新教材人教统编版高中物理选择性必修第一册第四章《光》同步练习含单元测试卷及答案解析

【2019统编版】

人教版高中物理选择性必修第一册

第四章《光》全章节同步练习

第四章《光》

4.1《光的折射》同步练习

4.2《全反射》同步练习

4.3《光的干涉》同步练习

4.4《实验：用双缝干涉测量光的波长》同步练习

4.5《光的衍射》同步练习

4.6《光的偏振激光》同步练习

本章测试卷及答案

4.1光的折射

一、选择题

1.下列说法正确的是（）

A.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折

B.光从空气进入其他介质时,折射角大于入射角

C.光从空气进入其他介质时,速度要减小

D.折射是指光的传播方向发生改变的现象

2.下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路（）

空气

3.（多选）如图所示,虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一束光线以及

它射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是（）

A.bO不可能是入射光线

B.aO是入射光线

C.cO是入射光线

D.0b是反射光线

4.（多选）关于折射率,下列说法正确的是（）

A.某种介质的折射率等于光在介质中的传播速度v与光在真空中的传播速度c

的比值

B.折射角和入射角的大小决定着折射率的大小

C.两种介质相比较,折射率小的介质折光能力较差

D.任何介质的折射率都大于1

E.折射率的大小由介质本身决定

5.关于光的折射现象,下列说法中正确的是（）

A.折射角一定小于入射角

B.折射率跟折射角的正弦值成反比

C.折射率大的介质，光在其中的传播速度小

D.折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍

6.如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知（）

A.光是从真空射入介质的

B.介质的折射率为今

C.介质的折射率为百

D.反射光线与折射光线的夹角为60°

7.某单色光由某种介质射向空气，当入射角为30°时，折射光线与反射光线刚好

垂直,则该介质对该种色光的折射率为（）

A.2B.V2C.1.5D.V3

8.一束红光和一束紫光以适当的角度射向半圆柱形玻璃砖，如图所示，红光与紫

光的出射光线都由圆心0点沿OC方向射出，则（）

A.AO是红光,它穿过玻璃砖所用的时间较短

B.AO是紫光,它穿过玻璃砖所用的时间较长

C.AO是红光,它穿过玻璃砖所用的时间较长

D.AO是紫光,它穿过玻璃砖所用的时间较短

9.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯

射出的光逆向返回，所以标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体

反射元件制作的。如图所示,一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°o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.V2B.1.5C.V3D.2

10.如图所示,有一个玻璃三棱镜ABC,顶角A为30°,一束光a垂直于AB射入棱

镜，由AC边射出进入空气,测得折射光线与入射光线间的夹角为30°,则棱镜的

折射率为（）

R

A.-B.-C.V3D.-

222

IL（多选）有一束单色光从介质A射入介质B,再由介质B射入介质C,如图所示。

根据图中所给的情况判断,下列说法正确的是（）

A.介质B的折射率最大

B.介质C的折射率最大

C.光在介质B中的速度最大

D.光在介质C中的速度最大

12.一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度L=30cm,厚度d=30bcm,为了扩大

观察视野，将折射率为门=声的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后,

军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是（）

A.60°B.90°C.120°D.180°

13.如图所示,把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B

分别放在报纸上，且让半球体的凸面向上。从正上方（对B来说是最高点）竖直向

下分别观察A、B中心处报纸上的文字,下面的观察记录正确的是（）

.1；.......\

①看到A中的字比B中的字高

②看到B中的字比A中的字高

③看到A、B中的字一样高

④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高

A.①④B.只有①C.只有②D.③④

二、非选择题

14.如图所示,空气中有一半径为R的实心玻璃球,0为球心,AB为直径,一条平行

于AB的光线从球体上的M点射入玻璃球,折射光线恰好过B点，已知回ABM=30°,

光在真空中传播的速度为c。求：

（1）该玻璃的折射率；

⑵光从M点传播到B点的时间。

15.光以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直。(真空

中的光速c=3.0X108m/s)

⑴画出折射光路图；

(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；

(3)当入射角变为45°时,折射角多大？

(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化?说明理由。

答案

一、选择题

1.c光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，当垂直入射时，

传播方向不改变,A错误；当光从空气斜射入其他介质时,折射角小于入射角,B错

误;根据v=「可知光从空气进入其他介质时,速度要减小,C正确;光从一种介质

斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化,这是光的折射现象,故D错误。

2.C光从空气斜射入玻璃时,折射角应小于入射角，而A图中折射角大于入射

角,D图中折射角等于入射角，故A、D错误,C正确;B图中折射光线与入射光线在

法线的同侧,画法错误,故B错误。

3.ABD由于反射角等于入射角，反射光线、入射光线关于法线对称，所以aO、0b

可能是入射光线和反射光线,PQ是法线。又因为折射光线与入射光线分别位于法

线两侧,所以a0是入射光线,0b是反射光线,0c是折射光线,故A、B、D正确,C

错误。

4.CDE某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中的传播速

度v的比值,A错误;折射率与折射角和入射角的大小无关,B错误;折射率小的介

质折光能力较差,C正确;某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在

介质中的传播速度v的比值，由于光在真空中的传播速度最快，因此任何介质的

折射率都大于1,D正确;折射率的大小由介质本身决定,E正确。

5.C光从折射率大的介质射向折射率小的介质时,折射角大于入射角,选项A错

误;折射率的大小是由介质本身决定的，与折射角的正弦值无关，选项B错误;根

据v=£可知,折射率大的介质，光在其中的传播速度小,选项C正确;根据吁当可

nsin〃2

知,折射角增大为原来的2倍,入射角不一定也增大为原来的2倍,选项D错误。

6.C由题图可知，光线的入射角为30°，折射角为90°-30°=60°，知光线从介

质进入真空,故A错误;根据折射定律得介质的折射率n=g^=V3,故B错误,C正

确；反射角等于入射角，则反射光线与界面的夹角为60°,故反射光线与折射光

线的夹角为90°,D错误。

7.D当入射角i=30°时，折射光线与反射光线恰好垂直，则折射角

r=90°-30°=60°,该介质对该种色光的折射率n=|黯8,故A、B、C错误,D正

确。

8.A由题图可看出两光束的折射角相同，因玻璃对红光的折射率较小，由折射定

律可知红光的入射角应大于紫光的入射角，故A0为红光；由v=^知红光在玻璃砖

中的传播速度较大,而红光和紫光在玻璃砖中的光程相等，故红光穿过玻璃砖所

需时间较短,A正确,B、C、D错误。

9.C光线在玻璃球内的光路图如图所示。

〃、

60°；

A、C为折射点,B为反射点,OD平行于入射光线，故ElAOD=[aCOD=60°,所以

E10AB=30o，玻璃的折射率n=|黯百,C正确。

10.C由题意可知，光从棱镜射向空气中时，入射角。尸30°,折射角02=60°,

则棱镜的折射率n=^=V3,选Co

11.BC光由介质A射入介质B时,根据光路图可知,A的折射率大于B

的折射率;光由介质B射入介质C时,根据光路图可知,n/篝8,B的折射率小

于C的折射率。由n,M<nBC,可知C的折射率大于A的折射率,所以介质C的折射率

最大、介质B的折射率最小,光在介质B传播的速度最大。

12.B军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。

由几何关系有sinr==,，解得r=30°;根据折射定律有随■=!!,解得

J2sinr

i=45°，则最大张角为0=2i=90°，故A、C、D错误,B正确。

13.A折射现象只有在入射角不等于0°时才发生。当人眼通过半球体看中心处

报纸上的字的时候,进入眼睛的光线恰恰是从球面法线方向射出的,所以不偏折,

即通过半球体观察时物像重合，看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高;当通

过立方体观察时像比物高，如图所示，可知看到A中的字比没有放立方体时看到

的字高，所以看到A中的字比B中的字高。A正确,B、C、D错误。

二、非选择题

14.答案⑴百⑵手

解析（1）光路如图，由几何知识可得折射角r=I3ABM=30°,入射角i=2E]ABM=60°,

则此玻璃的折射率为nH也嚅

sinrsm30

(2)由几何知识可得,MB的长度

s=2Rcos30°

光在玻璃球内传播的速度v=£

故光从M点传到B点的时间t上占至乌3

VCCC

15.答案⑴图见解析⑵百1.7X10*m/s(3)arcsin

(4)不变化，理由见解析

解析⑴由题意知，入射角0产60°，则反射角B=60°,折射角

0

92=180-60°-90°=30°,故折射光路图如图所示。

(2)玻璃的折射率

sinei-SinGOO.Q

sin02sin30°

根据n壬得v=J鸣史m/s=l.7X108m/s

vnv3o

(3)根据n*粤得sin葭=皿

sin%n

将sine,=sin45°考及nr后代入上式，可求得sin02=^

解得92=arcsin3。

(4)折射率反映介质的光学特性，其大小由介质本身及光的性质共同决定，而跟

入射角的大小无关。

4.2全反射

1.（多选）关于全反射,下列说法正确的是（）

A.光只有从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射现象

B.光只有从光疏介质射向光密介质时才可能发生全反射现象

C.光只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时才可能发生全反射现象

D.光只有从折射率小的介质射向折射率大的介质时才可能发生全反射现象

2.酷热的夏天,在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离处,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，它却

随你靠近而后退。对此现象，下列解释正确的是（）

A.出现的是“海市蜃楼”，是光的折射造成的

B.“水面”不存在，是由于酷热难耐,人产生的幻觉

C.太阳光辐射到地面，使地表温度升高,折射率变大,发生全反射

D.太阳光辐射到地面，使地表温度升高,折射率变小,发生全反射

3.（多选）下列说法正确的是（）

A.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体的像比物体所处的实际位

置高

B.光纤通信是一种现代通信手段,它是利用光的全反射原理来传递信息的

C.在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮,是由于光的全反射

D.海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大

E.小孔成像是由于光的全反射

4.（多选）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.光从真空射入介质后,频率不变

B.此介质的折射率等于近

C.入射角大于45°时可能发生全反射现象

D.入射角小于30°时可能发生全反射现象

5.（多选）已知某单色光在某介质中发生全反射的临界角为（3,则（）

A.该介质对此单色光的折射率等于工

sinC

B.此单色光在该介质中的速度等于c-sinC（c是光在真空中的传播速度）

C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sinC倍

D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的工倍

sinC

6.（多选）光在某种介质中的传播速度是1.5Xl（rm/s,光从该介质射向空气时

（）

A.发生全反射的临界角是30°

B.大于或等于30°的所有角都是临界角

C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射

D.临界角可能是60°

7.（多选）如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的

界面,分别设为界面I和界面H。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n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

8.某种液体的折射率为2,液面下深h处有一个点光源,从液面上看液面被光照亮

的圆形区域的半径为（）

A，hB.hC.—hD.V2h

23

9.如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角三角形ABC,角A为直角，此截面所在

平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB面,进入棱镜后直接射到AC面上,并

刚好能发生全反射。则该棱镜材料的折射率为（）

B.V2D.V3

10.潜水员在水中抬头仰望，由于光线在空气和水的界面发生全反射,他能看见河

底的物体。如果水深为H,潜水员仰望时，眼睛到河底的距离为h,水的折射率为

n,则潜水员能较清楚地看到的河底物体与潜水员的最短水平距离是多少？

11.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间行驶时,

从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,会有较强的光被反射回去，使汽车司

机注意到前面有自行车。尾灯由透明介质制成，其外形如图所示。下列说法中正

确的是（）

A.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射

B.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射

C.汽车灯光应从右面射过来,在尾灯的右表面发生全反射

D.汽车灯光应从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射

12.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为n=l.5的全反射棱镜。下列选项给出了两

棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图中效果的是（）

b

ABC1）

13.（多选）1966年，前香港中文大学校长高馄提出：光通过直径仅几微米的玻璃

纤维就可以用来传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维成为电话和互联网

等现代通信网络运行的基石,高银因此荣获了2009年诺贝尔物理学奖。下列关于

“光纤”及其原理的说法中正确的是（）

A.光纤通信利用了光的全反射原理

B.光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点

C.实用光导纤维由内芯和外套两层组成，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

D.当今,在信号传输领域,光纤电缆（光缆）已经几乎完全取代了传统的铜质“电

缆”，成为传播信息的主要工具,是互联网的骨架,并已连接到普通社区

14.光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,其内芯和外

套的材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是（）

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不能发生全反射

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.在光纤中频率大的光传播的速度大

D.在光纤中频率小的光传播的速度大

15.2010年广州亚运会，光纤通信网覆盖了所有比赛场馆，为各项比赛提供安全

可靠的通信服务,光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示,一条

圆柱形的光导纤维,长为L,它的内芯的折射率为％,外层材料的折射率为国,光从

一端射入,经全反射后从另一端射出，所需的最长时间为t,请探究分析以下问

题：

（Dm和”的大小关系。

⑵最长时间t的大小。（图中标的C为全反射的临界角，其中sinC的）

答案全解全析

1.AC光从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于或等于临界角，会发生全反

射现象;光从光疏介质射向光密介质时，不会发生全反射现象,A正确,B错误;光

只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时，才可能发生全反射现象,C正

确,D错误。

2.D酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近的空气温度比上层的高，密度

比上层的小，折射率也比上层的小，光照射时发生全反射，出现“水面”，D正

确,A、B、C错误。

导师点睛

夏天，由于大气不均匀，海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折

射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层

组成的。远处的山峰、船舶、楼台、人等“发出”的光线射向上空时，由于不断

被折射,越往上越偏离法线方向，入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回

地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，产生了“海市蜃楼”现

象。

3.ABC由于光的折射，当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像

比物体的实际位置高，选项A正确;光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息

的，选项B正确;在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮，是由于光在

裂缝处发生全反射，选项C正确;海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折

射率比下层空气的折射率小，选项D错误;小孔成像是由于光的直线传播,E错误。

4.AB光的频率由光源决定,在传播过程中频率不变,故A正确；由折射定律可得

酎粤=嚅=鱼,B正确；只有当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于

sint72sinou

临界角时才会发生全反射现象，所以选项C、D错误。

5.ABC由临界角的计算式sinC-得11=」7，选项A正确;将代入sinC=±得

nsmcvn

sinC?故v=c-sinC,选项B正确;设此单色光的频率为f,在真空中的波长为入

在该介质中的波长为入，由波长、频率、光速的关系得c=3f,v=、f,故sin

CWgX=X0sinC,选项C正确;此单色光由真空射入该介质时,频率不发生变

化,选项D错误。

6.AC由n=£=生吟冷=2,sinC±得临界角C=30°,所以A、C正确,B、D错误。

V1.5x10m/sn

7.CD在界面I光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质，不管入射角

多大，都不可能发生全反射现象，选项A错误,c正确。在界面n光由玻璃进入空

气,是由光密介质进入光疏介质，但由于界面I和界面n平行,光由界面I进入玻

璃后再到达界面II,在界面II上的入射角等于在界面I上的折射角，故界面n上

的入射角总是小于临界角，因此光在界面n上不可能发生全反射现象，选项B错

误,D正确。

8.C设液面上的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的半径为r,如图所示：

该光在圆形区域的边缘处恰好发生全反射，入射角等于临界角C,由sin得

C=30°，根据几何关系可知r考h,C正确。

9.A在AB面上,设入射角为i,则i=45°,设折射角为0,则n器;在AC面上,

由几何知识可知,此时的入射角i'=90。-0,则n*,联立各式可得n考,A正确。

10.答案篇解析设光在水面发生全反射的临界角为C,则sin

C[,故tanC=高;根据几何关系可得河底物体与潜水员之间的最短水平距离

d=(H-h)tanC+HtanC,解得d=42。

Vn2-1

H.D自行车尾灯利用了全反射原理，汽车灯光应从右面射过来，在左表面发生

两次全反射被反射回去。

12.B四个选项的光路图如图：

可知B项正确。

13.ABD光纤通信利用了光的全反射原理,A正确;光纤通信具有传输容量大、衰

减小、抗干扰性强等优点,B正确;全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，

且入射角大于等于临界角，所以内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内

芯和外套的界面上发生全反射,故C错误;在信号传输领域,光纤电缆(光缆)已经

几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨

架,并已连接到普通社区,D正确。

14.D光导纤维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,A、B错误;频率越小的光波长越长，介质对它的折射率n越小，根据公式

知,光传播的速度越大,C错误,D正确。

15.答案(l)n,>n2⑵应

n2c

解析(1)欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需使内芯的折射率大

于外层材料的折射率,即m>n“

(2)光在内芯中传播的最长路程为s=W，传播速度为v=邑故最长时间

sine71]

Lnx__Ln!

vcsinCn2c

4.3光的干涉

一、选择题

1.下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（）

A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源

B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源

C.光屏上与两缝的距离之差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D.在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生

2.某同学利用如图所示器材观察光的干涉现象，其中A为单缝屏,B为双缝屏,C

为光屏。当他让一束阳光照射A时，屏C上并没有出现干涉条纹,他移走B后,C

上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能是（）

A.单缝S太窄B.单缝S太宽

C.S到和S?距离不等D.阳光不能作为光源

3.我们平时从来没有观察到从两只小灯泡发出的光在屏上产生干涉条纹,其主要

原因是（）

A.两只小灯泡灯丝的发光面积太大,不能看作点光源

B.平时环境里外界杂散的光太强,干扰了对干涉条纹的观察

C.两只小灯泡的灯丝离得较远,产生的干涉条纹太密,不能分辨

D.小灯泡灯丝发出的光是大量原子被激发后随机辐射的,很难满足相干条件

4.如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰,虚线表示

波谷。在此时刻,介质中A点为波峰相叠加点,B点为波谷相叠加点,A、B连线上

的C点为某中间状态相叠加点。如果把屏分别放在A、B、C三个位置,那么（）

5,工

、、/

A.A、B、C三个位置都出现亮条纹

B.B位置出现暗条纹

C.C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定

D.以上结论都不对

5.（多选）在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（n为自然数，X为光波波

长）（）

A.在与双缝的距离之差相等的点形成暗条纹

B.在与双缝的距离之差为nA的点形成亮条纹

C.在与双缝的距离之差为《的点形成亮条纹

D.在与双缝的距离之差为（n+0X的点形成暗条纹

6.在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝Si、S2的距离之差为8,=0.75um,光屏

上Q点到双缝&、S?的距离之差为62=1.5ixm0如果用频率为f=6.0X10“Hz

的黄光照射双缝，则（）

A.P点出现亮条纹,Q点出现暗条纹

B.Q点出现亮条纹,P点出现暗条纹

C.两点均出现暗条纹

D.两点均出现亮条纹

7.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置。所用单色光

是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面

反射的光线叠加而成的（）

UWWI单色光

标准样板

薄片

厚玻璃板

A.a的上表面和b的下表面

B.a的上表面和b的上表面

C.a的下表面和b的上表面

D.a的下表面和b的下表面

8.在光的双缝干涉实验中，能增大条纹间距的做法是（）

A.改用频率更高的光波B.改用波长更长的光波

C.增大双缝间距D.减小双缝与光屏间距

9.（多选）如图所示是双缝干涉的示意图,S为单缝,Si、S2为双缝,P为光屏，用绿

光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（）

A.将绿光换为红光,干涉条纹间的距离增大

B.将绿光换为紫光,干涉条纹间的距离增大

C.减小双缝间的距离，中央亮条纹会变成暗条纹

D.增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大

10.用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是（）

IIIII））1«IIIIIII

ABCD

11.一束白光通过双缝后在屏上产生干涉条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色

条纹，其原因是（）

A.各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同

B.各色光的速度不同,造成干涉条纹的间距不同

C.各色光的强度不同,造成干涉条纹的间距不同

D.各色光通过双缝到达一确定点的距离不同

12.在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是（）

A.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条纹最远的是波长最长的红光

B.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条纹最远的是波长最短的紫光

C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的

D.在双缝干涉现象里,把入射光由红光换成紫光,相邻两个亮条纹间距将变宽

13.如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂薄膜的铁丝圈，S

是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中

的()

BCD

14.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图(a)是点燃的酒精灯(在灯

芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所

在竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是()

(a)(b)

A.当金属丝圈旋转30°时,干涉条纹同方向旋转30°

B.当金属丝圈旋转45°时,干涉条纹同方向旋转90°

C.当金属丝圈旋转60°时,干涉条纹同方向旋转30°

D.干涉条纹保持原来状态不变

二、非选择题

15.如图所示,在双缝干涉实验中,Si和S2为双缝,P是光屏上的一点，已知P点与

Si、工的距离之差为2.1X10"m,分别用A、B两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光在空气中的波长为6X107m;

(2)已知B光在某种介质中的波长为3.15X10%,当B光从这种介质射向空气时,

临界角为37。(sin37°=0.6)。

16.用干涉法检查物体表面平整程度,产生的干涉条纹是一组平行的条纹,若劈尖

的上表面向上平移,如图甲所示,则干涉条纹的距离将;若使劈尖角度增

大,如图乙所示,干涉条纹的距离将；若用折射率为n的透明介质充满劈

尖，干涉条纹的距离将。（均选填“变窄”“变宽”或“不变”）

甲乙

17.为了减少光在透镜表面由于反射而带来的光能损失，可在透镜表面涂上一层

增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光的能量，使尽可能多的光能通过透镜。

增透膜一般用折射率为1.38的氟化镁。波长为5.52X10"m的绿光在垂直透镜

表面入射时,为了使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度。

答案

一、选择题

1.B在光的双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频

率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，选项A错

误,B正确。光屏上与两缝的距离之差为半波长的奇数倍处出现暗条纹,光屏上与

两缝的距离之差为半波长的偶数倍处出现亮条纹,故选项C错误。两列光波只要

相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉,所以在双缝与光屏之间的空间也会

发生光的干涉,用光屏接收只是为了方便肉眼观察,选项D错误。

2.B光的双缝干涉实验中，单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看成是由许

多个点光源沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉现象最大的可能是单缝

S太宽,得不到线光源，选B。

3.D两只小灯泡发出的光在屏上不产生干涉条纹，是由于小灯泡灯丝发出的光

是大量原子被激发后随机辐射的，频率不稳定，不符合干涉产生的条件，故D正

确,A、B、C错误。

4.A本题中,A、B、C三点是振动加强的点，在屏上对应出现的都是亮条纹。另

外，要特别注意波谷与波谷相遇的点（题图中B点）振动也是加强的，不要以为B

点是振动减弱点,故A正确。

5.BD在杨氏双缝干涉实验中，当某处与双缝距离之差A5为波长的整数倍，即

△6=n入（n=0,1,2,…）时，这点为振动加强点，该处出现亮条纹;当为半波

长的奇数倍,即△6=（2n+l）g（n=0,1,2,…）时，这点为振动减弱点，该处出现暗条

纹，选B、Do

6.B根据波长与波速的关系式X=£可知黄光的波长X=0.5um,则P点到双缝

S,和，的距离之差6,是黄光波长的1.5倍,为半波长的奇数倍,P点出现暗条纹;

而Q点到双缝5、S2的距离之差62是黄光波长的3倍，为波长的整数倍,Q点出

现亮条纹，所以选项B正确。

7.C干涉法检查某块厚玻璃板的表面是否平整的原理是单色光的薄膜干涉，这

里的薄膜指的是样板与待测厚玻璃板之间的空气层。空气层的上表面和下表面分

别反射的光会发生干涉,观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以判定厚玻

璃板的上表面是否平整，因此选项C是正确的。

8.B根据双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离入，频率越高的光波对

应的波长越短，可知对应的条纹间距越小，故A错误；改用波长更长的光波，对应

两条明（暗）条纹间的距离会增大,故B正确；减小双缝间距,对应两条明（暗）条纹

间的距离会增大,故C错误;减小双缝与光屏间距,对应两条明（暗）条纹间的距离

会减小，故D错误。

9.AD根据双缝干涉的条纹间距公式Ax手知，将绿光换为红光，波长变长，则

干涉条纹间距变大,故A正确;根据双缝干涉的条纹间距公式Ax=JX知,将绿光

换为紫光，波长变短,则干涉条纹间距减小，故B错误;根据双缝干涉的条纹间距

公式Ax=lX知,减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大，且中央条纹

a

仍然是亮条纹，故C错误;根据双缝干涉的条纹间距公式AX=AX知，增大双缝到

a

屏的距离，即1增大，则干涉条纹间距增大,故D正确。

10.A用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是平行等距、明

暗相间的条纹,故选A。

11.A各色光的频率不同，波长不同,在屏上得到的干涉条纹的间距不同,在中央

处各种颜色的条纹叠加后得到白色条纹,两侧出现彩色条纹，故A正确。

12.A在双缝干涉现象中，在其他条件相同时,条纹间距与光的波长成正比,在可

见光中，红光波长最长,紫光波长最短,故用白光做光的干涉实验,偏离中央亮条

纹最远的是红光,A正确、B错误。双缝干涉现象中,相邻两亮条纹或两暗条纹是

等间距的,故C错误。红光的波长比紫光的波长长,所以换成紫光后,相邻两亮条

纹间距将变窄，故D错误。

13.D铁丝圈上的肥皂薄膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平线上薄膜厚度基

本一致,如果某一厚度处前后表面反射的光波叠加后得到加强，那么这一水平线

上（同一厚度）的各处光波均会加强,所以干涉条纹应是基本水平的,选D„

14.D金属丝圈在所在竖直平面内缓慢旋转时，不影响薄膜上薄下厚的分布，因

而干涉条纹保持原来状态不变,选Do

二、非选择题

15.答案（1）暗条纹（2）亮条纹

解析（1）P点与两缝的距离之差为Ar=2.1X10"m

所以有N产产嚅m=3.5

入16x10m

由此可知,P点与S„S2的距离差是半波长的奇数倍,所以用A光在空气中做

双缝干涉实验,P点处是暗条纹。

（2）根据临界角与折射率的关系有sinC=i

由此可知,B光在空气中的波长为

7

X2=nX介=|义3.15X10"m=5.25X10m

距离差Ar和波长L的关系为

N-2.1x106m―々

2力5.25xl0'7m

可见,用B光在空气中做双缝干涉实验,P点处为亮条纹。

16.答案不变变窄变窄

解析劈尖的上表面向上平移时,上、下表面的反射光的光程差增大，但变化情况

仍相同，只是条纹平移了，条纹间距不变;若劈尖角度增大,则光程差变大得快了，

因而条纹间距变窄；如果用折射率为n的透明介质充满劈尖,光波的波长变小，因

而条纹间距变窄。

17.答案IX107m

解析透镜表面所涂的增透膜只使反射的绿光干涉相消，且薄膜的厚度不宜过大,

其厚度应为绿光在膜中波长的:,若绿光在真空中波长为入在增透膜中的波长

4

为入，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得

n=£=应

vAf

得人二

n

那么增透膜厚度

7

h=lX=jo=5.52xio-m=ixio-m。

44n4x1.38

4.4实验:用双缝干涉测量光的波长

一、选择题

1.用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是（）

A.相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等

B.中央亮条纹的宽度是两侧亮条纹宽度的2倍

C.屏与双缝之间的距离减小,则屏上条纹间的距离增大

D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距

2.用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是（）

A.狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总是相同的

光源

B.若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹

C.屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时,该点处一定是亮条纹

D.双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等

3.（多选）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法哪些

是正确的（）

光源凸透镜滤光片单.弓缝遮光筒_屏_

6Q—『一"------------匚n

口口口u♦嘉厂

'u口

A.调节光源高度，使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝

B.测量某条干涉亮条纹位置时,应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐

C.为了减小测量误差,可测出n条亮条纹间的距离a,求出相邻两条亮条纹间距

a

AAx=­

n-l

D.某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用

蓝光作为入射光

4.某次实验中，测得第一级亮条纹和第三级亮条纹中心相距4.0X102m,若双缝

间距为0.1mm,双缝到屏的距离为1=4.0m,则光波的波长为（）

A.8.0X108mB.5.0X107m

C.1.5X108mD.1.OX107m

5.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，调节测量头的位置，使分划板中心

刻线对齐某亮条纹的中心,如图所示,此时手轮的读数是mm。转动测量头,

使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置，再次记下手轮上的读数。

若实验测得的4条亮条纹中心间的距离为0.960mm,且已知双缝间距d=l.5mm,

双缝到屏的距离1=100cm,则对应的光波的波长为X=cm。

6.在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。

(1)甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是o

■lllll

甲乙

(2)将表中的光学元件放在图丙所示的光具座上，组装成用双缝干涉测光的波长

的实验装置,并用此装置测量红光的波长。

UUH

元件代号ABCDE

元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片

将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件，由左至右,各光学元件

的排列顺序应为o(填写元件代号)

(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离L=0.50m,在光屏上得

到的干涉图样如图丁所示，分划板的中心刻线在图中A位置时，游标卡尺如图戊

所示,则其示数为mm;分划板的中心刻线在B位置时,游标卡尺如图己所

示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为mo

7.(1)利用图甲(a)所示装置研究光的某些现象,下列说法正确的是

图样中心线图样中心线

urn

(h)(C)

甲

A.若在光屏上得到的图样如图(b)所示,则光源和光屏间放置的是单缝挡板

B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板，光源由红光换为蓝光后，图样的条纹宽度

会变窄

C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则红光最有可

能照射不到光屏上

D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则紫光最有可

能照射不到光屏上

（2）用双缝干涉测量某单色光的波长时,所得的图样如乙图所示,调节仪器使分划

板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头的游标卡尺示数如图丙所示，其

读数为mm;移动手轮使分划板的中心刻线对准另一条亮条纹B的中心,

测量头的游标卡尺示数为18.6mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.6m,双缝相距

0.2mm,则所测单色光的波长为m。

乙

123

I“1小七力||||||||川111山川"

010

丙

8.某同学在实验室找到了一台陈旧的激光器,铭牌已模糊不清,为了测出该激光

器发出光的波长，他在实验室中进行了以下操作：

a.将双缝放置在距墙面恰好是5块完整地板砖的位置；

b.用激光器照射双缝,在墙面上得到了如图所示的清晰的干涉条纹。

⑴图中第五条亮条纹中心位置的读数为cm,相邻两条亮条纹间距Ax=

cm;

⑵已知所用双缝的宽度d=0.10mm,实验室的地面由“80cmX80cm”的地板砖

铺成,则该激光器发出光的波长为m（结果保留2位有效数字）。

9.洛埃德（H.Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察光的干涉现象的装置

—洛埃德镜。如图所示,从单缝S发出的光,一部分入射到平面镜后反射到光屏

上,另一部分直接投射到光屏上,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单

缝S通过平面镜成的像是S'。

⑴通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得

到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,相当于另一个

“缝”。

⑵实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90°

时，反射光与入射光相比,相位有n的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平

面镜接触,接触点P处是（填“亮条纹”或“暗条纹”）。

⑶实验中，已知单缝S到平面镜的距离为h=0.15mm,单缝到光屏的距离为D=l.2

m,观测到第3条亮条纹到第12条亮条纹的中心间距为22.78mm,则该单色光的

波长入=m（结果保留3位有效数字）。

10.如图所示为“双棱镜干涉”实验装置,S为单色光源。A为一个顶角略小于180°

的等腰三角形棱镜,P为光屏,S位于棱镜的对称轴上,光屏与棱镜底边平行。调节

光路,可在屏上观察到干涉条纹。这是由于光源S发出的光经棱镜作用后，相当于

在没有棱镜时，两个分别位于图中Si和S2位置的相干光源所发出的光的叠加S

和，的连线与棱镜底边平行）。已知Si和S2的位置可由其他实验方法确定，类比

“双缝干涉测波长”的实验，可以推测出，若要利用“双棱镜干涉”测量光源S

发出的单色光的波长，需要测量的物理量是、和o

答案

一、选择题

1.A因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距Ax=jA,其中d为双缝间的距离，1

为双缝到屏的距离，X为光波波长，可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相

等,A正确,B错误。由公式入可知，1减小,屏上条纹间距减小,C错误。因

为X红》入篮，所以△*红〉4*蓝，口错误。

2.A狭缝的作用是形成线光源,使得入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动

情况总是相同的光源,故A正确;若入射光是白光,则像屏上产生的条纹是彩色的

干涉条纹,故B错误;像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点

是振动减弱点，该处一定是暗条纹，故C错误;干涉条纹是等间距的，相邻的两个

亮条纹或相邻的两个暗条纹间距相等,故D错误。

3.BC调节光源高度，使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,不需放单缝和双缝,故

A错误。测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对

齐，故B正确。n条亮条纹之间有n-1个间距,相邻两条亮条纹的间距Ax=n-V1，故

C正确。某同学用黄光作为入射光，根据Ax/可知，为了增大干涉条纹的间距，

应用波长比黄光长的红光或橙光作为入射光,不可以改用波长比黄光短的蓝光作

为入射光，故D错误。

4

4.B根据公式AxW入，△x=4?ym=2.OXI。?m,1=4.0m,d=0.1mm=l.0X10-

a3—1

m,有人#=5.0X107m,故选B。

二、非选择题

5.答案1.1804.8X105

解析根据手轮的读数规则，可得手轮读数为1.180mm;根据公式Ax=5入，解得

入=华=4.8X10"m=4.8X105cm。

6.答案⑴甲(2)CEDBA(3)111.206.4X10"

解析(1)双缝干涉条纹的特点是等间距、等宽度、等亮度;衍射条纹的特点是中

间宽两边窄、中间亮两边暗,且不等间距。根据以上特点知甲图是干涉条纹。

(2)为获取单色线光源，白光光源后面要有滤光片、单缝、双缝，所以各光学

元件的排列顺序应为CEDBAo

(3)游标卡尺读数=主尺读数+游标尺读数，故x“=lllmm+0.05mmX4=111.20

mm,xB=115mm+0.05mmX13=115.65mm;

相邻两个亮条纹的间距△xnpOEy1120m=0.64mm

o64xio^xo.5oxio-3

根据公式有X=^=m=6.4X10*m

aL0.50

7.答案(1)BD(2)11.46.OX107

解析(1)若在光屏上得到的图样如题图甲中的(b)图所示，为双缝干涉条纹，则

光源和光屏间放置的是双缝挡板,不是单缝挡板,故A错误;若光源和光屏间放置

的是双缝挡板，光发生干涉，光源由红光换为蓝光后，依据干涉条纹间距公式

△x=j'可知,波长变短,图样的条纹宽度会变窄,故B正确;若光源和光屏间放置

的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,光通过三棱镜后，红光偏折最小，则红

光最有可能照射到光屏上,紫光偏折最大,则紫光最有可能照射不到光屏上,故C

错误,D正确。

(2)由题图丙可知，游标卡尺的示数为11mm+4X0.1mm=ll.4mm

相邻两个亮条纹间距为Ax[x(18.6TL4)mm=1.8X103m

7

根据双缝干涉条纹间距公式a代入数据解得X=6.0X10m

8.答案(1)10.452.47(2)6.2X107

解析(1)刻度尺的分度值为1mm,需要估读到分度值的下一位,根据刻度尺的读

数规则，可得第五条亮条纹中心位置的读数为x5=10.45emo

第一条亮条纹中心位置的读数为x,=0.57cm,则相邻两个亮条纹间距

△x坤=2.47cm。

(2)所用双缝的宽度d=0.10mm=0.0001m,双缝到墙面的距离L=80

cmX5=400cm=4m,根据干涉条纹间距公式△X，入，代入数据解得波长

X=6.2X107mo

9.答案(1)S经平面镜成的像S'(2)暗条纹(3)6.33X10"

解析(1)如果S被视为双缝中的一个,S经平面镜成的像S'相当于另一个“缝”。

(2)如果把光屏移动