新教材人教版高中物理選擇性必修第一冊第四章光 課時分層練習(xí)題及章末測驗

第四章光

4.1光的折射............................................................-1-

4.2全反射............................................................-10-

4.3光的干涉..........................................................-18-

4.4實驗：用雙縫干涉測量光的波長......................................-24-

4.5光的衍射..........................................................-27-

4.6光的偏振激光.....................................................-30-

第四章綜合測驗.........................................................-36-

4.1光的折射

基礎(chǔ)練習(xí)

一、選擇題（本題共6小題，每題6分，共36分）

1.下列關(guān)于光的折射及折射率的說法正確的是（B）

A.光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，光的傳播方向一定發(fā)生改變

B.放入盛水的碗中的筷子，看起來像折了一樣，是光的折射

C.光由水射入空氣中，折射角小于入射角

D.光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度大

解析：當(dāng)光垂直交界面射入時，傳播方向不變，選項A錯誤；從水中筷子反射

的光線由水中進(jìn)入空氣時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)

入人眼，人眼會逆著折射光線的方向看起來筷子像折了一樣，是光的折射，故選

項B正確；光由水射入空氣中，折射角大于入射

V

角，故選項c錯誤；由得，光在折射率大的介質(zhì)中的傳播速度小，故選

項D錯誤。

2.（2021?浙江省金華高二下學(xué)期檢測）光在某種玻璃中的傳播速度是，5x108

m/s,要使光由玻璃射入空氣時折射光線與反射光線成90。，則入射角應(yīng)是（A）

A.30°B.60°

C.45°D.90°

解析：依題意，設(shè)入射角為明,則折射角/=90。-%,玻璃的折射率〃

c3.0X10'r-

由折射定律知力sin%=sin02f又sin^2=sin(90°—

%）=cos%,即tan%=-=+，得匹=30°。故正確選項為A。

nj

3.（2020?天津市靜海一中高二下學(xué)期檢測）如圖所示為光由玻璃射入空氣中

的光路圖，直線48與⑦垂直，其中一條是法線。入射光線與⑦的夾角為。，折

射光線與切的夾角為￡,。＞￡（。+￡￡90°）,則該玻璃的折射率〃等于（B）

sinacosB

sinBcosa

cosasin￡

sina

解析：因為光從玻璃射入空氣，折射角大于入射角，所以知⑦為界面，入射

角為90°—a,折射角為90°—根據(jù)光的可逆性知，折射率〃=

0

-si—n券90~—B~cos8故B正確，ACD錯誤。故選B。

sin90—acosa

4.（多選）一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2,方向如圖所示，下列對于1、2兩種介

質(zhì)的光學(xué)屬性的判斷正確的是（BD）

介質(zhì)1/60°

步Y(jié)介質(zhì)2

A.介質(zhì)1的折射率小B.介質(zhì)1的折射率大

C.光在介質(zhì)1中的傳播速度大D.光在介質(zhì)2中的傳播速度大

v1n〃「

解析：由〃=去知介質(zhì)1的折射率大,由片源光在介質(zhì)2的傳播速度大，

故選BDo

5.（多選）一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、6兩束單色光，其

傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對外人的折射率分別為心和小，區(qū)、，在玻璃中的傳播

速度分別為匕和小貝U（AD）

A.n〉ribB./7,X/7A

C.v〉VbD.va<vb

解析：由題圖知折射角-而〃=15入射角"晌所以公〃,“選項A

正確；由折射率〃=加匕＜%,故選項D正確。

6.（多選）根據(jù)圖中的漫畫，判斷下列說法中正確的是（BD）

A.人看到的是魚的實像，位置變淺了些

B.人看到的是魚的虛像，位置變淺了些

C.魚看到的是人的實像，位置偏低了些

D.魚看到的是人的虛像，位置偏高了些

解析：人看魚的光路如圖甲所示，因入射角了小于折射角r,則人將看到魚的

虛像，且位置比熨際情況變淺了些，B正確；魚看到人的光路如圖乙所示，因入射

角/大于折射角八則魚將看到人的虛像，且比實際位置要高，D正確。

二、非選擇題（共24分）

7.（10分）學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)

計了一個測量液體折射率的儀器。如圖所示，在一個圓盤上，過其圓心。作兩條

互相垂直的直徑式；EF.在半徑勿上，垂直盤面插上兩枚大頭針片、R并保持小

立置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直

徑函相平，)作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察幺、P,像,并在圓周

上插上大頭針月，使鳥，正好擋住片、P20同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周比部分

刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)鳥所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。

則：

(1)若N40尸=30°,曲與%的夾角為30°,則月處所刻折射率的值為_隹_。

(2)圖中R、A兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率值大？一s_。

(3)做力。的延長線交圓周于《，4處對應(yīng)的折射率值應(yīng)為」

解析：(1)由圖看出，入射角為i=ZAOF=30°,折射角r=/EOR=60°,

則A處所對應(yīng)的折射率的值為〃=黑5=/。

(2)根據(jù)折射定律，〃=—,可知S處對應(yīng)的折射率較大。

sini

(3)作/。的延長線交圓周于人,這種情況下折射角與入射角相等，則知人處所

對應(yīng)的折射率的值是1。

8.(14分)(2020?海南省海南中學(xué)高二下學(xué)期期末)為了從軍事工事內(nèi)部觀察

外面的目標(biāo)，工事壁上開有一長方形孔，設(shè)工事壁厚d=26&cm,孔的寬度￡=

20cm,孔內(nèi)嵌入折射率〃=/的玻璃磚，如圖所示。試問：

(1)嵌入玻璃磚后，工事內(nèi)部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少?

(2)要想使外界180°范圍內(nèi)的景物全被觀察到，則應(yīng)嵌入折射率最小為多大

的玻璃磚?

答案：(1)120°(2)2

解析：工事內(nèi)部的人從玻璃磚左側(cè)能最大范圍觀察右邊的目標(biāo)，光路如圖所示。

tan￡可得￡=30。，

(D由折射定律有1=小，

sinpv

得a=60°,

則視野的張角最大為2。=120。°

(2)要使視野的張角為180°,則在空氣中的入射角為90°,

sin900

由折射定律有.H=氏,解得飽=2,

sinP

應(yīng)嵌入折射率最小為2的玻璃磚。

提升練習(xí)

一、選擇題(本題共3小題，每題6分，共18分)

1.如圖所示，井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井(水面

在井口之下)，兩井底部各有一只青蛙，則(B)

A.水井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

B.枯井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

C.水井中的青蛙覺得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星

D.兩只青蛙覺得井口一樣大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

解析：這是一道典型的視野問題，解決視野問題的關(guān)鍵是如何確定邊界光線，

是誰約束了視野等。如本題中由于井口邊沿的約束而不能看到更大的范圍，據(jù)此

根據(jù)邊界作出邊界光線，如圖所示。水井中的青蛙相當(dāng)枯井中離開井底一定高度

的青蛙，枯井中青蛙的視角。比水井中青蛙的視角Y要大，所以枯井中青蛙覺

得井口人些；而看到井口外的范圍是兩條實線所示光線的范圍內(nèi)，看向井口和天

空￡＞。，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故選項B正確，A、C、D錯誤。

2.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成，夜間行車時，它能把

車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體

反射元件制成的，如圖所示，反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10um的細(xì)玻璃珠，所

用玻璃的折射率為小，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射一反射一再折射后恰好

和入射光線平行，那么第一次入射的入射角應(yīng)是（D）

A.15°B.30°

C.45°D.60°

sin0

解析：作光路圖如圖所示，設(shè)入射角為。，折射角為。，則O=2a,n=—^

sina

所以，?=60°。故選項D正確。

3.如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的48面上，經(jīng)四和力。兩個面折

射后從4c面進(jìn)入空氣，當(dāng)出射角廣和入射角，相等時，出射光線相對于入射光

線偏轉(zhuǎn)的角度為心已知棱鏡頂角為。，則計算棱鏡對該色光的折射率表達(dá)式為

(A)

a-\-0a-\-0

sin8

sin0—~~

乙

解析：由折射定律可知,力=而豆；因入射角和出射角相等,即

故由幾何關(guān)系可知，￡=?；

a-\-0

sin---

故折射率〃=------：故選A。

sin萬

二、非選擇題（共22分）

4.（10分）河中有條小魚，某時刻小魚的實際深度為〃，一人從水面正上方往

水中看，他感覺到的小魚的深度為多大？（設(shè)水的折射率為〃）

答案W

解析：如圖所示，設(shè)小魚在s處，從魚反射出的光線SO垂直水面射出，光線

與SO間的夾角很小。因一般人的瞳孔的線度為2?3mm,/、/為一組對應(yīng)

的折射角和入射角，可知生、外均很小。由數(shù)學(xué)知識知：

0600\

sin夕i=tan夕i="sin62?tan^=—

nn2

.sin%OOJhHH

由折射定律得：廠麗萬Hi'得

即他感覺到的小魚的深度為實際深度的《即變淺。

5.（12分）（2021?山東省煙臺市高三模擬）如圖所示的裝置可以測量棱鏡的折

射率。力比表示待測直角棱鏡的橫截面，棱鏡的頂角為叫緊貼直角邊力。放置一

塊平面鏡。一光線S。射到棱鏡的4?面上，適當(dāng)調(diào)整S0的方向，當(dāng)S0與46成B

角時，從47面射出的光線與SO重合。

A

(1)畫出光線so進(jìn)入棱鏡的折射光線;

(2)求出棱鏡的折射率

答案：(1)見解析圖⑵戶黑

解析：(D光路如圖所示。

(2)入射角7=90°—B

要使從力8面射出的光線與S0重合，則48面上折射光線必須與4C面垂直，由

幾何知識得到，折射角r=a

由折射定律得：〃=霖

4.2全反射

基礎(chǔ)練習(xí)

一、選擇題（本題共6小題，每題6分，共36分）

1.（2020?四川省宜賓四中高二下學(xué)期期中）光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖，其內(nèi)芯和

外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是（A）

A.內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射

B.內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射

C.內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射

D.內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用

解析：發(fā)生全反射的條件是光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，所以內(nèi)芯的折射率大。

且光傳播在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。故選A。

2.（2020-內(nèi)蒙古包頭九中高二下學(xué)期期末）自行車的尾燈采用了全反射棱鏡

的原理，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照

到尾燈后，會有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車，尾燈由

透明介質(zhì)制成，其外形如圖甲所示，下面說法正確的是（C）

甲乙

A.汽車燈光從左面射過來,在尾燈的左表面發(fā)生全反射

B.汽車燈光從左面射過來,在尾燈的右表面發(fā)生全反射

C.汽車燈光從右面射過來,在尾燈的左表面發(fā)生全反射

D.汽車燈光從右面射過來,在尾燈的右表面發(fā)生全反射

解析：我們從題圖中取一個凸起并作出一條光路如圖所示。由圖可知，每一部

分相當(dāng)于一塊全反射棱鏡，要想讓后面的司機(jī)看到反射光，因此光只能從右側(cè)（直

邊）射入，經(jīng)過尾燈左表面反射回去，故選項C正確，A、B、D錯誤。

3.（2021?湖北省襄陽市第四中學(xué)高二下學(xué)期月考）一束光線穿過介質(zhì)1、2、

3時，光路如圖所示，貝lj（C）

A.介質(zhì)1的折射率最大

B.介質(zhì)2是光密介質(zhì)

C.光在介質(zhì)2中的速度最大

D.當(dāng)入射角由45。逐漸增大時，在2、3分界面上可能發(fā)生全反射

解析：由圖可知，光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2中折射角大于入射角，則小＞〃2。光

從介質(zhì)2射入介質(zhì)3中折射角小于入射角，則小〈外，據(jù)光的可逆性知，光從2射

向1或從2射向3時，若入射角相等，從折射角上可判斷小所以有所＞?。?/p>

功，即介質(zhì)3折射率最大，故A錯誤；由對A的分析可知，相對介質(zhì)3來說，2是

光疏介質(zhì)，故B錯誤；根據(jù)公式：＞=梟,因2的折射率最小，所以光在介質(zhì)2中

的傳播速度最大，故C正確；當(dāng)入射角由45°逐漸增大時，光從2到3是從光疏

介質(zhì)到光密介質(zhì)，全反射只有光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時才能發(fā)生，所以在此

界面上不會發(fā)生全反射，故D錯誤。

4.折射率〃=啦的直角玻璃三棱鏡截面如圖所示，一條光線從力8面入射，入

射角為“圖中未標(biāo)出），助為其折射光線，劭與46面的夾角。=60°。則（B）

A.7=45°,光在力C面上不發(fā)生全反射

B.7=45°,光在4C面上發(fā)生全反射

C.7=30°,光在力。面上不發(fā)生全反射

D.7=30°,光在力。面上發(fā)生全反射

——詈——解得：C,由sin^,可

解析：由折射定律可知:n=J=45

sin——0

乙

知，光線在月C面上發(fā)生全反射的臨界角為￡45°。由于劭在力。面上的入射角

為60。，所以光線仍在4。面上發(fā)生了全反射，不能從力。面上折射出去。故選B。

5.（多選）一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊半圓柱形透明體，如圖甲所示,

對其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度隨著6的變化而變

化，如圖乙的圖線所示，則下列說法正確的是（BC）

甲乙

A.透明體的臨界角為30°B.透明體的臨界角為60°

C.透明體的折射率為平3

D.透明體的折射率為5

解析：由題圖乙的圖線可知，當(dāng)夕小于等于30°時，入射角大于等于60°,

折射光線的強(qiáng)度為零，光線產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，所以此透明體的臨界角為60°,故

選項A錯誤，選項B正確；由臨界角公式sin0=%解得片半,故選項C正確,

D錯誤。

6.（多選）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（AB）

A.光從真空射入介質(zhì)后，頻率不變

B.此介質(zhì)的折射率等干隹

C.入射角大于45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.入射角小于30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

解析：光的頻率由光源決定，在傳播過程中頻率不變，選項A正確；由折射定

律='，選項B正確；發(fā)生全反射的臨界角6,=arcsin-=

sin82sm30vn

45°,只有當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)且入射角大于或等于臨界角時才會發(fā)

生全反射現(xiàn)象，所以選項C、D錯誤。

二、非選擇題（共24分）

7.（11分）一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，如圖為過軸

線的截面圖，調(diào)整入射角%使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射。已知

水的折射率為右求sina的值。

解析：當(dāng)光線在水面發(fā)生全反射時，有sinu1①

當(dāng)光線從左側(cè)射入時，由折射定律②

sin（j-q

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)可得sin。=半

O

8.（13分）截面為扇形力小的玻璃磚放在水平面上，8是圓弧的最低點，也是

4。弧面的中點，圓弧半徑為此〃是邊上一點，如=坐尼f是物邊的中點。

圓弧所對圓心角為120°,一束光線從〃點在紙面內(nèi)垂直勿邊射入玻璃磚，結(jié)果

光線在圓弧面上剛好發(fā)生全反射，求:

A

(1)玻璃磚對光的折射率；

(2)若讓光從2點入射，入射方向不變，則光線在圓弧面上折射，偏向角為多

少？

答案：⑴蛆(2)15°

解析：(1)當(dāng)光線從〃點在紙面內(nèi)垂直的邊射入玻璃磚，設(shè)光線在圓弧面上的

入射點為F

由幾何關(guān)系則有:

解得N〃6F=45°,cosN加戶=嘉平

根據(jù)幾何關(guān)系，則有：N〃R?=45°

臨界角：6^45°

因此折射率：n=—:"

sinev

(2)若光線從￡點入射，根據(jù)幾何關(guān)系，由于光線垂直于力，OE=^R

NAOB=60°,由幾何關(guān)系可知，光線剛好從8點出射

由幾何關(guān)系，入射角6=30°,由折射率公式則有:

〃=sinO'解得："=45°

因此光線在圓弧面上折射，光的偏向角為：a—6=15°

提升練習(xí)

一、選擇題（本題共3小題，每題8分，共24分）

1.如圖所示，一個透明玻璃球的折射率為啦，一束足夠強(qiáng)的細(xì)光束在過球心

的平面內(nèi)，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球與真空的交界面處發(fā)生

多次反射和折射，從各個方向觀察玻璃球，能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)

是（B）

1A/pcin4S°

解析：sin6三七=華，6^45°；,。=30°。光路圖如圖所示。

nzsinu

所以共3條射出玻璃球。

2.如圖所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角/力為直角。此截面所在

平面內(nèi)的光線沿平行于回邊的方向射到力4邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到力C邊上，并

剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為（A）

A.平B.y[2

3

D.小

c.2

解析：在46面上，設(shè)入射角為，，7=45°折射角為夕，則〃=$行°①

在力。面上，由幾何知識可知，此時入射角/=90°-e②

_1

貝ij③

n=sinh

由①②③解得〃=坐，A項正確。

3.（多選）（2020?吉林扶余市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中）一束光從空氣射向折

射率〃的某種玻璃的表面，如圖所示，，代表入射角，則（BCD）

N

空氣

：玻璃

：n=ji

A.當(dāng)，＞45。時會發(fā)生全反射現(xiàn)象

B.無論入射角，.是多大，折射角r都不會超過45°

C.欲使折射角r=30°,應(yīng)以7=45°的角度入射

D.當(dāng)入射角/=arclG歷時，反射光線跟折射光線恰好互相垂直

解析：因為光是從空氣進(jìn)入玻璃，所以不可能發(fā)生全反射，故A錯誤；當(dāng)入射

sin90°

角是90°時，折射角最大，根據(jù)〃=,則折射角最大值為r=45°,所以

sin/'

無論入射角，是多大，折射角廠都不會超過45°,故B正確；當(dāng)折射角r=30°,

由，。=',解得：＞=45°,故C正確；當(dāng)反射光線跟折射光線恰好互

=sms3*0v

sini______sinz

相垂直時，設(shè)入射角為i,折射角為八有7+r=90°

sinrsin900-I

=tanj,所以，=arctan，^,故D正確。

二、非選擇題（共16分）

4.（16分）（2020?湖北黃岡中學(xué)高二期末）如圖所示，一玻璃工件折射率為

左側(cè)是半徑為〃的半球體，右側(cè)是長為8爪直徑為2斤的圓柱體。一細(xì)束光頻率為

￡沿半球體半徑方向射入工件，最終這束光都能到達(dá)圓柱體的右端面，忽略光在

圓柱體端面的反射，已知光在真空中的傳播速度為求：

（1）光在玻璃工件中的波長；

（2）光在工件中傳播的最長時間。

解析：（1）光在玻璃工件中的速度卜=]

波長4=-f

由①②式解得光在玻璃工件中的波長久=京

（2）設(shè)光在圓柱體中發(fā)生全反射時的入射角為%傳播到右端面的路程為s,

8"

貝nlIJsina=—

s

光在工件中傳播的時間看=平

即q+1）^，當(dāng)C為最小值時，￡有最大值，此時sina

8z?24-/7R

由③④⑤式得如x=

4.3光的干涉

基礎(chǔ)練習(xí)

一、選擇題（本題共5小題，第2小題18分，其余小題每題7分，共46分）

1.白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的（D）

A.傳播速度不同B.強(qiáng)度不同

C.振動方向不同D.頻率不同

解析：兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，不同色光的頻率不同、波長不同。

這樣除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色條紋。

2.（2020?北京市昌平區(qū)高二下學(xué)期期末）閱讀下列材料，解答（1）?⑶小題。

明代學(xué)者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱

則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一

束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光以瓦

（D如果光束a是藍(lán)光，則光束。可能（D）

A.紅光B.黃光

C.綠光D.紫光

（2）己知入射角？=60°,5光在三棱鏡中的折射角r=45°,該三棱鏡對6光

的折射率為（C）

43

A-3B.％

C逅D近

23

（3）某同學(xué)分別用&光和8光進(jìn)行雙縫干涉實驗，實驗裝置完全相同。其中如

圖為6光的干涉條紋，則下圖所示的條紋中可能是a光的干涉條紋的是（A）

解析：（1）根據(jù)棱鏡對各色光的折射率可知，若a光為藍(lán)光，則6光可能為紫

光，故選D。

sin/sin600乖

（2）/7=

sinrsin45°-2

（3）單色光的干涉圖樣是等間距，明暗相間的條紋，由于a光的波長大于6光

的波長，故a光的干涉條紋間距大于6光，故選A。

3.瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等危害極大，某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣

體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計了一個監(jiān)測儀,

其原理如圖所示：在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B,容器A與干凈

的空氣相通，在容器B中通入礦井中的氣體，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測

瓦斯?jié)舛?。如果屏的正中央。點變?yōu)猷臣y，說明B中氣體（A）

A.一定含瓦斯B.一定不含瓦斯

C.不一定含瓦斯D.無法判斷

解析：如果屏的正中央。變?yōu)榘导y，說明從兩個子光源到屏的光程差發(fā)生變化,

所以3中氣體一定含瓦斯。

4.（多選）楊氏雙縫干涉實驗中，下列說法正確的是（〃為自然數(shù)，4為光波波

長）（BD）

A.在距雙縫的路程相等的點形成暗條紋

B.在距雙縫的路程差為的點形成亮條紋

C.在距雙縫的路程差為緇的點形成亮條紋

D.在距雙縫的路程差為卜+當(dāng)月的點形成暗條紋

解析：在雙縫干涉實驗中，當(dāng)某處距雙縫距離之差為波長的整數(shù)倍時，即

bx=k入,4=0,1,2,3,…這些點為加強(qiáng)點，該處出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)某處距雙縫距

離之差△刀為半波長的奇數(shù)倍時，即^x=（2A+1）4?4=0,1,2,3,…這些點為

減弱點，該處出現(xiàn)暗條紋。

5.（多選）在光的雙縫干涉現(xiàn)象中，下列描述正確的是（AD）

A.用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較長的光

B.用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較短的光

C.單色光雙縫干涉條紋中，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的

D.在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由波長長的光換成波長短的光，相鄰兩個亮

條紋間距將變窄

解析：條紋間距與光的波K成正比，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是波K較K的光,

A項正確，B項錯誤；雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，C

項錯誤；由公式bx±人可知波長度短時，相鄰兩亮條紋間距將變窄，D項正確。

d

二、非選擇題（共14分）

6.（14分）在雙縫干涉實驗中，光屏上某點〃到雙縫S和￡的路程差為7.5X10

-7m,如果用頻率為6.0X10“Hz的黃光照射雙縫，（光速0=3X10'm/s）試問：

（D該黃光的波長是多少？

（2）試通過計算分析夕點出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？

答案：（D5Xl（rm（2）暗條紋

。3X10'_

解析：（1）A=-=———=5X107m；

IO.uxium

3

（2）Ax=7.5X10-7m=-^,所以是暗條紋。

提升練習(xí)

一、選擇題（本題共4小題，每題6分，共24分）

1.（2020?遼寧省實驗中學(xué)分校高二下學(xué)期期末）在雙縫干涉實驗中，以白光

為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片

（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時（C）

A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失

B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無任何光亮

解析：紅光和綠光的頻率穴同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故不能產(chǎn)生干涉條紋。形

成紅綠兩光各自衍射圖像，故有光亮存在。

2.如圖所示是研究激光相干性的雙縫干涉示意圖，擋板上有兩條狹縫S、

由S和S發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光波長為A,屏

上的2點到兩縫S和W的距離相等，如果把尸處的亮條紋記作第0號亮紋，由尸

向上數(shù)與0號亮紋相鄰的亮紋為1號亮紋，與1號亮紋相鄰的亮紋為2號亮紋，

設(shè)片處的亮紋恰好是10號亮紋，直線S/的長度為r”WA的長度為及，則打一

力等于（B）

A.54B.104

C.204D.404

解析：由題設(shè)可知，從中央亮條紋〃算起，A點處是第10號亮條紋的位置，

表明縫S、S到4處的距離差久一0為波長的整數(shù)倍，且剛好是10個波長，所以

選項B正確。

3.在楊氏雙縫干涉實驗中，如果不用激光光源而用一般的單色光源，為了完

成實驗可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源，如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實

驗時，若單縫S從雙縫S、W的中央對稱軸位置處稍微向上移動，貝i」（D）

A.不再產(chǎn)生干涉條紋

B.仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋。的位置不變

C.仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋夕的位置向上移

D.仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋〃的位置略向下移

解析：本實驗中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源，雙縫$、$的作用是

形成相干光源，稍微移動s后，沒有改變傳到雙縫的光的頻率，由5、￡射出的仍

是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上尸點下方某點光程差為零，故中央亮紋

下移。

4.（多選）（2020?河北省曲周縣第一中學(xué)高二下學(xué)期期中）如圖所示，。血是半

圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，力、〃是關(guān)于軸等距且平行的兩束不同

單色細(xì)光

束，從玻璃體右方射出后的光路如圖所示，，腸￥是垂直于QQ放置的光屏，沿

方向不斷左右移動光屏，可在屏上得到一個光斑R根據(jù)該光路圖，下列說法

正確的是（ABD）

A.若力光和6光以相同角度從玻璃斜射入空氣，隨著入射角增大，5光先消

失

B.光從空氣進(jìn)入該玻璃體后，其頻率不變

C.在真空中，力光光速比8光的光速大

D.月光和8光照射同一雙縫月光相鄰亮條紋間距大

解析：】光線通過玻璃體后，力光的偏折程度比八光的小，可知力光的折射率

比B光的折射率小，發(fā)生全反射的臨界角為sinC=-,可知隨著入射角增大，B

n

光先發(fā)生全反射，8光先消失，故A正確；光的頻率是光的基本性質(zhì)，不會隨著介

質(zhì)改變而改變，故B正確；在真空中，各光光速相等，故C錯誤；因為力光折射

率小，所以力光頻率小，力光波長長，照射同一雙縫力光相鄰亮條紋間距大，故D

正確。

二、非選擇題（共16分）

5.（16分）光纖通信是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來的新興技術(shù)，世界上許多

國家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)。發(fā)射導(dǎo)彈時，可在導(dǎo)彈后面連一根細(xì)如蛛絲

的光纖，就像放風(fēng)箏一樣，這種纖細(xì)的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間，起著雙向傳

輸信號的作用。光纖制導(dǎo)的下行光信號是錢鋁碑激光器發(fā)出的在纖芯中波長為

0.85um的單色光。上行光信號是鋼鐵碑磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長為

1.06um的單色光。這種操縱系統(tǒng)通過這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令，導(dǎo)彈就如

同長“眼睛”一樣盯住目標(biāo)。根據(jù)以上信息、，回答下列問題：

（1）在光纖制導(dǎo)中，上行光信號在真空中波長是多少？

（2）為什么上行光信號和下行光信號要采用兩種不同頻率的光？（已知光纖纖

芯的折射率為1.47）

答案：（1）1.56um（2）見解析

解析：（1）設(shè)信號頻率為￡真空中的波長為兒，。=兒￡光在纖芯中的頻率

仍為￡波長為入，則光在纖芯中的速度-=力力又〃=?,可以得出：九

=1.47X1.0656um,

（2）上行光信號和下行光信號的頻率相同，將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾。

4.4實驗：用雙縫干涉測量光的波長

基礎(chǔ)練習(xí)

一、選擇題（本題共3小題，每題8分，共24分）

1.在利用測量頭測量條紋寬度時，應(yīng)使分劃板中心刻線（C）

A.與亮條紋的邊緣對齊

B.與暗條紋的邊緣對齊

C.與亮條紋的中心位置對齊

D.與暗條紋的中心位置對齊

解析：在利用測量頭測量條紋寬度時，應(yīng)使分劃板中心刻線與亮條紋的中心位

置對齊，這是因為條紋的邊緣輪廓不清晰，如果對準(zhǔn)邊緣測量誤差較大，而亮條

紋比暗條紋更好觀測。故C正確，A、B、D錯誤。

2.（多選）在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，一同學(xué)在光屏上隱約看

到亮光，基本看不到明暗相間的條紋，其原因可能是（ACD）

A.光源的高度不合適B.沒有放入濾光片

C.單縫和雙縫不平行D.單縫和雙縫的前后位置放反了

解析：在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，光源的中心與遮光筒的軸線不

在同一直線上時可能看不到明暗相間的條紋；沒有濾光片時，應(yīng)看到彩色條紋；

單縫和雙縫不平行時，透過縫而到達(dá)屏的光線很少；單縫和雙縫的前后位置放反

了，到達(dá)屏的光少，而且不會發(fā)生干涉，故選項A、C、D都有可能導(dǎo)致看不到明

暗相間的條紋。

3.（多選）某同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后，觀察單色光的干涉現(xiàn)象，獲得成

功。若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝進(jìn)行如下改動，還能使實驗成功的是（AC）

A.將光源向靠近雙縫的方向移動少許，其他不動

B.將濾光片去掉，其他不動

C.將單縫向雙縫移動少許，其他不動

D.將單縫與雙縫的位置互換，其他不動

解析：在雙縫干涉中，干涉條紋的間距AxnJ，由公式可得，條紋間距與

a

波長九、雙縫到屏之間的距離/成正比，與雙縫間的距離d成反比，光源向靠近

雙縫的方向移動少許時，，、&4均沒有變化，則條紋間距不變，故A正確；濾

光片去掉后無法形成單色光，干涉圖樣為彩色，故B錯誤；若單縫向雙縫移動少

許，不會改變條紋間距，故C正確；若單縫與雙縫的位置互換，則無法形成干涉

條紋，故D錯誤。

二、非選擇題（共36分）

4.（16分）某同學(xué)用圖甲所示的實驗裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗，

他用帶有游標(biāo)尺的測量頭（如圖乙所示）測量兩條亮條紋間的距離。轉(zhuǎn)動測量頭的

手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋（將這一條紋確定為第一亮條紋）的

中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)如圖丙所示，再轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心

刻線對齊第6條亮條紋的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)如圖丁所示，則圖丁的示數(shù)

照=8.95mm。如果實驗所用雙縫之間的距離d=0.20mm,雙縫到屏的距離L

=60emo根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出光的波長590.0nm（保留1位小數(shù)）。

光源濾光片單縫碼展

nflillnII

圖甲圖乙

012cm123cm

I川||川配州出⑴小“刑wMwiiia

0102001020

圖丙圖丁

解析：由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則以及干涉條紋與波長的關(guān)系分析求解。尼=8nun

+19X0.05mm=8.95mm,由Ax='=”,^=2X0.05mm=0.10mm,

a□

所以久=590.0nmo

5.（20分）（2021?浙江嘉興高一中學(xué)高二檢測）在“用雙縫干涉測量光的波

長”的實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖所示，并選用縫

間距d=0.2mm的雙縫片。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫片間的距離￡=700

mm。接通電源使光源正常工作，

(1)KN、P三個光學(xué)元件依次為&0

A.濾光片、單縫片、雙縫片

B.濾光片、雙縫片、單縫片

C.偏振片、單縫片、雙縫片

D.雙縫片、偏振片、單縫片

(2)己知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,

從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖甲所示，圖中的數(shù)字是該

同學(xué)給各暗條紋的編號，此時圖乙中游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)為=1.16min；接著再轉(zhuǎn)動

手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙所示，此時圖丁中游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)也=

15.02mm<>

(3)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰亮條紋(或暗條紋間)的距離Nx,

進(jìn)而計算得到這種色光的波長A=660nmo

(4)一同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與

分劃板豎線未對齊，如圖所示，若要使兩者對齊，該同學(xué)應(yīng)如何調(diào)節(jié)1。

A.僅左右轉(zhuǎn)動透鏡B.僅旋轉(zhuǎn)濾光片

C.僅撥動撥桿D.僅旋轉(zhuǎn)測量頭

解析：（1）雙縫干涉實驗是讓單色光通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以讓

白熾燈光通過濾光片形成單色光，再經(jīng)過單縫形成相干光，再通過雙縫形成干涉

條紋。故以N、尸依次為濾光片、單縫片、雙縫片。

（2）圖丙中，游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為15mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.02mmX1=0.02mm,

所以最終讀數(shù)為也=15.02mm,

（3）兩個相鄰明紋（或暗紋）間的距離

尼一X15.02—1.16

△x^-77min2.31inni,

66

3口L、3,dbx0.2X10-3X2.31X10-3_

根據(jù)△，得：4—j—-7八八?1八一：sm=6.6X107in—660nmo

aL/UUX1U

（4）旋轉(zhuǎn)測量頭，分劃板豎線隨之旋轉(zhuǎn)，可使分劃板豎線與亮條紋對齊，故D

正確。

4.5光的衍射

一、選擇題（本題共7小題，每題6分，共42分）

1.如圖所示的四個圖形中哪個是著名的泊松亮斑的衍射圖樣（B）

解析：由泊松亮斑衍射圖樣特點可判選項B正確。

2.觀察單縫衍射現(xiàn)象時，把縫寬由0.2mm逐漸增大到0.8mm,看到的現(xiàn)象

是（A）

A.衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯

B.衍射條紋的間距逐漸變大，衍射現(xiàn)象越來越明顯

C.衍射條紋的間距不變，只是亮度增強(qiáng)

D.以上現(xiàn)象都不會發(fā)生

解析：觀察衍射圖樣發(fā)現(xiàn)：狹縫的寬度逐漸變小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋

間距變大。本題是縫寬增大，所以選項A正確。

3.在觀察光的衍射現(xiàn)象的實驗中，通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫，觀

看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），可以看到（C）

A.黑白相間的直條紋B.黑白相間的弧形條紋

C.彩色的直條紋D.彩色弧形條紋

解析：白熾燈發(fā)出的是復(fù)色光，其中各種色光的波長不同，產(chǎn)生的衍射條紋間

距不同，各單色光相互疊加，成為彩色直條紋。

4.（多選）關(guān)于衍射光柵，下列說法正確的是（ABD）

A.衍射光柵是由許多等寬度的狹縫組成的

B.衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類

C.透射光柵中刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫

D.透射光柵中未刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫

解析：對于透射光柵來說，當(dāng)光照射到刻痕上時，光發(fā)生漫反射而不能透過，

故選項C錯誤。

5.（多選）沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的天氣現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴

時能見度只有十幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種情況下（BD）

A.只有波長較短的一部分光才能到達(dá)地面

B.只有波長較長的一部分光才能到達(dá)地面

C.只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面

D.只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面

解析：據(jù)光明顯衍射的條件，發(fā)生沙塵暴時，只有波長較長的一部分光線能到

達(dá)地面，據(jù)知，到達(dá)地面的光是頻率較小的部分。

6.（多選）圖為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣，則（BC）

mnnnm

甲乙

IIBIII

丙丁

A.甲為紅光的衍射圖樣B.乙為紫光的干涉圖樣

C.丙為紅光的衍射圖樣D.丁為紫光的干涉圖樣

解析：當(dāng)單色光通過雙縫時形成的干涉圖樣為等間距的，而通過單縫時的圖樣

是中間寬、兩邊窄的衍射圖樣，因此甲、乙為干涉圖樣，而丙、丁為衍射圖樣。

由于紅光的波長較長，干涉圖樣中相鄰條紋間距較大，而紫光的波長較短，干涉

圖樣中相鄰條紋間距較小，因比選項B、C正確。

7.(多選)做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗時，用激光比普通光源效果更好，

圖像更清晰。如圖甲所示，如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到

彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況。下

列說法正確的是(AD)

A.做單縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如乙所示

B.做單縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如丙所示

C.做雙縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如乙所示

D.做雙縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如丙所示

解析：雙縫干涉條紋等間短，單縫衍射條紋一定不等間距，即中央寬、兩邊窄

的明暗相間的條紋。若做單縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如乙所示，故A正確、B錯誤；

若做雙縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如丙所示，故C錯誤、D正確。

二、非選擇題(共18分)

8.(8分)分析以下現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：

(1)通過盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌龋煽吹讲噬猓?/p>

(2)隔著帳幔看遠(yuǎn)處的燈，見到燈周圍輻射彩色的光芒；

(3)光線照在花布上，可以看見花布上的圖樣。

解析：(D白光通過盛水的玻璃杯發(fā)生折射，在適當(dāng)?shù)慕嵌龋魃夥蛛x較大,

可看到彩色光。

(2)遠(yuǎn)處燈發(fā)出的光經(jīng)過帳幔的縫隙，產(chǎn)生衍射，因此可見到燈周圍輻射彩色

的光芒。

(3)光線照在花布上看見花布的圖樣，是由于光的反射與吸收的結(jié)果?；ú际?/p>

由各種顏色的花紋組成的，當(dāng)白光照在花布上時紅色花紋反射紅光，吸收其他顏

色的光，這樣我們在該位置只看到紅色。同理可以看到各種花紋反射的顏色。這

樣可以看到花布的圖樣。

9.(10分)如圖所示是通過游標(biāo)卡尺兩測量腳間的狹縫觀察白熾燈線光源時所

拍下的四張照片。

⑴(2)(3)(4)

(1)試通過圖樣分析四張照片對應(yīng)的兩測量腳間的寬度大小關(guān)系。

(2)試說明照片(4)中中央條紋的顏色及成因。

解析：(1)從四張照片的單縫衍射圖樣可以看出，由圖(1)到圖(4),衍射現(xiàn)象

越來越明顯，說明兩測量腳間的狹縫越來越小，因此由圖⑴到圖⑷四張照片對

應(yīng)的兩測量腳間的寬度越來越小。

(2)圖(4)中中央條紋的顏色為白色，因為各種色光在屏中央均為亮條紋，七色

光疊加后，中央條紋即為白色，

4.6光的偏振激光

基礎(chǔ)練習(xí)

一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)

1.關(guān)于自然光和偏振光，以下說法正確的是(B)

A.自然光包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，但是沿各個方向振

動的光波的強(qiáng)度可以不相同

B.偏振光是在垂直于傳播方向上，只沿著某一特定方向振動的光

C.自然光透過一個偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個偏振片后又還原

為自然光

D.晚上月亮光是自然光

解析：光源發(fā)出的光，沿著各個方向振動的光的強(qiáng)度都相同的光，叫作自然光。

沿某個特定方向振動的光叫作偏振光，故A錯B對；偏振光不能通過偏振片還原

為自然光，C錯；月亮光是偏振光，D錯。

2.如圖所示，兩光屏間放有兩個透振方向相互平行的偏振片，現(xiàn)讓太陽光沿

軸線通過光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通過偏振片Q?，F(xiàn)以光的傳播方向

為軸使偏振片P由圖示位置旋轉(zhuǎn)90°度，下列說法正確的是（D）

A.MN間為偏振光B.PQ間為自然光

C.PQ