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文档简介
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,
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