第十三章光单元测试(人教版选修3-4

1、第十三章光一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）1.用单色光做双缝干涉实验时，下列说法中正确的是 （）A .入射光的波长越长，相邻两亮条纹中心的距离越大B.入射光的频率越高，相邻两亮条纹中心的距离越大C .把入射光由绿光变成紫光，相邻两亮条纹中心的距离变小D .把入射光由绿光变成红光，相邻两亮条纹中心的距离变小 解析：由Ax= d入知，对于一确定的双缝干涉实验装置，单色光的干涉条纹相邻两亮条纹中心的距离Ax跟波长入成正比，由c=入f知，光的频率f越大，入越小，Ax越小，紫光的波长比绿光小；故相 邻两亮条纹中心的距离比绿光的小，红光的波长最大，Ax最大。如图所示为一显示薄膜干涉现象

2、的实验装置，P是附有肥皂膜的 铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察 到干涉图象应是图中的（）ABCD解析：肥皂膜在重力作用下，形成一个上薄下厚的薄膜，入射光 在薄膜的前后两个表面反射后，互相干涉，形成水平方向的干涉条纹， 选项D正确。答案：D3. 如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干 涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是 （）mm iiiiiiii IIIIII IlinahcdA. a、b是光的干涉图样B. c、d是光的干涉图样C .形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短D. c、d中央条纹为暗纹解析：单色光的双缝干涉形成的是明

3、暗相间的条纹， 并且亮纹和 暗纹间距相等，而单缝衍射形成的虽然也是亮、暗相间的衍射条纹， 但中央条纹宽度大，亮度也大，可见， a、b是光的干涉图样，c、d 是光的衍射图样，并且c、d中央条纹为亮纹，选项 A正确，B、D 错误；a、b光形成的干涉条纹的间距与波长成正比，即 Ax= 入a 光形成的条纹间距大，所以形成a图样光的波长比形成b图样光的波长长，选项D错误答案：A4. 一单色光，在空气中的波长为d在玻璃中的波长为入波速为v,玻璃对这种色光的折射率为此光从玻璃射向空气发生全反射的临界角为A,则（）A. sinA= nB.SinA=CC. sinA=J人sinA= J0CJfJr J f J

4、SinA_ 1_n答案：D5. 2014重庆高考打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将 OP、OQ边与轴线的夹角B切割在9i 0 0，光线一定在OP边发生全反射B.若0 0，光线会从OQ边射出C .若0 0，光线会从OQ边射出D .若0 G2时，根据几何关系，可知光线在 PO边上的入射 角较小，光线将从PO射出，A、B项错误；同理当0敗，而n红v n蓝，A错；由v =卡得，B错；折射率大的光束波长 小，在单缝衍射、双缝干涉实验中的条纹宽度要小，C对、D错。答案：C9. 发出白光的细线光源ab,长度为Io,竖直放置，上端a恰好 在水面以下，如图所示。现考虑线光源ab发出的靠近水面法线（图中 的虚线）

5、的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用， 若以li表示红光成的像的长度，I2表示蓝光成的像的长度，则（）:水壬B. Ii b IoA. Ii v Io v I2C. I2 Ii IoD. I2v Ii v Io解析：作出自b点发出的一条光线的出射光线，反向延长后与 ab的交点在b点的上方。由于蓝光的折射率比红光的折射率大，则 蓝光偏折的角度大，则成的像的长度较短，故 D对。答案：Da / :10. 1 如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同 的光线均由空气射入玻璃砖到达玻璃砖的圆心位置。 下列说法正确的 是（）A .假若三条光线中有一条在 0点发生了全反射，那么一

6、定是 aO光线B.假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C .假若光线bO能发生全反射，那么光线 aO 一定能发生全反 射D.假若光线aO恰能发生全反射，则光线 bO的反射光线比光 线cO的反射光线的亮度大解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折，在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光 疏介质，都有发生全反射的可能。如果只有一条光线发生了全反射， 那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项 A正确。假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角， 光线aO的入射角更大，

7、所以，光线aO 一定能发生全反射，光线cO 的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射。所以选项 C正确，选项B错误。假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线 bO的反射光线较 光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以选项 D正 确。答案：ACD二、实验题（本大题共2小题，共15分）11. （6分）用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P、P P3和P4是四个学生实验插针的结果。Pi Pi 朴 OPi（1）在这四个图中肯定

8、把针插错了的是 ，计（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是 算玻璃的折射率的公式是解析：（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后, 折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线），A错。（2）测量较准确的是D图，因B图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入 射角太小不易测量，会产生较大的误差。测量出入射角与折射角后， 由折射定律求出折射率n=sin|。答案：A （2）Dsin sin 6212. （9分）现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红 光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图甲所示的光具座上组装 成双缝干涉装置，

9、用以测量红光的波长。（i）本实验的步骤有： 调节单缝与双缝的间距为 510 cm,并使单缝与双缝相互平 行； 按合理顺序在光具座上放置各光学元件， 并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； 取下遮光筒右侧的元件，打开光源，调节光源高度，使光束能 直接沿遮光筒轴线把屏照亮； 用米尺测出双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测 微器)测量数条亮纹间的距离； 将测得的数据代入公式求出红光的波长。以上步骤合理的顺序是。(只填步骤代号)(2) 将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动测 量头，使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此

10、时手轮上的示 数如图丙所示。则图乙中手轮上的示数是 mm;图丙中手轮上的示数是mm。(3) 已知双缝到屏的距离为0.500 m,使用的双缝间距为2.8X 10_4 m，由此可求得所测红光波长为 匕m。解析：(1)根据实验步骤可以排列好实验的顺序。(2) 根据螺旋测微器的读数方法，读出示数。a1(3) 根据Ax= nz和x = d入可以求解出结果。答案：(2)1.130 5.880(3) 6 65X 10z 7三、计算题(本大题共4小题，共45分，要有必要的文字说明和 解题步骤，有数值计算的要注明单位)13. (10分)在做双缝干涉实验时，用波长 廿0.60 am的光和另 一波长未知的光一起照射

11、到两个间距未知的狭缝上， 结果发现已知波 长的光第4级明条纹和未知波长的光第 5级明条纹重合，则未知的波 长是多少？解析：设未知的波长为 b，出现明条纹的条件是：x= kl /d, k=，也依题意有X尸41沁X尸51州X4 =抵，故甘44=x 0.60 a = 0.48 a。5答案：048 am14. （11分）2014江苏高考Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下 呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了 干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如下图。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从 b点出射。设鳞片的折射率为 n,厚 度为d,两片之间空气层厚度为 h。取光在空气

12、中的速度为c,求光 从a到b所需的时间to解析：设光在鳞片中的折射角为 丫，折射定律sini= nsin 丫在鳞片中传播的路程cOSy传播速度v=n，传播时间v解得ti=2n2dc n2 sin2i同理，在空气中的传播时间t2 =2hccoS则 t=ti +12=2n2dc n2 siri2h + ccoS2n2d2h答案：t= 一厂 2 2 + CCOScjn2 sin2i ccos15. （11分）如图所示，AOB是由某种透明物质制成的1/4圆柱体 的横截面（O为圆心），折射率为2。今有一束平行光以45的入射角 射向柱体的0A平面，这些光线中有一部分不能从柱体的 AB面上射 出，设所有射到0A面的光线全部被吸收，也不考虑 0A面的反射， 求圆柱体AB面上能射出光线的部分占 AB面的几分之几？n =Sjn45，解得 y 30从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上sin 丫1Q点处，入射角恰等于临界角 C,有sinC= n，代入数据得C = 45 易得p= 45故射出光线的部分占AB面的比例为：95=答案：1/216. （13分）2014课标全国卷H 厚度为h的大平板玻璃水平放 置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一 半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。 已知圆纸片恰好能完全挡住从圆形发光面发出的光线（不考虑反射）