章末综合检测（四）光2

章末综合检测（四）光一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．我国南宋时的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：“凡风雨初霁(霁jì，雨后转晴)，或露之未晞(晞xī，干)，其余点缀于草木枝叶之末，日光入之，五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也。”这段文字记叙的是光的何种现象()A．反射 B．色散C．干涉 D．衍射解析：选B雨过天晴时，太阳光照在枝叶上的水珠上，白光经过水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，选项B正确。2．为了减少光学元件的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜干涉相消来减少反射光。如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，要使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，最小厚度为d，那么绿光在真空中的波长λ0为()A.eq\f(d,4) B.eq\f(nd,4)C．4d D．4nd解析：选D设绿光在膜中的波长为λ，则由d＝eq\f(1,4)λ，得λ＝4d，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)，得绿光在真空中的波长为λ0＝nλ＝4nd，故D正确。3.如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则()A．λ1<λ2 B．λ1>λ2C．f1<f2 D．f1>f2解析：选B根据折射定律可知折射率小的介质光线与法线的夹角大，因此n1<n2，由n＝eq\f(c,v)，可得v1>v2，因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变，即f1＝f2，根据v＝λf，可知波长与波速成正比，即λ1>λ2。4.如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为()A.eq\f(1,sin\f(θ,2)) B.eq\f(1,sinθ)C.eq\f(1,sin2θ) D.eq\f(1,2sinθ)解析：选B由题意，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，说明光线发生了全反射，此时的入射角恰好等于临界角，即有i＝C，而入射角i＝θ，则临界角C＝θ。由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sinθ)，故B正确。5.如图所示，两平行细激光束a、b射向空气中足够大的长方体透明材料的下表面，发现该材料的上表面只有一处有光线射出，则()A．材料对激光a的折射率大于对激光b的折射率B．激光a的频率小于激光b的频率C．两束激光在材料的上表面发生了干涉D．有一束激光在材料的上表面发生了全反射解析：选B因材料的上表面只有一束光线射出，通过材料后激光a的侧移量小于激光b的侧移量，可知材料对激光a的折射率小于对激光b的折射率，激光a的频率小于激光b的频率，故A错误，B正确；两束激光的频率不同，则不可能在材料的上表面发生干涉，故C错误；两束激光在材料的上表面的入射角等于在下表面的折射角，根据光路可逆知，两束激光在材料的上表面都不会发生全反射，故D错误。6．双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()A．Δt＝eq\f(5λ,c) B．Δt＝eq\f(15λ,2c)C．Δt＝eq\f(10λ,c) D．Δt＝eq\f(15λ,c)解析：选A波长为λ的光在玻璃片中的传播速度v＝eq\f(c,n)，通过10λ的距离，光传播的时间差Δt＝eq\f(10λn,c)－eq\f(10λ,c)＝eq\f(5λ,c)，选项A正确。7.如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是()A．这是光的干涉现象B．在真空中光束b的波长大于光束c的波长C．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度解析：选C光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光，这是光的色散现象，A错误；由题图可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根据折射定律可知nc＜nb，C正确；由于光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则光束b在真空中的波长较短，B错误；根据v＝eq\f(c,n)知，光束c的折射率小，则光束c在玻璃砖中的传播速度大，D错误。8.如图所示，ABC为等腰棱镜，OO′是棱镜的对称轴，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到D点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，下列判断正确的是()A．在同一介质中，a光光速大于b光光速B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光大C．用同一双缝干涉实验装置观察，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距D．在真空中，a光波长大于b光波长解析：选C由题图知，a光的偏折角大于b光的偏折角，可知a光的折射率大于b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知，在同一介质中，a光光速小于b光光速，A错。由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光发生全反射时的临界角小于b光发生全反射时的临界角，B错。a光的频率大于b光的频率，由c＝λf分析得知，在真空中，a光波长小于b光波长。由条纹间距表达式Δx＝eq\f(l,d)λ分析知，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，C对，D错。二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9．下列说法正确的是()A．检验工件平整度的操作中，如图甲所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处B．图乙为光线通过小圆板得到的衍射图样C．图丙的原理和光导纤维传送光信号的原理一样D．图丁的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样解析：选ABC薄膜干涉是等厚干涉，同一条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处的空气膜厚度与右边正常的空气膜厚度相同，知P处凹陷，同理知，Q处凸起，A对。题图乙为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，B对。海市蜃楼是光的全反射现象，而光导纤维是利用光的全反射现象，它们的原理相同，C对。立体电影是光的偏振，镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，D错。10.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是()A．此介质的折射率等于1.5B．此介质的折射率等于eq\r(2)C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象解析：选BC由题图及折射率定义得，n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，A错，B对；当光线从介质射向真空中时，发生全反射的临界角C满足sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝45°，即入射角大于等于45°时可发生全反射现象，C对，D错。11．如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透振方向)()解析：选ABD自然光通过偏振片后成为偏振光，当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，所以A、B、D正确。12．某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是()A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹解析：选ACD由题图可知，图乙中间部分是等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。三、非选择题(本题共5小题，共60分)13．(6分)某同学在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置俯视图如图甲所示。(1)该同学经过初步调试后，看到了比较模糊的条纹，为了在屏上得到清晰的条纹，以下操作正确的是________(填选项前的字母)。(说明：图左侧为前方)A．旋转测量头 B．上下拨动金属拨杆C．左右拨动金属拨杆 D．前后拨动金属拨杆(2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板中心刻线不平行，如图乙所示，若要使两者对齐，该同学应________(填选项前的字母)。A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头解析：(1)为了在屏上得到清晰的条纹，可左右拨动金属拨杆，调节单缝和双缝平行，故C正确，A、B、D错误。(2)单缝与双缝相互平行，发现干涉图样里面的亮条纹与分划板中心刻线不平行，若要使两者平行，该同学应旋转测量头，故A、B、C错误，D正确。答案：(1)C(2)D14．(8分)由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够，部分同学需改用直角三棱镜做“测量玻璃的折射率”实验，实验步骤如下：a．如图所示，先在—张白纸上作相互垂直的直线ab、a′b′作为三棱镜的两个界面，并在直线上标出点O；b．标出P3、P4的位置；c．将三棱镜放在白纸上，使短边跟ab对齐，长边跟a′b′对齐；d．在长边a′b′的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像完全被P2的像挡住；e．在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像；f．过O点作一垂直ab的线段OA，在OA上垂直纸面插两枚大头针P1、P2；g．移去三棱镜和大头针，连接P3P4交a′b′于O′点，过O′点作与a′b′垂直的直线MN；h．作光路图，计算折射率n。(1)正确的实验步骤顺序为______________；(2)请在图中画出准确完整的光路图；(3)请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率n。解析：(1)利用插针法确定光路，注意有时挡住的是物体本身，有时挡住的是物体的像，目的是确定某一入射光线和对应的出射光线，以利用折射定律求解折射率。正确的实验步骤顺序为a、f、c、d、e、b、g、h。(2)光路图如图所示。(3)由几何关系及图中所给的数据，可得玻璃的折射率n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)。答案：(1)a、f、c、d、e、b、g、h(2)光路见解析图(3)eq\r(2)15．(14分)(1)将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的______(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度______(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时，这种现象十分明显。(2)如图所示，某L形透明材料的折射率n＝2。现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值。解析：(1)光能绕过障碍物或小孔的现象叫作衍射；产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波的波长小或相差不多。(2)光线不射入空气中，则在AB面发生全反射，有sinC＝eq\f(1,n)，且C＋θ＝90°，得θ＝60°。答案：(1)衍射接近(2)60°16.(14分)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直。一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(eq\r(3)＋1)R，求：(1)此玻璃的折射率；(2)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个。解析：(1)细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示，由几何关系得：L1＝eq\f(R,tanθ)＝eq\r(3)R根据题意两光斑间的距离为(eq\r(3)＋1)R所以L2＝R由几何关系知β＝45°根据折射定律，折射率n＝eq\f(sinβ,sinθ)＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)。(2)若光屏CD上恰好只剩一个光斑，