高三物理一轮复习练习及解析-第十四单元-光-学-新人教版.doc

第十四单元　光　　学

第68讲　光的直线传播　光的反射
体验成功
1.有资料表明，伽利略最早做了测定光速的尝试.他让两个实验者在夜间每人各带一盏遮蔽着的灯站在相距约1.6 km 的两个山顶，第一个实验者先打开灯，同时记下开灯的时间；第二个实验者看到传来的灯光后，立刻打开自己的灯；第一个实验者看到第二个实验者的灯光后，再立刻记下时间.最后伽利略根据他们记下的时间间隔和两山间的距离计算出光的传播速度.我们可以判断(　　)
A.用这种方法可以较精确地测出光速
B.若有较精密的计时仪器，就能用这种方法测出光速
C.由于光在两山间来回一次的时间比实验者的反应时间短，故无法测出光速
D.由于实验原理设计不正确，故无法测出光速
答案：C

2.图示是从一块平面镜中观察到的一只机械手表的指示情况，此时手表所指示的时刻是(　　)
A.6点40分　　　　B.5点20分
C.2点05分 D.8点35分
解析：解此题时我们要知道手表的发条在手表上的位置是固定的，无论手表怎么放，发条都应对准3点整.所以这里要注意发条的位置.从背面并顺时针方向旋转90°，即为我们习惯地看表位置，正确读数为8点35分，故选项D正确.
答案：D
3.太阳光透过茂密的森林在地面上形成的光斑是圆形的，这一现象表明(　　)
A.树叶间形成的空隙是圆的
B.太阳的形状是圆的
C.地面上的光斑是太阳的像
D.光是沿直线传播的
解析：树荫下的光斑是小孔成像的结果，是光的直线传播现象，光斑是太阳的像，因此光斑是圆形的，所以B、C、D选项正确.
答案：BCD
4.如图所示，a、b、c三条光线交于S点，如果在S点前任意位置放置一块平面镜，则a、b、c三条反射光线(　　)
A.可能交于一点也可能不交于一点
B.一定不交于一点
C.交于镜前的一点，成为一实像点
D.它们的延长线交于镜后一点，得到一个虚像点
解析：若在S相对镜的对称点S′有一点光源，S′发出的光线经镜面反射后有三条与a、b、c重合，故知a、b、c三条反射光线交于S′.
答案：C

5. 一点光源S经平面镜M成像于S′，人眼于P点可以观察到S′，如图所示.今在S、M间放一不太大的遮光板N，则(　　)
A.S不能在M中成像
B.S仍能在M中成像
C.人眼观察到的S′的亮度将变小
D.人眼观察到的S′的亮度不变
答案：BC

6.图甲为激光液面控制仪的原理示意图.固定的一束激光沿AO以入射角i照射到水平液面上，反射光线沿OB射到水平放置的光屏上，在屏上用光电管将光信号转换为电信号，电信号输入控制系统来控制液面的高度.若发现光点在屏上右移了Δs的距离而射到B′点，则液面的高度变化是(　　)
A.降低　　　　　　　B.升高
C.降低 D.升高
解析：图乙为液面上升后，激光束沿AO′经液面反射后射到B′点的光路图.根据反射定律和几何关系可得：BB′＝Δs＝O′D；△O′OD为等腰三角形，其高即为液面上升的高度h，故有：
＝htan i
液面上升的高度h＝.

答案：D 乙

第69讲　光的折射　全反射
体验成功
1.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的.光导纤维由内芯和外层两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.如图所示，一束光信号与界面的夹角为α ，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是(　　)

A.n1>n2，α大于某一值
B.n1<n2，α大于某一值
C.n1>n2，α小于某一值
D.n1<n2，α小于某一值
答案：C
2.太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定的装置可观察到太阳光谱.图甲是一简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱的七色光带.逐渐增大平面镜的倾斜角度，各色光将陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是(　　)
A.红光—紫光，红光　　　　　　B.紫光—红光，红光
C.红光—紫光，紫光 D.紫光—红光，紫光
解析：在同一介质中，频率越大的光折射率越大，可知题图中发生的色散现象如图乙所示.又因为临界角C＝arcsin ，故可知最先消失的光为紫光.

乙

答案：C
3.如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中.如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则(　　)

A.只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
错解：B
剖析：有的同学认为在界面Ⅱ上，光由光密介质进入光疏介质，只要入射角足够大，就可能发生全反射现象，这是错误的.错误的原因在于孤立地讨论光在界面Ⅱ上能否发生全反射现象，而没有认识到光是由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ的，到达界面Ⅱ时光的入射角等于光在界面Ⅰ的折射角，它的大小是受到折射定律限制的，因此在界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角.
正解：在界面Ⅰ上光由空气中进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不发生全反射现象，则选项C正确；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质.但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再达到界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，故选项D也正确.
答案：CD

4.如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气中射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃折射率为，入射角为45°(相应的折射角为24°).现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于圆面的轴线顺时针转动15°，如图中虚线所示，则(　　)
A.光束1转过15°
B.光束1转过30°
C.光束2转过的角度小于15°
D.光束2转过的角度大于15°
解析：转动前，反射光线与入射光线的夹角为90°，折射光线与入射光线的夹角为201°；转动后，反射光线与入射光线的夹角为120°，根据折射定律＝，得r＝30°.则折射光线与入射光线的夹角为210°.因此折射光转过9°＜15°.故选项B、C正确.
答案：BC
5.一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率，下列光路图中可能正确的是[2005年高考·辽宁大综合](　　)

解析：同一介质对频率越高的光的折射率越大，因此，该玻璃砖对b光的折射率更大，光通过平行玻璃砖时，会发生光路侧移，但出射光线仍与入射光线平行，因此选项B正确.
答案：B
6.目前，一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器已研制成功.如图甲所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应将激光器(　　)
A.沿视线对着空间站瞄高一些
B.沿视线对着空间站瞄低一些
C.沿视线对准空间站直接瞄准
D.条件不足，无法判断
解析：
当武器瞄准空间站时，光线如图乙所示，即看见的空间站位置比实际位置略高，但武器发射出的激光经过大气层和大气层的边缘时也要发生折射，由光路可逆原理知激光器应对准看到的空间站的像瞄准.故选项C正确.
答案：C
金典练习三十四　光的直线传播　光的反射　光的折射　全反射

选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
　　1.
某台钟钟面上没有数字，只有刻度线.图示是从平面镜里面看到的钟的像，则此时指针指的时刻是(　　)
A.1点20分　　　　B.11点20分
C.10点40分 D.10点20分
答案：C
2.在没有月光的夜晚，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上飞翔.设水清澈且水面平静，则下列说法正确的是(　　)
A.小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是暗的，周围是亮的
B.小鱼向上方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的
C.小鱼向上方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鱼的位置无关
D.小鸟向下方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鸟的位置无关
解析：小鸟、小鱼看到的都是灯的像，而不是圆形区域；小鱼看到的是反射成像，像与物以反射面为对称面，像的位置与小鱼的位置无关；小鸟看到的是折射成像，像的位置与小鸟的位置有关
答案：C
3.一人从街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子刚好在自己脚下.如果此人以不变的速度朝前走，则他头部的影子相对于地的运动情况是(　　)
A.匀速直线运动　　　　　B.匀加速直线运动
C.变加速直线运动 D.无法确定
解析：
设灯高为H，人高为h，如图所示.人以速度v从O点经任意时间t到达位置A处，即OA＝vt.由光的直线传播知头影在图示B处，由几何知识得：
＝＝
OB＝·OA＝vt
故头影的速度为：v′＝＝v
因为H、h、v都是确定的，故v′亦是确定的.即头影的运动就是匀速直线运动.
答案：A
4.一光线以30°的入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，则这块玻璃的折射率为(　　)
A.0.866　　　B.1.732　　　C.1.414　　　D.1.500
解析：作出反射和折射的光路图如图所示.θ1为玻璃中的入射角，θ1′为反射角，θ2为空气中的折射角.根据折射率的定义和光路可逆原理可求解.

由光的反射定律可得：
θ1′＝θ1＝30°
由几何知识得：
θ2＋θ1′＝180°－90°＝90°
则θ2＝90°－θ1′＝60°
光从AO入射后从OC折射出，根据光路可逆原理，如果光从CO入射一定从OA折射，这时空气中的入射角θ2，玻璃中的折射角为θ1，所以有：
n＝＝＝1.732.
答案：B
5.为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射镜面组成的多面体棱镜(简称镜鼓).如图所示.当激光束以固定方向入射到镜鼓的一个反射面上时，由于反射镜绕垂直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线.依此，每块反射镜都将轮流扫描一次.如果要求扫描的范围θ＝45°且每秒钟扫描48次，那么镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为(　　)

A.8,360 r/min B.16,180 r/min
C.16,360 r/min D.32,180 r/min
解析：每块反射镜转过的角度α＝，其镜面数目N＝＝16，转速n＝＝3 r/s＝180 r/min.
答案：B
6.酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之处的地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退.对此现象，下列解释正确的是(　　)
A.同沙漠蜃景具有相同的原理，是由于光的全反射造成的
B.“水面”不存在，是由于人们酷热难耐而产生的幻觉
C.太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近公路的空气密度越小，有些光线发生全反射
D.太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近公路的空气密度越大，有些光线发生全反射
解析：
越靠近柏油路面空气温度越高，空气密度越小，有些光线发生如图所示的全反射.
答案：AC

7.如图甲所示，有两束细平行单色光a、b射向空气中上下表面平行的玻璃砖的上表面.已知玻璃砖足够大，不需考虑光到达玻璃砖侧面的折射和反射.若玻璃砖对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则下列说法正确的是(　　)
A.在玻璃砖中，a光比b光的速度小
B.两光束在玻璃砖中仍然是平行的
C.从玻璃砖的下表面射出后，两光束之间的距离一定比入射前的要小
D.无论增大或减小两光束入射到玻璃砖上表面的入射角，两光束最终都能从玻璃砖的下表面射出
解析：a、b两束光穿过玻璃的可能光路如图乙、丙所示，故选项D正确.

答案：D
乙　　　　　　丙
8.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，一细束白光从Q点垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带.已知QM＝.如果保持入射光线和屏的位置不变，只使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于，则(　　)
A.在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失
B.在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失
C.在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失
D.在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失
解析：一细束白光从Q点以垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带.当半圆形玻璃砖向上移动的过程中，入射角减小，不会发生全反射现象，所以屏上光线不会消失，故选项A、B错误；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射角增大，最先消失的是临界角小的，即紫光，故选项D正确.
答案：D
9.某液体的折射率为，距液面深h处有一个点光源，站在旁边的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的直径为 (　　)
A.2h B.h C.2h D.h
解析：
岸上的人看到水面被照亮是因为光线从水中射出后进入了人的眼睛.光线在水面上发生了折射，如图所示.设光线OA在界面上恰好发生全反射，则sin C＝，可知C＝45°，由几何关系可知：
tan C＝
解得：r＝htan C＝h
故其直径d＝2r＝2h.
答案：A
10.地球与太阳之间的距离比地球的半径大得多，可认为射到地球的太阳光为平行光.假设地球表面没有大气层，那么，太阳照亮地球的范围比有大气层时太阳照亮地球的范围(不考虑地球大气层的变化) (　　)
A.大 B.小
C.不变 D.条件不足，无法确定
解析：
如图所示，假设地球周围没有大气层，则太阳光只能照亮图中双箭头直线所示的区域.当地球表面存在大气层时，由于空气的折射率大于1，且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，相当于太阳光从光疏介质进入光密介质，肯定要发生折射，作出其光路图如图中的单箭头折线所示.显而易见，地球表面没有大气层时，太阳光照亮地球的范围比有大气层时照亮地球的范围要小一些，故选项B正确.
答案：B
非选择题部分共3小题，共40分.
11.(13分)图示为一测量微小位移的装置.光线从放在刻度尺后面的发光体P发出，垂直射向平面镜M上，再反射到刻度尺上，刻度尺距镜面的距离CO＝1 m.当使平面镜绕O旋转一微小角度θ后，反射光线射到刻度尺的N处.已知CN＝2 cm，求镜面上离点O为5 cm的A点向上移动的距离AA′.

解析：平面镜转过θ角时反射光线转过2θ角，即
∠CON＝2θ，CN＝CO·tan 2θ
又2＝100·tan 2θ
解得：θ＝38′12″
AA′＝OA′·sin θ＝5×sin 38′12″ cm＝0.05 cm.
答案：0.05 cm
12.(13分)如图甲所示，直角玻璃棱镜中∠A＝70°，入射光线垂直于AC面，求光线从棱镜第一次射入空气中的折射角，并作光路图.(已知玻璃的折射率为)

解析：作出光路图如图乙所示，光第一次射到AB面上时，入射角∠1＝70°，发生全反射；再射到BC面上时，入射角∠2＝50°，大于临界角，发生全反射；再射到AB面上时，入射角∠3＝30°，发生折射.根据＝，可知折射角∠4＝45°.
答案：第一次射入空气时的折射角为45°　光路图如图乙所示

13.(14分)如图甲所示，透明介质球的球心位于O点，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质球的C点，DC与AB的距离H＝R.若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，作出光路图，并算出介质球的折射率.
解析：
光路如图乙所示，光线经反射后到达介质与空气的界面时，入射角i′＝r，由折射定律可得折射角r′＝i，折射光线PQ与入射光线DC平行，则：
∠POA＝∠COA＝i
sin i＝＝
解得：i＝60°
由图可知，折射角r＝＝30°
所以sin r＝
折射率n＝＝.
答案：如图乙所示　
第70讲　光的波动性

体验成功
1.光的偏振现象说明光是横波，下列现象中，不能反映光的偏振特性的是(　　)
A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D.通过两并在一起的铅笔缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
答案：D
2.用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是用a光照射时形成的，图乙是用b光照射时形成的.则关于a、b两束单色光，下列说法正确的是(　　)

A.a光光子的能量比b光的大
B.在水中，a光传播的速度比b光的大
C.水对a光的折射率比对b光的小
D.b光的波长比a光的短
解析：双缝干涉条纹的间距Δx＝λ，由题图可得λa<λb.故选项A正确.
答案：A
3. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示.将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示.干涉条纹的特点如下：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　)

A.变疏　　　B.变密　　　C.不变　　　D.消失
解析：撤去一张纸后，劈形空气薄膜的劈势减缓，在相同的水平距离上，劈势厚度变化减小，以至光程差变化减小，条纹变宽，条纹的数量变少(条纹变疏)，故A正确.
答案：A

4.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是[2008年高考·上海物理卷](　　)
A.当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°
B.当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°
C.当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°
D.干涉条纹保持不变
解析：肥皂液膜上出现干涉条纹的原因为：由于重力作用液膜上薄下厚，在同一水平高度厚度大致相同，故可看到水平方向的平行干涉条纹.当线圈在竖直方向缓慢旋转时，液膜能保持上薄下厚不变，故干涉条纹保持不变.
答案：D
5.一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象.由此可知这种波属于电磁波谱的区域是(　　)
A.γ射线 B.可见光
C.无线电波 D.紫外线
解析：根据发生明显的衍射现象的条件可知，障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小.电磁波谱中无线电波的波长范围大约在104～102 m，而红外线的波长范围大约在10－1～10－6 m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短.故只有无线电波才能发生明显的衍射现象.故选项C正确.
答案：C
6.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而被广泛应用于各种场所.这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线.以λ1表示红外线在真空中的波长，以λ2表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为(　　)
A. B. C. D.
解析：为了减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射叠加作用减弱，即路程差为半波长的奇数倍，因路程差为膜厚度的2倍.故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的.
答案：D

金典练习三十五　光的波动性

体验成功

1.对于“测定玻璃的折射率”的实验.
(1)实验中的光路如图甲所示，实验步骤如下，请你按正确顺序重新排列：　.
A.用公式n＝算出不同入射角时的折射率，看是否近于一个常数，求出几次实验中测得的n的平均值.
B.用图钉将白纸钉在平木板上，在白纸上画一直线aa′作为界面，通过aa′上的一点O画出法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线，使入射角α＝∠AON＝30°，然后将玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一界面bb′.
C.移去大头针和玻璃砖，过P3、P4引一直线O′B，连接O、O′， 就是折射光线的方向，用量角器量出折射角β＝∠O′ON′.
D.用同样的方法找出入射角是45°、60°、75°时的折射角，查出正弦值并记入表中.
E.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针的像，调整视线直到P2的像挡住P1的像，再在观察的这一边竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像.记下P3、P4的位置.

乙
(2)假设实验中得到了如图乙所示的光路.为了测量入射角和折射角，作法线时将法线画得与界面不垂直，由这样量得的角i和r算出的折射率与真实值相比较　　　　　.(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
答案：(1)BECDA　(2)偏大
2.如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，

甲
(1)光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②　　　　、③　　　　、④　　　　、⑤遮光筒、⑥光屏.
(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，并测出光波波长.这时可以去掉的部件是　　　　(填数字代号).
(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的示数如图乙所示；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，手轮的示数如图丙所示，则条纹的间距是　　　　mm.

　　　乙　　　　　　　　　　　　　　丙
(4)如果已经测得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是1 m，则待测光的波长是　　　　m.(结果保留三位有效数字)
答案：(1)滤光片　单缝　双缝
(2)②③
(3)1.55　提示：
(4)4.65×10－7　提示：λ＝·Δx
金典练习三十六　实验：测定玻璃的折射率　用双缝干涉测光的波长

选择题部分共4小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
　　1.某同学安装好实验装置仪器后，成功观察到光的干涉现象.若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，还能使实验成功的操作是(　　)
A.将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动
B.将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动
C.将单缝向双缝移动少许多 ，其他不动
D.将单缝与双缝的位置互换，其他不动
解析：干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在，所以屏前后移动，条纹仍然有；单缝是点光源，距双缝距离稍微变化仍能引起双缝后面叠加区域干涉，所以选项A、C正确；将滤光片放在单缝和双缝间，照到两缝上的光仍是振动情况完全一样的光源，故选项B正确；将单缝与双缝互换，失去了产生干涉的条件，即没有相干光源，故选项D错.
答案：ABC

2.某同学在做“测定玻璃的折射率”的实验中，操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图甲所示.实验中除仍用原界线外，其他操作都正确.则所测玻璃的折射率将(　　)
A.偏大　　　B.偏小　　　C.不变　　　D.不能确定
解析：如图乙所示，光线实际上在A点发生折射，折射光线为AO′，O′为出射点.该同学以O为折射点，折射光线OO′，折射角为α，实际上折射角为β，β＜r＝α.故折射率偏小.
答案：B

3.某同学在做双缝干涉实验中，安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于(　　)
A.光束的中央轴线与遮光筒的中心轴线不一致，相差较大
B.没有安装滤光片
C.单缝与双缝不平行
D.光源发出的光束太强
解析：安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不致太暗.据上述分析，可知选项A、C正确.
答案：AC
4.图示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；乙图为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹，则下列说法正确的是(　　)

A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 甲　　　　　　　　乙
解析：由于条纹宽度Δx＝λ，波长越长条纹宽度越大，又因红光的波长比绿光的波长长，而紫光的波长比绿光的波长短.故选项A正确.
答案：A　
非选择题部分共6小题，共76分.

5.(8分)在一次“测定玻璃的折射率”的实验中，采用了如下方法：将一块半圆形玻璃砖放在水平面上(如图所示)，用一束光线垂直玻璃砖直径平面射入圆心O，以O为转动轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过θ角度时，观察者在玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光线，这样就可以知道该玻璃砖的折射率n的大小.那么，上述测定方法主要是利用了　　　　的原理，该玻璃的折射率n＝　　　　.
解析：此测定方法显然是利用了全反射的原理.由题意可知，此玻璃的临界角C＝θ，即sin C＝sin θ＝，所以n＝.
答案：全反射　
6.(8分)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L＝75.0 cm，如图甲所示.实验时先转动图乙所示的测量头上的手轮，使与卡尺游标相连的分划线对准如图丙所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示.则游标尺上的示数x1＝　　　mm；然后再转动手轮使划分线对准第5条明条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示，则游标卡尺上的示数x2＝　　　　mm.由以上已知数据和测量数据可知该单色光的波长是　　　　nm.

解析：由Δx＝和Δx＝λ两式，代入数据即可.
答案：0.3　9.6　620

7.(15分)某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃砖同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃砖平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合.在玻璃砖一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃砖观察时，大头针P3、P4和P1、P2的像恰在一条直线上.移去圆形玻璃砖和大头针后，如图甲所示.
(1)在图甲中作出光线在圆形玻璃内的传播方向.
(2)标出入射角i和折射角r，写出玻璃折射率的公式n＝　　　　.
解析：(1)连接P1、P2，得入射光线与圆交于M点；再连接P3、P4，得出射光线与圆交于N点；连接M、N就得到光在玻璃内的传播路径，如图乙所示.
(2)入射角i和折射角r如图乙所示，由折射定律可得：
n＝.
　　答案：(1)光路图如图乙所示.
(2)入射角i和折射角r如图乙所示　
8.(15分)图示是用“双缝干涉测光的波长”的实验装置示意图.

(1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、③、④依次是　　　　、　　　　和　　　　.
(2)下列操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是　　　.
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(3)一同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝的间距为0.02 cm，测得双缝与光屏之间的距离为50 cm.第1级亮纹中心到第5级亮纹中心的距离为0.45 cm，则待测单色光的波长是　　　 cm.
解析：Δx＝ cm
λ＝Δx·＝4.5×10－5 cm.
答案：(1)滤光片　单缝　双缝
(2)B
(3)4.5×10－5　

甲
9.(15分)现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板.实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上两个明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、点M的位置，如图甲所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，让O点挡住M的像，再在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置.
(1)请在原图上作出光路图.
(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为：n＝　　　　　　(用图中线段字母表示)
解析：(1)调整视线方向，当O点挡住M的像时，从O点发出的光线经玻璃折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合.在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图乙所示.

乙
(2)由几何关系作出角度i、r，即可求出折射率.折射率n＝＝＝.
答案：(1)光路图如图乙所示　(2)
10.(15分)麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波.
(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图甲所示，求该光波的频率.
(2)图乙表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.
[2008年高考·山东理综卷]

解析：(1)设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则：
f＝，v＝
联立解得：f＝
从波形图上读出波长λ＝4×10－7 m
代入数据解得：f＝5×1014 Hz.
(2)光路图如图丙所示.

丙
答案：(1)5×1014 Hz　(2)如图丙所示
第72讲　单 元 小 结

链接高考
1.下列说法正确的是[2008年高考·北京理综卷](　　)
A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象
B.用X光机透视人体是利用光电效应
C.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象
D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
答案：A

2.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法正确的是[2007年高考·北京理综卷Ⅱ](　　)
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
答案：A
3.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表面射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中[2008年高考·全国理综卷Ⅰ](　　)
A.t1始终大于t2　　　　B.t1始终小于t2
C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2
解析：如图所示，n＝＝

t＝，s＝
联立解得：t＝
由题意可知，红光、蓝光的入射角θ相同，但折射角r红＞r蓝，sin 2r红＞sin 2r蓝，所以t1＜t2，故选项B正确，选项A、C、D错误.
答案：B
4.如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光[2007年高考·全国理综卷Ⅱ](　　)

A.太阳光
B.沿竖直方向振动的光
C.沿水平方向振动的光
D.沿与竖直方向成45°角振动的光
解析：光束照射在偏振片上，与透振方向相同或在透振方向上有振动分量的光可以全部或部分透过，与透振方向垂直的光不能透过.故选项A、B、D正确.
答案：ABD
5.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图甲中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图甲所示.有一半径为r的圆柱形的平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为[2007年高考·全国理综卷Ⅰ](　　)
A.r　　　B.1.5r　　　C.2r　　　D.2.5r
　　解析：
乙
光从玻璃射向空气的临界角θ＝arcsin ＝arcsin ，而入射角i＞θ，将发生全反射，光路图如图乙所示.由几何关系得OB＝r·tan 60°·cot 30°－r＝2r.
答案：C

6.图甲所示是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线[2008年高考·重庆理综卷](　　)
A.不能从圆弧NF1射出
B.只能从圆弧NG1射出
C.能从圆弧G1H1射出
D.能从圆弧H1M射出
解析：
乙
设全反射临界角为C，有：
sin C＝
C＝arcsin ，由图乙可知，沿GG1射入的光线，入射角恰为全反射的临界角，GG1右侧光线的入射角均大于C，光线只能从圆弧NG1射出，只有选项B正确.
答案：B
7.如图甲所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°.已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为[2008年高考·四川理综卷](　　)
A.　　　B.1.5　　　C.　　　D.2
　　解析：作出光路图如图乙所示.由圆的对称性可以知道△O1O2O3为等边三角形.可以求出光线射入玻璃球时的折射角为30°，由折射率的公式可以求出玻璃的折射率为 .
答案：C
8.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离.在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是[2008年高考·全国理综卷Ⅱ](　　)
A.红光以30°的入射角入射　B.红光以45°的入射角入射
C.紫光以30°的入射角入射　D.紫光以45°的入射角入射
解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，选项A、B错误；设入射角为i，折射角为r，对于n＝，当n一定时，i越大，即sin i越大，则sin i与sin r的差值必越大，由正弦函数图象知i与r的差值就更大，由侧移距离Δx＝可知，i越大，则Δx越大，故选项D正确.
答案：D
9.在用插针法做“测定玻璃砖的折射率”的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙、丙所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图.则