2024屆高考物理二輪專題復習與測試專題強化練十四幾何光學與物理光學

專題強化練（十四）幾何光學與物理光學

1.以下現(xiàn)象不屬于衍射的是（）

A.白光經(jīng)過狹窄的單縫得到彩色圖樣

B.白光照射肥皂膜呈現(xiàn)出彩色圖樣

C.光照射刀片的陰影輪廓模糊不清

D.光照射不透明圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑

解析：白光照射單縫后，在光屏，出現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，A項錯誤；白光照射肥皂

膜呈現(xiàn)彩色圖樣是光的薄膜干涉現(xiàn)象，B項正確；光照射刀片的陰影輪廓模糊不清是光的衍

射造成的，C項錯誤；白光照射不透明的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個亮斑是光的衍射

現(xiàn)象造成的，I）項錯誤.故選B.

答案：B

2.如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的

干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣（黑色部分表示亮條紋）.在下

面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是（）

mmIlliIIIIIIIIIIII

1234

A.紅黃藍紫B.紅紫藍黃

C.藍紫紅黃D.藍黃紅紫

解析：雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中吳亮條紋最寬、最亮之外，兩供!條紋

亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋.雙縫干涉條紋

的寬度（即相鄰亮、暗條紋間距）紅光波長比藍光波長長，則紅光干涉條紋間距大

于藍光干涉條紋間距，即1、3分別對應于紅光和藍光.而在單縫衍射中，當單縫寬度一定

時，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，2、4分別對應于紫光和黃光.綜上所

述，1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍、黃，B正確.

答案：B

3.?束單色光穿過兩塊兩面平行的玻璃磚，出射光線與入射光線的位置關系可能正確的是

（）

邑二

AB

cD

解析：一束單色光穿過兩塊玻璃磚，分別經(jīng)過兩次從空氣中射入到玻璃，和兩次從玻璃射入

空氣的折射，且兩塊玻璃轉(zhuǎn)的兩面都是平行的，根據(jù)折射定律可知，最后的出射光線與最初

的入射光線平行，B、C兩項錯誤.光由空氣斜射進入玻璃磚，折射光線、入射光線在空氣

和玻璃磚兩種介質(zhì)中，折射角小于入射角；當光再由玻璃磚斜射進入空氣時，折射角大于入

射角，故最后的出射光線應該位于最初的入射光線延長線的左側，A項正確，D項錯誤.故

選A.

答案：A

4.如圖所示為一光導纖維的示意圖.光纖內(nèi)芯的折射率為

〃（力1.1）,外套的折射率為1.1.已知光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)

生全反射時的臨界角為乙且sinC=3■.為使光在內(nèi)芯和外

套界面發(fā)生全反射，光在光纖一端端面由空氣直接射入內(nèi)芯時的入射角〃應滿足（）

A.sin0B.sin〃21.1。。一1

C.sing粘=1D.sin，

解析：若光在內(nèi)芯和外套界面恰能發(fā)生全反射，則在端面入射時在內(nèi)芯與外套發(fā)

sina

生全反射時sin（90。-<z）=sin，解得sin一1.21,則光在光纖一端端面

由空氣直接射入內(nèi)芯時的入射角〃應滿足sin0W6一1.21,故選A.

答案：A

5.（2023?江蘇卷）用某種單色光進行雙縫干涉實驗，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?/p>

UM

1~1~

A.鼻倍B.J倍

C.2倍D.3倍

解析：根據(jù)雙縫干涉的條紋間距與波長關系有卜x=（/,由題圖知乙=2Ax甲，則d乙

=；d甲,故選B.

答案：B

6.（多選）某半導體激光器發(fā)射波長為1.5X10迷叫功率為5.0X10"3的連續(xù)激光.已知

可見光波長的數(shù)量級為IL?m，普朗克常量力=6.63X10—3,J-s,該激光器發(fā)出的（）

A.是紫外線

B,是紅外線

C.光子能量約為L3X1CL8j

D.光子數(shù)約為每秒3.8X1016個

解析：波長的大小大于可見光的波長，屬于紅外線，故A項錯誤，B項正確.光子能量￡=

s

rovinDf

3,

/T7=6.63X10~X1，xl0-t,J=l.326X10FJ.故C項錯誤.每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)/『三

=3.8X102故D項正確.故選BD.

答案：B〃

7.（多選）一位潛水愛好者在水下活動時，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號，設激

光光束與水面的夾角為明如圖所示.他發(fā)現(xiàn)只有當。大于41。時，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（）

岸卜.救援人員

水面

潛水愛，皿

好番■，二激光器

A.水的折射率為福

1

B.水的折射率為77而

C.當他以60°向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小

于60°

D.當他以a=60。向水面發(fā)射激光時，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大

于60°

解析?：他發(fā)現(xiàn)只有當a大于41°時，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，則說明a

=41°時激光恰好發(fā)生全反射,則sin（9。。一“）=：,則〃=島＞,4項錯誤、B

解析：(1)根據(jù)題設條件作出光路圖，如圖所示，研究a光，入射角為氏=53°,

折射角為%=30°,

根據(jù)折射定律可得〃=*V=|=L6.

(2)根據(jù)光路圖可知，a、6兩束光打到熒光屏上的點4、月的距離為

4—2*\/3

d=PR=Rtan53°-2Rtan30。=--^~R.

o

答案：⑴〃=1.6⑵」：人4

J

10.如圖所示，直角三棱鏡月8。置于空氣中，一細束單色光從直角三棱鏡的面的中點垂

直射入，進入三棱鏡后在力8面恰好發(fā)生全反射，已知/4％=30°,〃'邊長等于乙拗為一

光屏，且與比邊垂直.請求出：

(1)該三棱鏡的折射率〃；

(2)最終打在光屏上的光斑到/，點的距離￡

解析：(1)由幾何關系可知光線在/歷面上的入射角為60°,由

臨界角公式可知sin600=；,得〃=邛&

II*5

(2)光線在雨面上的后點同時發(fā)生反射和折射，投射到光房上的

N兩點.且由幾何關系可得線段比三

在￡'點發(fā)生反射現(xiàn)象時，眼據(jù)幾何關系光斑尸點到8點的距離如=8仇an600=L,

在￡點發(fā)生折射時，由片系B，

BE加

可得sina=L

3，“FT—3

答案：（1）￥（2）坐￡

11.如圖，某種防窺屏由透明介質(zhì)和對光完全吸收的屏障構成，其中屏障垂史于屏幕平行排

列，可實現(xiàn)對像素單元可視角度〃的控制（可視角度〃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〃=2,屏障間隙￡=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.

（D若把發(fā)光像素單元視為點光源，要求可視角度?？刂茷?0°,求屏障的高度d；

（2）若屏障高度d=L0mm,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.，其可視角度。剛好被擴為180°（只要看到像素單元的任意一點，即視為能看到該像

素單元）.

空氣

防

A窺

屏屏

障

14T發(fā)光像素單元

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)

o

和空氣界面，折射后從界面射向空氣，由