第十四章光学

1、第十四章 光学第一单元光的传播第1课时光的直线传播光的反射要点一 光的直线传播1.关于日食和月食,下列说法中正确的是()A.在月球的本影区内能看到日全食B.在月球的半影区内能看到日偏食C.在月球进入地球的半影区时,可看到月全食D.在月球全部进入地球的本影区时,可看到月全食答案ABD要点二 光的反射与平面镜成像2.检查视力时,人与视力表之间的距离应为5 m.现因屋子太小而使用了一个平面镜(如图所示),视力表到平面镜的距离为3 m,那么人到镜子的距离应为m.若视力表全长为0.8 m,则视力表在镜中的像的长度为 m.答案20.8题型1 影的运动问题【例1】如图所示,一点光源S,它距离墙MN的水平距离

2、为L,现从点光源处以水平速度v0抛出一小球P,P在墙上形成的影子为P1,在球做平抛运动过程中,其影子P1的速度v是多少?答案题型2 平面镜成像中物与镜移动问题【例2】一个点光源S放在平面镜前,如图所示,镜面跟水平方向成30°角,当光源S不动,平面镜以速度v沿OS方向向光源S平移,求光源S的像S的移动速度.答案v题型3 平面镜的视场问题【例3】如图所示,画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围.答案见下图题型4光学中的运动问题【例4】如图所示,BC是竖直放置的长L=0.5 m的平面镜.一小球从某处静止自由下落,其轨迹与平面镜相距d=0.24 m.可知在A处从平面镜中能看到小球的

3、时间为0.2 s,求小球下落多长时间,A处的人才能从平面镜中看到它?(取g=10 m/s2,AD=0.4 m)答案0.3 s1.如图所示,M是竖直放置的平面镜,镜离地面的距离可调节.甲、乙二人站在镜前,乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍,如图所示.二人略错开,以便甲能看到乙的像.以l表示镜的长度,h表示乙的身高,为使甲能看到镜中乙的全身像,l的最小值为 （ ）A.hB.hC.hD.h答案A2.如图所示,一玻璃棱镜的横截面是等腰abc,其中ac面是镀银的.现有一光线垂直于ab面入射,在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出,则()A.a=30°,b=75°B.a=32°

4、,b=74°C.a=34°,b=73°D.a=36°,b=72°答案D3.如图所示,真空中平面镜前有M、N两点,M、N与镜面的距离分别为h1和h2,它们在平面镜上投影点间的距离为L.若在M点处放一点光源,光在真空中的传播速度为c,试画出光从M点发出经平面镜反射后经过N点的光路图,并计算沿此光路从M点到N点时间为多少?答案4.(2009·兰州质检)如图所示,A是直径为10 cm的发光圆盘,B是直径为5 cm 的遮光板,C为光屏,三者中心共轴,A、B间隔为200 cm.当C离B多远时正好使屏上的本影消失只有半影?这时半影环的半径是多少?当

5、屏移到什么位置时可获得本影的最大直径,最大直径是多少?答案200 cm10 cm移至遮光板B位置5 cm第2课时光的折射全反射色散要点一 光的折射定律1.如图所示,光线以入射角1从空气射向折射率n=2的玻璃表面.(1)当入射角1=45°时,反射光线与折射光线间的夹角为多少?(2)当入射角1为多少时,反射光线与折射光线垂直.答案(1)105°(2)arctan要点二 折射率2.如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确是()A.光是从真空射向介质B.介质的折射率为1.73C.光在介质中的传播速度为1.73×108 m/sD.反射光线与折射光线成6

6、0°角答案BC要点三 全反射3.如图所示,一束只含有红光和紫光的较强复色光沿PO方向垂直于AB边射入玻璃三棱镜后,分成两束沿OM和ON方向射出,则()A.OM为红光,ON为紫光B.OM为紫光,ON为红光C.OM为红光,ON为红紫色复合光D.OM为紫光,ON为红紫色复合光答案C要点四 棱镜、光的色散4.如图所示,为横截面是直角三角形ABC的三棱镜,棱镜材料对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2,一束很细的白光由棱镜的一侧垂直于AB射入,从另一侧面AC折射出来,已知棱镜的顶角A=30°,AC边平行于光屏MN,并且与光屏相距L,试求在光屏MN上得到的可见光谱的宽度.答案题型1

7、 折射定律与折射率的应用问题【例1】单色光束射到折射率n=的透明球表面,如右图光束在过球心的平面内,入射角1=45°,经折射进入球内后,又经内表面反射一次,再经球面折射后射出光线,如图所示,图中已画出入射光和出射光.(1)在图中画出光线在球内的路径和方向.(2)求入射光线和出射光线之间的夹角.(3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿,问哪种色光的角最大?哪种色光的角最小?答案(1)见下图(2)30°(3)红色光紫色光题型2 视深与实深问题【例2】空中有一只小鸟,距水面3 m,在其正下方距水面4 m深处的水中有一条鱼.已知水的折射率为4/3,则鸟看水中的鱼离它多

8、远?鱼看天上的鸟离它多远?答案6 m8 m题型3 全反射与临界角的应用【例3】如图所示,直角玻璃棱镜中A=70°,入射光线垂直于AB面,求光线从棱镜中第一次射入空气时的折射角,并做出光路图.(已知该玻璃的折射率为)答案45°光路图见下图题型4临界问题【例4】如图所示,玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成.一束频率为5.3×1014 Hz的单色细光束从AD面入射,在棱镜中的折射光线如图中ab所示,ab与AD面的夹角=60°.已知光在真空中的速度c=3×108 m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:(1)这束入射光线的

9、入射角多大?(2)光在棱镜中的波长是多大?(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角.(结果可用三角函数表示)答案(1)arcsin 0.75(2)3.77×10-7 m(3)arcsin 0.751.如图所示,一个棱镜的顶角为=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入,在光屏上形成由红到紫排列的彩色光带.各色光在棱镜中的折射率和临界角见下表.当入射角逐渐减小到0的过程中,彩色光带的变化情况是()A.紫光最先消失,最后剩下红光和橙光B.紫光最先消失,最后剩下黄光、橙光和红光C.红光最先消失,最后剩下紫光和蓝光D.红光最先消失,最后剩下紫光答案A2.发出白光的细

10、线光源ab,长度为l0,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)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l1表示红光成的像的长度,l2表示蓝光成的像的长度,则()A.l1l2l0B.l1l2l0C.l2l1l0D.l2l1l0答案D3.如图所示是一透明的圆柱体的横截面,其半径R=20 cm,折射率为3,AB是一条直径,今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体.试求:(1)光在圆柱体中的传播速度.(2)距离直线AB多远的入射光线,折射后恰经过B点.答案(1)3×108 m/s(2)10 cm4.某有线制导导弹发射时,在导弹发射

11、基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样),它双向传输信号,能达到有线制导作用.光纤由纤芯和包层组成,其剖面如图所示,其中纤芯材料的折射率n1=2,包层折射率n2=3,光纤长度为3 km.(已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时,入射角1、折射角2间满足关系:n1sin1=n2sin2) (1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去.(2)若导弹飞行过程中,将有关参数转变为光信号,利用光纤发回发射基地,经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹,求信号往返需要的最长时间.答案(1)由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C满足:n1sinC=n2sin9

12、0°得C=60°当在端面上的入射角最大(1m=90°)时,折射角2也最大,在纤芯与包层分界面上的入射角1最小.在端面上:1m=90°时,由n1=得:2m=30°.这时1min=90°-30°=60°=C,所以,在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去. (2)8×10-5 s1.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(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示.有一半径为r的圆柱形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

13、折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为()A.rrC.2rr答案C2.一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.下列哪个光路图可能是正确的()答案B3.为了研究月球与地球之间距离的变化,宇航员在月球上放置了一种称为“角反射器”的光学装置.该装置由两块连在一起的互相垂直的平面镜S1、S2组成,如图所示,开始时从地球射来的激光沿ab方向射到S1上,经两个镜面反射回地球.后来由于受到陨石的轻微碰撞,角反射器以两镜的交线O为轴沿顺时针方向转过一个很小的角度,则最后的反射激光将()A.逆时针转过度B.顺时针转过度C.逆时针转过2度D.按原方

14、向反射回地球答案D4.（2009·通州质检）如图所示是一简易的潜望镜示意图,它由两个弯成直角的圆筒套在一起而成,E、F是安放在转角处的平面镜,都与水平面成45°角.现转动两个套筒,使B段保持竖直方向,A段水平指向南方,C段水平指向东方.人在A处通过潜望镜看到东方站立的人的像是()A.竖直方向,头向上B.竖直方向,头向下C.水平方向,头向东D.水平方向,头向西答案C5.两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为C1、C2,已知C1C2.用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率,v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度,则()A.n1n2,v1v2B.n1n2,v1v

15、2C.n1n2,v1v2D.n1n2,v1v2答案B6.科学家们公认,太阳能是未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的替代能源.太阳能利用的一种方案是在距地球表面约36 000公里的同步轨道上,建立太阳能发电厂,然后利用微波将电能传回地球.据推算,到2020年全世界能源消费如果全部用太阳能代替,只需要一块半径约70公里的圆形转化太阳能的“光板”就可实现.已知太阳距地球1.5×1011 m,地球半径为6 400 km,太阳半径是地球半径的109倍.关于该方案,下面说法中正确的是()A.该圆形吸太阳能的“光板”在地球上会形成日全食B.该圆形吸太阳能的“光板”在地球上会形成日全食和日偏食C

16、.该圆形吸太阳能的“光板”在地球上会形成日环食和日偏食D.该圆形吸太阳能的“光板”可以不自转答案C7.夏天,海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低.可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的,远外的景物发出的光线由于不断被折射,越来越偏离原来的方向,以至发生全反射.人们逆着光线看去就出现了蜃景,如图所示,下列说法正确的是()A.蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B.海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C.A是蜃楼,B是景物D.B是蜃楼,A是景物答案C8.如图所示,用三块完全相同的两面平行的玻璃砖组成一等边三角形,现有一束白光平行底面BC从AB射入,由AC面射出,则从AC

17、面射出的光()A.仍为一束白光,并与底面BC平行B.仍为一束白光,并向底面BC偏折C.形成彩色光带,上边为紫光,下边为红光D.形成彩色光带,上边为红光,下边为紫光答案A9.空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图所示.方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜.下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生效果的是()答案B10.如图所示,光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管,中央插一块两面反光的玻璃板,入射光线在玻璃管内壁与反射光板之间来回发生反射,进入到玻璃管底部,然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同).当透明液体的折射率大于管壁玻璃的折射率时,就可

18、以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了,从而了解液面的高度.以下说法正确的是()A.玻璃管被液体包住之后,出射光强度增强B.玻璃管被液体包住之后,出射光消失C.玻璃管被液体包住之后,出射光强度减弱D.玻璃管被液体包住之后,出射光强度不变答案C11.(2009·朔州模拟)如图所示, ABC是由折射率为的某种透明物质制成的直角三棱镜横截面(O为AB的中点),A=30°.一束光线在纸面内从O点射入棱镜,光线与AB面间的夹角为.若不考虑光线在AB和BC面上的反射,则:(1)若=45°,请作出光路图并标明相应角度.(2)要使射入O点的光线能从AC面射

19、出,夹角 (0°<<90°)应满足什么条件?结果可用反三角函数表示.答案(1)(2)90°-arcsin(sin 15°)<<90°12.如图所示,为用某种透明材料制成的一块长方体棱镜的截面图,O为BC的中心,光线从AB面入射,入射角为60°,光线进入棱镜后射在O点并恰好不从BC面射出.已知真空中的光速c=3.0×108 m/s.(1)画出光线从开始射入棱镜到射出棱镜后的完整光路图.(2)求该棱镜的折射率和光线在棱镜中传播速度的大小(结果可保留根号).答案(1)(2)×108 m/s13.在

20、折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S,从S发出的光线SA以入射角入射到玻璃板上表面,经过玻璃板后从下表面射出,如图所示.若沿此光线传播的光从光源S到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中传播时间相等,点光源S到玻璃上表面的垂直距离l应是多少?答案第二单元光的波动性第3课时光的干涉和衍射要点一 光的干涉1.如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂膜的铁丝圈,S是一点燃的酒精灯,往火焰上洒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图样应是下图中的（ ）答案D要点二 光的衍射2.如图所示的4种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过

21、同一个单缝形成的衍射图样（灰黑色部分表示亮纹）.则在下面的四个图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是 （ ）A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫答案B题型1 双缝干涉条纹间距计算【例1】如图所示,用氦氖激光器进行双缝干涉实验,已知使用的双缝间距离是d=0.1 mm,双缝到屏的距离l=6.0 m,测得屏上干涉条纹中相邻的两条亮纹的间距是4.5 cm,该氦氖激光器发出的红光波长是多少?如把整个装置放入折射率是1.5的某种液体中后重做该实验,干涉条纹间距为多少?答案 （1）7.5×10-7 m （2）3×10-2 m题型2 薄膜干涉的现象与分析【例2】劈尖干涉是一种薄膜

22、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之上,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,干涉条纹有如下特点:（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）任意相邻明条纹和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 （ ）A.变疏B.变密C.不变D.消失答案A题型3光的干涉现象【例3】如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点到S1和S2距离之差为2.1×10-6 m.分别用A、B两

23、种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°.答案(1)暗条纹(2)亮条纹1.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细,如图所示,观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化()A.这主要是光的干涉现象B.这里应用的是光的直线传播C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝粗了D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝细了答案D2.煤矿中瓦斯爆炸危害极大.某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射

24、率大于干净空气的折射率,于是,他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器,原理如图所示.在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度.以下说法正确的是()A.如果屏的正中央仍是亮纹,说明B中的气体与A中的空气成分相同,不含瓦斯B.如果屏的正中央是暗纹,说明B中的气体与A中的空气成分不相同,可能含有瓦斯C.如果屏上干涉条纹不停地移动,说明B中的气体瓦斯含量不稳定D.只有用单色光照射单缝时,才可能在屏上出现干涉条纹答案BC3.雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率,其光路如图所示.图中S为光源,

25、G1、G2为两块完全相同的玻璃板,彼此平行放置,T1、T2为两个等长度的玻璃管,长度均为d.测量时,先将两管抽空,然后将气体徐徐充入一管中,在E处观察干涉条纹的变化,即可测得该气体的折射率.某次测量时,将待测气体充入T2管中,从开始进气至到达标准状态的过程中,在E处看到共移过N条干涉亮纹.待测光在空气中的波长为,该气体在标准状态下的折射率为()A.B.C.D.答案C4.两个狭缝相距0.3 mm,位于离屏50 cm处,现用波长为6 000 A°平行光照射双缝.求:(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少?(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?(水的折射率为)答案(1)

26、1 mm(2)0.75 mm第4课时光的电磁说光的偏振激光要点一 光的电磁说1.太阳的连续光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于()A.太阳表面大气层中缺少相应的元素B.太阳内部缺少相应的元素C.太阳表面大气层中存在着相应的元素.D.太阳内部存在着相应的元素答案C要点二 光的偏振2.有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有()A.只有电磁波才能发生偏振,机械波不能发生偏振B.只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振C.自然界不存在偏振光,自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D.除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光答案BD要点三 激光3.白炽灯光和激光

27、相比,下列说法中正确的是()A.白炽灯光会有各种波长的光,而激光是某种特定波长的光B.白炽灯光和激光都能用来高速传递大容量的信息C.白炽灯光不是相干光,而激光是相干光D.以上说法都不正确答案AC题型1 电磁波谱及其应用【例1】关于电磁波谱,下列说法中正确的是()A.红外线比红光波长长,它的热作用很强B.X射线就是伦琴射线C.阴极射线是一种频率极高的电磁波D.紫外线的波长比伦琴射线长,它的显著作用是荧光作用答案AB题型2 光的偏振及其应用【例2】如图所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光

28、不变,将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动,使反射光束1和透射光束2恰好垂直.在入射光线的方向上加偏振片P,偏振片与入射光线垂直,其透振方向在纸面内,这时看到的现象是()A.反射光束1消失B.透射光束2消失C.反射光束1和透射光束2都消失D.偏振片P以入射光线为轴旋转90°角,透射光束2消失答案AD题型3情景建模【例3】阅读如下资料并回答问题:自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为热辐射.热辐射具有如下特点:辐射的能量中包含各种波长的电磁波;物体温度越高,单位时间从物体表面上辐射的能量越大;在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同.处于

29、一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比,即有P0=T4,其中常数=5.67×10-8 W/(m2·K4).在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体.有关数据及数学公式:太阳半径RS=696 000 km,太阳表面温度T=5 700 K,火星半径r=3 395 km,球面积S=4R2,其中R为球半径.(1)

30、太阳辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-71×10-5 m范围内,求相应的频率范围.(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为r2(r为火星半径)的圆盘上.已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其他天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度.答案(1)3×10131.5×1015 Hz(2)1.38×1030 J(3)204 K1.下列说法中正确的是()A.激光可用于测距B.激光能量十分集中,可用于加工金属或非金属材料C.外科研制一种新型“激光刀”可有效减少细菌的感染D.用激光可以作

31、为生活照明灯答案ABC2.电脑显示器有传统电子显像管显示器和液晶显示器两种,后者一出现便以无辐射、无闪烁、体积小等优势受到人们的厚爱,就两者比较而言()A.前者有辐射的原因是部分电子束穿透了玻璃屏B.前者有辐射的原因是电子束激发出了X射线C.前者有辐射的原因是电子束激光出了射线D.两者正常工作的过程都是原子的外层电子受到激发辐射电磁波的过程答案BD3.如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置,一束偏振光射入光纤,由于温度的变化,光纤的长度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的透振方向发生变化,光接收器接收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方向相同,关于这种温度计的工作原理,正确的说法

32、是()A.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大B.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大C.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小D.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小答案B4.德国科学家伦琴由于发现X射线而获得1901年的诺贝尔奖.如图是产生X射线的装置X射线管,其灯丝K加热后发射出的电子,经高电压加速后,打到重金属阳极A上,发出X射线.一种X射线是由高速电子与靶原子碰撞时骤然减速产生的辐射,高速电子骤然减速时把

33、它的动能的一部分或全部,以光子的形式辐射出去,即X射线.(1)指出X射线管上加速电压的正负极.(2)如果要产生波长为6.0×10-2 nm的X射线,加速电压至少应是多少?(结果要求2位有效数字.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.00×108 m/s).答案(1)K接负极、A接正极(2)2.1×104 V1.（2009·延吉月考）纳米技术是新兴的边沿科学,医学上将激光束的宽度聚焦到纳米的范围内,可修复人体损坏的器官,对DNA分子进行基因修复,除去癌症、遗传疾病等,这利用了激光的()A.单色性好B.平行性好C

34、.亮度高D.波动性好答案C2.如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环.以下说法正确的是()A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的答案AC3.如图所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜,下列说法正确的是()A.人从右侧向左看,可以看到彩色条纹B.人从左侧向右看,可以看到彩色

35、条纹C.彩色条纹水平排列D.彩色条纹竖直排列答案BC4.如图是产生X射线的装置,叫做X射线管.图中的K是阴极,A是阳极,通电时由阴极发出的电子,打在阳极上,从阳极上激发出X射线(也称X光),设其中光子能量的最大值等于电子到达阳极时的动能.已知阴极与阳极之间电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c,则(设电子初速为零)()A.高压电源的a端为正极B.高压电源的a端为负极C.射线管发出的X光的最长波长为D.射线管发出的X光的最短波长为答案AD5.如图所示,让灯光通过偏振片P,在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q,转动Q观察通过两块偏振片的透射光.当透射的光线最强时,记录P、Q放置的位置关系,如

36、果在这一位置处将P转动90°,在Q的另一侧观察到的现象是()A.射出光线的强度保持不变B.有光线射出,强度变弱C.有光线射出,强度变强D.无光线射出答案D6.用冷光灯照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是:在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线,用表示此红外线的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为()A.B.C.D.答案B7.在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实验法.A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上

37、表面平行,在它们之间形成一厚度均匀的空气膜.现在用波长为的单色光垂直照射,同时对A缓慢加热,在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化.当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮.则()A.出现最亮时,B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加答案D8.太阳表面温度约为6 000 K,主要发出可见光;人体温度约为310 K,主要发出红外线;宇宙间的温度约为3 K,所发出的辐射称为“3 K背景辐射”,它是宇宙“大爆炸”之初在

38、空间保留下的余热,若要进行“3 K背景辐射”的观测,应该选择()A.无线电波B.紫外线C.X射线D.射线答案A9.如图所示,人眼隔着起偏器B、A去看一只灯泡S,一束透射光都看不到,下列说法中正确的是()A.使A和B同时转过90°,仍然一束光都看不到B.单使B转过90°过程中,看到光先变亮再变暗C.单使B转过90°过程中,看到光逐渐变亮D.单使A转动时,始终看不到透射光答案AC10.用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出明、暗相间的绿条纹,相邻两条绿条纹间的距离为x.下列说法中正确的有()A.如果增大单缝到双缝间的距离,x将增大B.如果增大双缝之间的距离,x将增大C.

39、如果增大双缝到光屏之间的距离,x将增大D.如果减小双缝的每条缝的宽度,而不改变双缝间的距离,x将增大答案C11.在杨氏双缝干涉实验中,由双缝S1、S2发出的光在屏上某点P叠加,若光波波长为600 nm,屏上P点到S1、S2距离分别为3.2×10-2 mm和1.1×10-2 mm,则P点出现的是亮条纹还是暗条纹？答案亮条纹12.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损害视力.有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小对眼睛伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率为8.1×10

40、14 Hz.那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少?答案1.23×10-7 m13.一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”,实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率是它的中心频率,它所包含的频率范围是(也称频率宽度).如图所示,让单色光照射到薄膜表面a,一部分光从前表面反射回来(这部分称为甲光),其余的光进入薄膜内部,其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来,再从前表面折射出(这部分称为乙光),当甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉,称为薄膜干涉.乙光与甲光相比,要在薄膜中多传播一小段时间t.理论和实践都证明,能观察到明显稳定的干涉现象的条件是:t的最大值tm与的乘积近似等于1,即

41、只有满足tm·1才会观察到明显稳定的干涉现象.已知某红宝石激光器发出的激光频率=4.32×1014 Hz,它的频率宽度=8.0×109 Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n=的薄膜表面,入射时与薄膜表面成45°角,如图所示.(1)求从O点射入薄膜中的光的传播速率.(2)估算在如图所示的情景下,能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大宽度dm.答案(1)2.12×108 m/s(2)1.15×10-2 m实验18:测定玻璃的折射率【例1】下列关于实验的叙述,正确的有()A.玻璃砖的宽度应适当大些B.玻璃砖两侧的两个大头针的距离应该小一些C.

42、大头针应竖直地插在纸面上D.在插P4时,只要能挡住P3的光线就行,与P1、P2无关答案AC【例2】在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,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、和所示,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,则甲同学测得的折射率与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“相等”).乙同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”).丙同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”).答案偏小不变可能偏大、可能偏小、可能相等【例3】如图用某种透光物质制成的直角

43、三棱镜ABC;在垂直AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像,再在观察的这一侧先后插入两枚大头针P3、P4,使P3,P4,记下P3、P4的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4作直线与AB面相交于D,量出该直线与AB面的夹角为45°,则该透光物质的折射率n=,并在图中正确的画出完整的光路图.答案被P2的像挡住挡住P1、P2的像挡住P1、P2的像和P3光路图如下1.如图所示,用插针法测定玻璃折射率的实验中,以下各说法中正确的是（ ）P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度P1、P2及P3、P4之

44、间的距离小些,可以提高准确度入射角i适当大些,可以提高准确度入射角太大,折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射,使实验无法进行P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A.B.C.D.答案A2.某同学用插针法测定玻璃的折射率n,他的实验方法和操作步骤正确无误,但事后发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行,那么下列说法中正确的是（ ）A.P1P2与P3P4两条直线不平行B.P1P2与P3P4两条直线一定平行C.测出的n值一定偏大D.测出的n值不受影响答案AD3.两个同学各设计一个数据记录表格,而且都已完成了计算,你认为对的是.甲设计的表格是次数1sin12sin2n130°0.5

45、0020.9°0.3571.401.40245°0.70730.5°0.5081.39360°0.86638.0°0.6161.41乙设计的表格是次数123角平均值正弦值n130°45°60°45°0.7071.42220.9°30.5°38.0°28.8°0.497答案甲4.某同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器.如图实所示,在一个圆盘上,过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF.在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2,并保持位置不变.每

46、次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线.而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像.该同学通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值.则:(1)若AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所刻折射率的值为.(2)图中P3、P4两个位置,对应的折射率较大的是.答案(1)1.73(2)P45.如图所示,画有直角坐标系的白纸位于水平桌面上.M是放在白纸上的半圆形玻璃砖,其底面的圆心在坐标原点,直径与x轴重合,OA

47、是画在纸上的直线,P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针,P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针,是直线OA与y轴正方向的夹角,是直线OP3与y轴负方向的夹角.只要直线OA画得合适,且P3的位置取得正确,测出角和,便可求得玻璃的折射率.某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时,在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针,但在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,他应采取的措施是.若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像,确定P3位置的方法是.若他已正确地测得了、的值,则玻璃的折射率n=.答案在白纸上另画一条更靠近y轴正方向夹角较小的直线OA,把大头针P

48、1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0的区域内透过玻璃砖能够看到P1、P2的像插上P3后,使P3刚好能够挡住P1、P2的像实验19:用双缝干涉测光的波长【例1】用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:A.白炽灯B.单缝屏C.光屏D.双缝屏E.遮光筒F.滤光片（其中双缝屏和光屏连在遮光筒上）（1）把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是:A（A已写好）.（2）正确调节后,在屏上观察到红光的干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a,改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有ab.（填“大于”、“小于”或“等于”）（3）在双

49、缝干涉实验中,滤光片的作用是,单缝的作用是,双缝的作用是.答案 （1）FBDEC （2）大于 （3）获得单色光 形成线光源 形成相干光源【例2】如图所示,用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距d=0.25 mm,双缝到毛玻璃屏之间距离L的大小由图戊中毫米刻度尺读出.实验时先移动测量头（如图甲所示）上的手轮,把分划板对准靠最左边的一条明条纹（如图乙所示）,并记下螺旋测微器的读数x1（如图丙所示）,然后转动手轮,把分划板向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器的读数x7（如图丁所示）,由以上测量数据可求得单色光的波长.图中双缝的位置l1=mm,毛玻璃屏的位置l2=mm,螺旋测微器的读数

50、x1=mm,螺旋测微器的读数x7=mm.请用以上测量的物理量的符号表示出该单色光波长的表达式=.答案 100.0 938.0 0.300 14.700 【例3】在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,装置如图实所示,双缝间的距离d=3 mm.(1)若测定红光的波长,应选用色的滤光片,实验时需要测定的物理量有和.(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图 (a)所示,观察第5条亮纹的位置如图(b)所示,则可求出红光的波长=m.(保留一位有效数字)答案(1)红双缝到屏的距离ln条条纹间距a(2)

51、7×10-71.（2009·丽江质检）某同学按实验装置安装好仪器后,观察光的干涉现象,获得成功,若他在此基础上对仪器的安装做如下改动,仍能使实验成功的是（ ）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,其他不动D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动答案ABC2.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光）,另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光）,这时 （ ）A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.有除红色、绿色外

52、的其他颜色的双缝干涉条纹C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮答案C3.利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失其中正确的是.答案ABD4.双缝干涉实验中,要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽,可采取以下办法:（1）;（2）;（3）.为测量红光的波长,现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5 mm,已知双缝间的距离为0.5 mm,双缝到光屏的距离为1

53、 m,则此红光波长为.答案 在双缝干涉实验中,根据公式x=可知,要使屏上单色光的干涉条纹之间距离变宽,可以采取的办法是:（1）使用波长较长的单色光;（2）增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒;（3）减小双缝之间的距离.根据测量值,计算相邻条纹间的距离:x= mm=1.5 mm再代入公式=,求得红光波长为=7.5×10-7m知识整合演练高考题型1 光的全反射【例1】（2008·重庆·19）如图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

54、平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线（ ）A.不能从圆弧 射出B.只能从圆弧 射出(C.能从圆弧射出D.能从圆弧 射出答案B题型2 光的折射【例2】（2007·江苏·14）如图所示,巡查员站立于一空的贮液池边,检查池角处出液口的安全情况.已知池宽为L,照明灯到池底的距离为H .若保持照明光束方向不变,向贮液池中注入某种液体,当液面高为时,池底的光斑距离出液口.（1）试求当液面高为H时,池底的光斑到出液口的距离x.（2）控制出液口缓慢地排出液体,使液面以vh的速率匀速下降,试求池底的光斑移动的速率vx.答案 （1） （2）题型3 光的干涉【例3】（2008·上海

55、83;12）在杨氏双缝干涉实验中,如果（ ）A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹答案BD题型4 光的偏振【例4】（2007·全国·17）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（ ）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 °角振动的光答案ABD1.(2008&#

56、183;全国·15)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()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°的入射角入射答案D2.(2008·四川·21)如图所示,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()A.B.1.5C.D.2答案C3.(2008·上

57、海春招·15)朱熹的诗句“半亩方塘一鉴开,天光云影共徘徊”,生动地描绘了“天光云影”在池塘水面上相映成趣的美景,形成这一美景的主要原因是水面对光的()A.反射B.折射C.干涉D.衍射答案A4.(2008·天津·16)下列有关光现象的说法正确的是()A.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大B.以相同入射角从水中射向空气,紫光能发生全反射,红光也一定能发生全反射C.紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时也一定有电子向外发射D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度答案A5.(2008·全国·21)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,则在从0°逐渐增大