的D.圖4中的P、Q是偏振片,當(dāng)P固定不動(dòng),緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)Q時(shí),光屏上的光亮度將明暗交替變化,此現(xiàn)象表明光波是縱波答案C解析根據(jù)Δx=ldλ可知,只增大兩縫距離d,相鄰亮條紋間距離Δx將減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在題圖2中,上圖的衍射現(xiàn)象比下圖的更明顯,可知下圖對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)較短,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖3可知,條紋向空氣薄膜較厚處發(fā)生彎曲,說明彎曲處的光程差變短,空氣薄膜間距變小,則被檢測(cè)的平面在此處是凸起的,C項(xiàng)正確;緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)Q時(shí),光屏上的光亮度將明暗交替變化,表明光波是橫波,D9.(2024屆浙江模擬)觀察白光薄膜干涉的演示實(shí)驗(yàn),觀察者可以觀測(cè)到肥皂膜上有明暗相間的彩色條紋,如圖所示。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說法正確的是()。A.旋轉(zhuǎn)鐵絲圈,觀察者看到的條紋將跟著旋轉(zhuǎn)B.本實(shí)驗(yàn)的條紋形成的原理和平面鏡成像原理是一樣的C.若發(fā)現(xiàn)條紋是等間距的,說明肥皂膜是等厚的D.若發(fā)現(xiàn)條紋是上疏下密的,說明肥皂膜從上往下變厚是越來越快的答案D解析旋轉(zhuǎn)鐵絲圈,薄膜從上到下各厚度不變,由干涉原理可知干涉條紋不會(huì)發(fā)生變化,A項(xiàng)錯(cuò)誤。本實(shí)驗(yàn)的原理是光的干涉,平面鏡成像原理是光的反射,二者原理不同,B項(xiàng)錯(cuò)誤。如果發(fā)現(xiàn)條紋是等間距的,可知肥皂膜的厚度從上到下均勻增大;同理,若發(fā)現(xiàn)條紋是上疏下密的,說明肥皂膜從上往下變厚是越來越快的,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。10.如圖所示,把一個(gè)底角很小的圓錐玻璃體倒置(上表面為圓形平面,縱截面為等腰三角形),緊挨玻璃體下方有一平整矩形玻璃磚,它和圓錐玻璃體間有一層薄空氣膜。現(xiàn)將紅色光垂直于上表面照射,從裝置正上方向下觀察,可看到()。A.一系列明暗相間的三角形條紋B.由中心向外,圓形條紋間距越來越大C.若換成頂角更大的圓錐玻璃體,亮條紋將變稀疏D.若將紅光換成藍(lán)光,亮條紋將變稀疏答案C解析由于截面是等腰三角形,從圓心向外,經(jīng)過相同的寬度,空氣膜厚度增加量相同,根據(jù)光的干涉原理可知,從裝置的正上方向下觀察,可看到一系列明暗相間的等距圓形條紋,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;若增大玻璃體頂角,則空氣薄膜厚度變小,由等厚干涉原理可知條紋將向外偏移,亮條紋將變稀疏,C項(xiàng)正確;藍(lán)光波長(zhǎng)比紅光波長(zhǎng)短,若將紅光換成藍(lán)光,條紋間距變小,亮條紋將變密集,D項(xiàng)錯(cuò)誤。11.(2024屆棗莊二模)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理圖如圖所示,單縫S0、屏上的P0點(diǎn)均位于雙縫S1和S2的中垂線上。在雙縫與屏之間充滿折射率為n的均勻介質(zhì),屏上P點(diǎn)是P0點(diǎn)上方的第4條暗條紋的中心,P點(diǎn)到P0點(diǎn)的距離為x。已知入射光在真空中的波長(zhǎng)為λ,雙縫與屏之間的距離為L(zhǎng),則雙縫S1和S2的距離為()。A.7B.4C.LλD.Lλ答案A解析P點(diǎn)為第4條暗條紋的中心,設(shè)相鄰暗條紋間距為Δx,則有x=72Δx;設(shè)光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ',波速為v,光在真空中速度為c,根據(jù)光射入介質(zhì)中頻率不變,由v=λ'f,c=λf和n=cv,可得λ'=λn;根據(jù)公式Δx=Lλ'd,解得12.(2024屆濰坊模擬)如圖所示,兩塊標(biāo)準(zhǔn)平面玻璃板中間形成一個(gè)劈形空間(劈尖角θ很小,可認(rèn)為sinθ≈tanθ≈θ)。用波長(zhǎng)λ=600nm的單色光垂直照射,產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)劈形空間內(nèi)充滿折射率為1.50的液體時(shí),相鄰亮條紋間距減小了0.5mm,則劈尖角θ約為()。A.2×10-4radB.3×10-4radC.2×10-4radD.3×10-4rad答案A解析當(dāng)劈形空間內(nèi)充滿折射率為1.50的液體時(shí),相鄰亮條紋間距減小了0.5mm,有0.5×10-3sinθ=λ2-λ'2=λ2-λ2n,解得θ=2×10-實(shí)驗(yàn)15測(cè)量玻璃的折射率對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P324誤差分析注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間,P3和P4之間,P2與O、P3與O'之間距離要稍大一些。2.入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。3.操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面,也不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。4.實(shí)驗(yàn)過程中,玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。5.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的,宜在5cm以上,若寬度太小,則測(cè)量誤差較大?？键c(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)(2024屆石家莊聯(lián)考)某同學(xué)在做“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)已經(jīng)畫好了部分圖線,如圖1,并在入射光線AO上插上大頭針P1、P2,現(xiàn)需在玻璃磚下表面折射出的光線上插上大頭針P3和P4,便能確定光在玻璃磚中的折射光線。(1)確定P3位置的方法正確的是。

A.透過玻璃磚,P3擋住P2的像B.先插上P4大頭針,在靠近玻璃磚一側(cè)P3擋住P4的位置C.透過玻璃磚觀察,使P3擋住P1、P2的像(2)經(jīng)過多次測(cè)量作出sinθ1-sinθ2(θ2為光線AO對(duì)應(yīng)的折射角)的圖像如圖2,玻璃磚的折射率為(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(3)若該同學(xué)在確定P4位置時(shí),被旁邊同學(xué)碰了一下,不小心把P4位置畫得偏左了一些,則測(cè)出來的折射率(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

(4)該同學(xué)用兩塊同樣的玻璃直角棱鏡ABC來做實(shí)驗(yàn),兩者的AC面是平行放置的,插針P1、P2的連線垂直于AB面,若操作無誤,則在圖中右邊的插針應(yīng)該是。

A.P3P6 B.P3P8 C.P5P6 D.P7P8答案(1)C(2)1.49(3)偏小(4)C解析(1)確定P3位置的方法正確的是:透過玻璃磚觀察,使P3擋住P1、P2的像,故C項(xiàng)正確。(2)光路如圖,根據(jù)n=sinθ1sinθ2可知,圖像sinθ1-sinθ2的斜率等于折射率,(3)若該同學(xué)在確定P4位置時(shí),被旁邊同學(xué)碰了一下,不小心把P4位置畫得偏左了一些,則P4P3的連線與bb'的交點(diǎn)偏右,測(cè)得的折射角θ2偏大,則根據(jù)n=sinθ1sin(4)光路圖如圖所示,根據(jù)光路圖可知,經(jīng)過P1P2的光線經(jīng)兩塊玻璃磚的分界處向下偏轉(zhuǎn),然后射入右側(cè)玻璃磚后平行射出,所以在圖中右邊的插針應(yīng)該是P5P6,C項(xiàng)正確。(2023年海南卷)用激光測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中,玻璃磚與屏P平行放置,從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射,此時(shí)在屏上的S1處有激光點(diǎn),移走玻璃磚,光點(diǎn)移到S2處?；卮鹣铝袉栴}:(1)請(qǐng)畫出激光束經(jīng)玻璃磚折射后完整的光路圖。(2)已經(jīng)測(cè)出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,則折射率n=(用l1、l2、l3表示)。

(3)若改用寬ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn),則S1、S2間的距離會(huì)(選填“變大”、“變小”或“不變”)。

答案(1)如圖所示(2)l1(l1-解析(1)根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示。(2)設(shè)激光束射入玻璃磚的入射角為i、折射角為r,則根據(jù)折射定律有n=sinisinr,由于射入玻璃磚的入射角是射出玻璃磚的折射角,則S1S2=CB,根據(jù)幾何關(guān)系可知sinr=l1-l3(l1(3)若改用寬ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn),則畫出光路圖如圖所示,相當(dāng)于把a(bǔ)d邊下移,可看出S1、S2間的距離變小。考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新測(cè)量液體的折射率方法的創(chuàng)新1.利用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃折射率。2.應(yīng)用光的全反射規(guī)律求解折射率數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新1.利用圓弧狀玻璃磚測(cè)定玻璃折射率。2.sini-sinr圖像的斜率表示玻璃的折射率數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新1.利用三角形玻璃磚測(cè)定玻璃折射率。2.應(yīng)用光路圖結(jié)合圓的幾何特性求解折射率n=sinθ1sinθ(2023年廣東卷)某同學(xué)用激光筆和透明長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率,實(shí)驗(yàn)過程如下:(1)將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上,用大頭針在白紙上標(biāo)記玻璃磚的邊界。(2)①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點(diǎn)水平入射,到達(dá)ef面上的O點(diǎn)后反射到N點(diǎn)射出。用大頭針在白紙上標(biāo)記O點(diǎn)、M點(diǎn)和激光筆出光孔Q的位置;②移走玻璃磚,在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路,作QM連線的延長(zhǎng)線與ef面的邊界交于P點(diǎn),如圖1所示;③用刻度尺測(cè)量PM和OM的長(zhǎng)度d1和d2.PM的示數(shù)如圖2所示,d1為cm。測(cè)得d2為3.40cm。

(3)利用所測(cè)量的物理量,寫出玻璃磚折射率的表達(dá)式:n=。由測(cè)得的數(shù)據(jù)可得折射率n為(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(4)相對(duì)誤差的計(jì)算式為δ=測(cè)量值-真實(shí)值真實(shí)值×100%。為了減小d1、d2測(cè)量的相對(duì)誤差,實(shí)驗(yàn)中激光在M點(diǎn)入射時(shí)應(yīng)使入射角(選填“大一些”或“小一些”)答案(2)③2.25(3)d2d11.51(解析(2)③刻度尺的最小分度為0.1cm,由圖可知,d1為2.25cm。(3)玻璃磚折射率的表達(dá)式n=sinisinr=fMMPfMOM=OMPM=d2d(4)相對(duì)誤差的計(jì)算式為δ=測(cè)量值-真實(shí)值真實(shí)值×100%,為了減小d1、d2測(cè)量的相對(duì)誤差,實(shí)驗(yàn)中d1、d2要盡量稍大一些,即激光在M(2024屆云南期中)某物理實(shí)驗(yàn)小組按課本習(xí)題要求,用下面的方法測(cè)量液體的折射率。(1)請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整:①取一個(gè)圓形的軟木塞,用游標(biāo)卡尺測(cè)其直徑d的示數(shù)如圖1所示,則d=mm;

②在它的圓心處豎直插上一根大頭針,讓軟木塞浮在液面上(如圖2所示);③調(diào)整大頭針插入軟木塞的深度,使它浸在液體里的長(zhǎng)度為h,這時(shí)從液面上方的各個(gè)方向都恰好看不到大頭針。(2)寫出用d和h求折射率的計(jì)算式:。

(3)完成③操作,保持大頭針在軟木塞中不動(dòng),拿出軟木塞,用刻度尺測(cè)得h=1.50cm。利用測(cè)得的d和h數(shù)據(jù),求出液體的折射率n=。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

答案(1)30.1(2)n=d2+4?2d(解析(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)律,該讀數(shù)為30mm+0.1×1mm=30.1mm。(2)由于從液面上方的各個(gè)方向都恰好看不到大頭針,表明恰好發(fā)生全反射,根據(jù)幾何關(guān)系有sinC=d2?2+d22,根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系有sin(3)根據(jù)上述,代入給定數(shù)值有n=(30.1×10-3)2+4×(1.50×1見《高效訓(xùn)練》P1111.小明用插針法測(cè)量等邊棱鏡的最小偏向角γ,從而得到棱鏡的折射率。所謂偏向角,是指入射光線經(jīng)過棱鏡兩次折射后的出射光線方向與首次入射光線方向之間的夾角,這一角度會(huì)隨入射角變化而變化。當(dāng)棱鏡中的光線與三棱鏡底邊平行時(shí),偏向角最小,即為最小偏向角。小明用六枚大頭針測(cè)定三棱鏡最小偏向角的插針位置如圖所示。(1)請(qǐng)根據(jù)插針位置畫出光路圖,標(biāo)出最小偏向角。(2)根據(jù)得到的最小偏向角,給出計(jì)算棱鏡折射率的公式:n=。

答案(1)見解析圖(2)sin解析(1)根據(jù)插針位置畫出光路圖,標(biāo)出最小偏向角,如圖所示。(2)棱鏡中的光線與三棱鏡底邊平行時(shí)偏向角最小,即為γ,根據(jù)幾何關(guān)系知,第一次折射的折射角為30°,入射角θ=30°+γ2=60°+γ2,則計(jì)算棱鏡折射率的公式為n=sin2.(2024屆北京期末)某研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器。如圖所示,在一個(gè)圓盤上,過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變,每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中,而且總使水平液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2的像。通過計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值。(1)圖中M、N兩位置對(duì)應(yīng)的折射率大小關(guān)系為nM(選填“大于”、“等于”或“小于”)nN。

(2)若∠AOF=30°,則該儀器能夠測(cè)量液體折射率的大小范圍是。

(3)沿K→M→N→C方向,對(duì)應(yīng)的折射率刻度(選填“均勻”、“越來越密”或“越來越疏”)。

答案(1)小于(2)1<n≤2(3)越來越密解析(1)根據(jù)折射定律可得nM=sin∠EOMsin∠AOF,nN=sin∠EONsin∠AOF>sin∠EOM(2)若∠AOF=30°,則光線沿AO射出時(shí)的折射角范圍是30°<θ≤90°,由光路可逆結(jié)合折射定律有n=sinθsin∠AOF,所以1<n(3)由以上分析可知n=sinθsin∠AOF,沿K→M→N→C方向,θ不斷增大,折射率不斷增大,但由于sinθ隨θ3.(2024屆平頂山期末)有一塊邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體玻璃磚,兩位同學(xué)配合起來可以用以下簡(jiǎn)便的方法測(cè)量這塊玻璃磚的折射率,具體做法:水平桌面上鋪上一張白紙,用筆在白紙上畫一個(gè)黑點(diǎn)P,把玻璃磚壓在白紙上,使玻璃磚中心與P點(diǎn)重合;用細(xì)繩拴住一個(gè)圓錐形重錘,讓重錘的頂點(diǎn)Q位于P點(diǎn)的正上方,如圖所示。(1)甲、乙兩同學(xué)分工合作,甲手持刻度尺,做好測(cè)量準(zhǔn)備。乙從玻璃磚的上表面邊緣O點(diǎn)看到P點(diǎn)后,保持眼睛位置不變(O、P、Q、眼睛在同一豎直面),手持細(xì)線提起重錘,然后觀察Q點(diǎn)經(jīng)O點(diǎn)反射后所成的像Q',通過手的上下移動(dòng),使得Q'與P點(diǎn)的像P'看起來重合在一起。此時(shí),乙告訴甲測(cè)量玻璃磚上表面到(選填“Q點(diǎn)”或“眼睛”)之間的距離,用h表示。

(2)若測(cè)得h=L2,則玻璃轉(zhuǎn)的折射率n=答案(1)Q點(diǎn)(2)10解析(1)如圖所示,只要量出玻璃磚上表面到Q點(diǎn)的高度h,就可以求出光線折射角的正弦值,從而求出折射率。(2)光路圖如圖,由圖可知sinθ=L2?2+L22,sinγ=L2L2+L22,4.長(zhǎng)方體形狀的玻璃磚有一個(gè)面鍍銀(光線不能透過),現(xiàn)利用“插針法”測(cè)定此玻璃磚的折射率。如圖1所示,實(shí)驗(yàn)時(shí),先將玻璃磚平放到水平面內(nèi)的白紙上,鍍銀面與紙面垂直。貼著玻璃磚前后兩個(gè)面在紙上畫出直線m1m2和k1k2,其中m1m2側(cè)為鍍銀面。然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2。(1)準(zhǔn)備插第三枚大頭針時(shí),應(yīng)在(選填“m1m2”或“k1k2”)側(cè)觀察。

(2)插第三枚大頭針時(shí),這枚大頭針應(yīng)。

A.只擋住P1的像B.只擋住P2的像C.同時(shí)擋住P1和P2的像(3)插完所需大頭針,補(bǔ)全光路。圖2為光路的一部分,A1、B1均為光路上的點(diǎn),過A1、B1作直線k1k2的垂線,垂足分別為A2、B2,已知圖中A1O=B1O,則玻璃磚的折射率可表示為。

A.A2OBC.A1A2答案(1)k1k2(2)C(3)A解析(1)由于m1m2表面鍍銀,光在該表面只能反射,所以入射光線先后經(jīng)過k1k2的折射、m1m2的反射,再經(jīng)過k1k2的折射后射出,作出此光路,可見出射光線在k1k2側(cè),故準(zhǔn)備插第三枚大頭針時(shí),應(yīng)在k1k2側(cè)觀察。(2)插第三枚大頭針時(shí),這枚大頭針應(yīng)同時(shí)擋住P1和P2的像,C項(xiàng)正確。(3)根據(jù)折射定律可得n=sinθ1sinθ2=A實(shí)驗(yàn)16用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P327考點(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)(2024屆北京期中)在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中,請(qǐng)按照題目要求回答下列問題。(1)圖1、圖2都是光的條紋形狀示意圖,其中干涉圖樣是圖(選填“1”或“2”)。

(2)將下表中的光學(xué)元件放在圖3所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置,并用此裝置測(cè)量綠光的波長(zhǎng)。元件代號(hào)ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透綠光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為。(填寫元件代號(hào))

(3)在光屏上得到的干涉圖樣如圖4所示,分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺(20分度)示數(shù)如圖5所示,則其讀數(shù)x1=mm;在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖6所示,其讀數(shù)x2=105.60mm。

(4)已知該裝置中雙縫間距d=0.50mm,雙縫到光屏的距離L=0.50m,則實(shí)驗(yàn)中計(jì)算波長(zhǎng)的表達(dá)式λ=(用d、L、x1、x2的符號(hào)表示),由以上所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長(zhǎng)為nm。

答案(1)1(2)CEDBA(3)101.10(4)d(x2-x1)解析(1)干涉條紋間距相等,明條紋寬度相等,衍射條紋中央明條紋最寬,兩側(cè)明條紋逐漸變窄,可知干涉圖樣是圖1。(2)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為透綠光的濾光片、單縫、雙縫、光屏,即由左至右表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為CEDBA。(3)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)律,該讀數(shù)為101mm+0.05×2mm=101.10mm。(4)根據(jù)上述可知,相鄰明條紋中心之間的間距Δx=x2-x18,由Δx=Ldλ解得λ=d(x2-x1)8L,考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)角度1實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新(2024屆鶴壁月考)小明在做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí),嘗試用單縫和平面鏡做類似實(shí)驗(yàn)。單縫和平面鏡的放置如圖所示,白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長(zhǎng)為λ的單色光并照射單縫,能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋。(1)若S視為其中的一個(gè)縫,那么