新教材人教版高中物理选择性必修第一册第四章光 课时分层练习题及章末测验

第四章光

4.1光的折射............................................................-1-

4.2全反射............................................................-10-

4.3光的干涉..........................................................-18-

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长......................................-24-

4.5光的衍射..........................................................-27-

4.6光的偏振激光.....................................................-30-

第四章综合测验.........................................................-36-

4.1光的折射

基础练习

一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）

1.下列关于光的折射及折射率的说法正确的是（B）

A.光由一种介质进入另一种介质时，光的传播方向一定发生改变

B.放入盛水的碗中的筷子，看起来像折了一样，是光的折射

C.光由水射入空气中，折射角小于入射角

D.光在折射率大的介质中传播速度大

解析：当光垂直交界面射入时，传播方向不变，选项A错误；从水中筷子反射

的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进

入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看起来筷子像折了一样，是光的折射，故选

项B正确；光由水射入空气中，折射角大于入射

V

角，故选项c错误；由得，光在折射率大的介质中的传播速度小，故选

项D错误。

2.（2021•浙江省金华高二下学期检测）光在某种玻璃中的传播速度是，5x108

m/s,要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90。，则入射角应是（A）

A.30°B.60°

C.45°D.90°

解析：依题意，设入射角为明,则折射角/=90。-%,玻璃的折射率〃

c3.0X10'r-

由折射定律知力sin%=sin02f又sin^2=sin(90°—

%）=cos%,即tan%=-=+，得匹=30°。故正确选项为A。

nj

3.（2020•天津市静海一中高二下学期检测）如图所示为光由玻璃射入空气中

的光路图，直线48与⑦垂直，其中一条是法线。入射光线与⑦的夹角为。，折

射光线与切的夹角为£,。＞£（。+££90°）,则该玻璃的折射率〃等于（B）

sinacosB

sinBcosa

cosasin£

sina

解析：因为光从玻璃射入空气，折射角大于入射角，所以知⑦为界面，入射

角为90°—a,折射角为90°—根据光的可逆性知，折射率〃=

0

-si—n券90~—B~cos8故B正确，ACD错误。故选B。

sin90—acosa

4.（多选）一束光从介质1进入介质2,方向如图所示，下列对于1、2两种介

质的光学属性的判断正确的是（BD）

介质1/60°

步Y介质2

A.介质1的折射率小B.介质1的折射率大

C.光在介质1中的传播速度大D.光在介质2中的传播速度大

v1n〃「

解析：由〃=去知介质1的折射率大,由片源光在介质2的传播速度大，

故选BDo

5.（多选）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、6两束单色光，其

传播方向如图所示。设玻璃对外人的折射率分别为心和小，区、，在玻璃中的传播

速度分别为匕和小贝U（AD）

A.n〉ribB./7,X/7A

C.v〉VbD.va<vb

解析：由题图知折射角-而〃=15入射角"晌所以公〃,“选项A

正确；由折射率〃=加匕＜%,故选项D正确。

6.（多选）根据图中的漫画，判断下列说法中正确的是（BD）

A.人看到的是鱼的实像，位置变浅了些

B.人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些

C.鱼看到的是人的实像，位置偏低了些

D.鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些

解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角了小于折射角r,则人将看到鱼的

虚像，且位置比熨际情况变浅了些，B正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因入射

角/大于折射角八则鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，D正确。

二、非选择题（共24分）

7.（10分）学校开展研究性学习，某研究小组的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。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心。作两条

互相垂直的直径式；EF.在半径勿上，垂直盘面插上两枚大头针片、R并保持小

立置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直

径函相平，)作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察幺、P,像,并在圆周

上插上大头针月，使鸟，正好挡住片、P20同学们通过计算，预先在圆周比部分

刻好了折射率的值，这样只要根据鸟所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。

则：

(1)若N40尸=30°,曲与%的夹角为30°,则月处所刻折射率的值为_隹_。

(2)图中R、A两位置哪一处所对应的折射率值大？一s_。

(3)做力。的延长线交圆周于《，4处对应的折射率值应为」

解析：(1)由图看出，入射角为i=ZAOF=30°,折射角r=/EOR=60°,

则A处所对应的折射率的值为〃=黑5=/。

(2)根据折射定律，〃=—,可知S处对应的折射率较大。

sini

(3)作/。的延长线交圆周于人,这种情况下折射角与入射角相等，则知人处所

对应的折射率的值是1。

8.(14分)(2020•海南省海南中学高二下学期期末)为了从军事工事内部观察

外面的目标，工事壁上开有一长方形孔，设工事壁厚d=26&cm,孔的宽度£=

20cm,孔内嵌入折射率〃=/的玻璃砖，如图所示。试问：

(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少?

(2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到，则应嵌入折射率最小为多大

的玻璃砖?

答案：(1)120°(2)2

解析：工事内部的人从玻璃砖左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。

tan£可得£=30。，

(D由折射定律有1=小，

sinpv

得a=60°,

则视野的张角最大为2。=120。°

(2)要使视野的张角为180°,则在空气中的入射角为90°,

sin900

由折射定律有.H=氏,解得饱=2,

sinP

应嵌入折射率最小为2的玻璃砖。

提升练习

一、选择题(本题共3小题，每题6分，共18分)

1.如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面

在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则(B)

A.水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

B.枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

C.水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星

D.两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

解析：这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是如何确定边界光线，

是谁约束了视野等。如本题中由于井口边沿的约束而不能看到更大的范围，据此

根据边界作出边界光线，如图所示。水井中的青蛙相当枯井中离开井底一定高度

的青蛙，枯井中青蛙的视角。比水井中青蛙的视角Y要大，所以枯井中青蛙觉

得井口人些；而看到井口外的范围是两条实线所示光线的范围内，看向井口和天

空£＞。，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D错误。

2.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，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体

反射元件制成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10um的细玻璃珠，所

用玻璃的折射率为小，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射一反射一再折射后恰好

和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是（D）

A.15°B.30°

C.45°D.60°

sin0

解析：作光路图如图所示，设入射角为。，折射角为。，则O=2a,n=—^

sina

所以，®=60°。故选项D正确。

3.如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的48面上，经四和力。两个面折

射后从4c面进入空气，当出射角广和入射角，相等时，出射光线相对于入射光

线偏转的角度为心已知棱镜顶角为。，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为

(A)

a-\-0a-\-0

sin8

sin0—~~

乙

解析：由折射定律可知,力=而豆；因入射角和出射角相等,即

故由几何关系可知，£=?；

a-\-0

sin---

故折射率〃=------：故选A。

sin万

二、非选择题（共22分）

4.（10分）河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为〃，一人从水面正上方往

水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？（设水的折射率为〃）

答案W

解析：如图所示，设小鱼在s处，从鱼反射出的光线SO垂直水面射出，光线

与SO间的夹角很小。因一般人的瞳孔的线度为2〜3mm,/、/为一组对应

的折射角和入射角，可知生、外均很小。由数学知识知：

0600\

sin夕i=tan夕i="sin62〜tan^=—

nn2

.sin%OOJhHH

由折射定律得：厂丽万Hi'得

即他感觉到的小鱼的深度为实际深度的《即变浅。

5.（12分）（2021・山东省烟台市高三模拟）如图所示的装置可以测量棱镜的折

射率。力比表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为叫紧贴直角边力。放置一

块平面镜。一光线S。射到棱镜的4?面上，适当调整S0的方向，当S0与46成B

角时，从47面射出的光线与SO重合。

A

(1)画出光线so进入棱镜的折射光线;

(2)求出棱镜的折射率

答案：(1)见解析图⑵户黑

解析：(D光路如图所示。

(2)入射角7=90°—B

要使从力8面射出的光线与S0重合，则48面上折射光线必须与4C面垂直，由

几何知识得到，折射角r=a

由折射定律得：〃=霖

4.2全反射

基础练习

一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）

1.（2020•四川省宜宾四中高二下学期期中）光导纤维的结构如图，其内芯和

外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（A）

A.内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

C.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射

D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用

解析：发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大。

且光传播在内芯与外套的界面上发生全反射。故选A。

2.（2020-内蒙古包头九中高二下学期期末）自行车的尾灯采用了全反射棱镜

的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照

到尾灯后，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，其外形如图甲所示，下面说法正确的是（C）

甲乙

A.汽车灯光从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射

B.汽车灯光从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射

C.汽车灯光从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射

D.汽车灯光从右面射过来,在尾灯的右表面发生全反射

解析：我们从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示。由图可知，每一部

分相当于一块全反射棱镜，要想让后面的司机看到反射光，因此光只能从右侧（直

边）射入，经过尾灯左表面反射回去，故选项C正确，A、B、D错误。

3.（2021•湖北省襄阳市第四中学高二下学期月考）一束光线穿过介质1、2、

3时，光路如图所示，贝lj（C）

A.介质1的折射率最大

B.介质2是光密介质

C.光在介质2中的速度最大

D.当入射角由45。逐渐增大时，在2、3分界面上可能发生全反射

解析：由图可知，光从介质1射入介质2中折射角大于入射角，则小＞〃2。光

从介质2射入介质3中折射角小于入射角，则小〈外，据光的可逆性知，光从2射

向1或从2射向3时，若入射角相等，从折射角上可判断小所以有所＞小＞

功，即介质3折射率最大，故A错误；由对A的分析可知，相对介质3来说，2是

光疏介质，故B错误；根据公式：＞=枭,因2的折射率最小，所以光在介质2中

的传播速度最大，故C正确；当入射角由45°逐渐增大时，光从2到3是从光疏

介质到光密介质，全反射只有光从光密介质射向光疏介质时才能发生，所以在此

界面上不会发生全反射，故D错误。

4.折射率〃=啦的直角玻璃三棱镜截面如图所示，一条光线从力8面入射，入

射角为“图中未标出），助为其折射光线，劭与46面的夹角。=60°。则（B）

A.7=45°,光在力C面上不发生全反射

B.7=45°,光在4C面上发生全反射

C.7=30°,光在力。面上不发生全反射

D.7=30°,光在力。面上发生全反射

——詈——解得：C,由sin^,可

解析：由折射定律可知:n=J=45

sin——0

乙

知，光线在月C面上发生全反射的临界角为£45°。由于劭在力。面上的入射角

为60。，所以光线仍在4。面上发生了全反射，不能从力。面上折射出去。故选B。

5.（多选）一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示,

对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着6的变化而变

化，如图乙的图线所示，则下列说法正确的是（BC）

甲乙

A.透明体的临界角为30°B.透明体的临界角为60°

C.透明体的折射率为平3

D.透明体的折射率为5

解析：由题图乙的图线可知，当夕小于等于30°时，入射角大于等于60°,

折射光线的强度为零，光线产生全反射现象，所以此透明体的临界角为60°,故

选项A错误，选项B正确；由临界角公式sin0=%解得片半,故选项C正确,

D错误。

6.（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（AB）

A.光从真空射入介质后，频率不变

B.此介质的折射率等干隹

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

解析：光的频率由光源决定，在传播过程中频率不变，选项A正确；由折射定

律='，选项B正确；发生全反射的临界角6,=arcsin-=

sin82sm30vn

45°,只有当光线从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发

生全反射现象，所以选项C、D错误。

二、非选择题（共24分）

7.（11分）一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图为过轴

线的截面图，调整入射角%使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射。已知

水的折射率为右求sina的值。

解析：当光线在水面发生全反射时，有sinu1①

当光线从左侧射入时，由折射定律②

sin（j-q

联立①②式，代入数据可得sin。=半

O

8.（13分）截面为扇形力小的玻璃砖放在水平面上，8是圆弧的最低点，也是

4。弧面的中点，圆弧半径为此〃是边上一点，如=坐尼f是物边的中点。

圆弧所对圆心角为120°,一束光线从〃点在纸面内垂直勿边射入玻璃砖，结果

光线在圆弧面上刚好发生全反射，求:

A

(1)玻璃砖对光的折射率；

(2)若让光从2点入射，入射方向不变，则光线在圆弧面上折射，偏向角为多

少？

答案：⑴蛆(2)15°

解析：(1)当光线从〃点在纸面内垂直的边射入玻璃砖，设光线在圆弧面上的

入射点为F

由几何关系则有:

解得N〃6F=45°,cosN加户=嘉平

根据几何关系，则有：N〃R?=45°

临界角：6^45°

因此折射率：n=—:"

sinev

(2)若光线从£点入射，根据几何关系，由于光线垂直于力，OE=^R

NAOB=60°,由几何关系可知，光线刚好从8点出射

由几何关系，入射角6=30°,由折射率公式则有:

〃=sinO'解得："=45°

因此光线在圆弧面上折射，光的偏向角为：a—6=15°

提升练习

一、选择题（本题共3小题，每题8分，共24分）

1.如图所示，一个透明玻璃球的折射率为啦，一束足够强的细光束在过球心

的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生

多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数

是（B）

1A/pcin4S°

解析：sin6三七=华，6^45°；,。=30°。光路图如图所示。

nzsinu

所以共3条射出玻璃球。

2.如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角/力为直角。此截面所在

平面内的光线沿平行于回边的方向射到力4边，进入棱镜后直接射到力C边上，并

刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为（A）

A.平B.y[2

3

D.小

c.2

解析：在46面上，设入射角为，，7=45°折射角为夕，则〃=$行°①

在力。面上，由几何知识可知，此时入射角/=90°-e②

_1

贝ij③

n=sinh

由①②③解得〃=坐，A项正确。

3.（多选）（2020•吉林扶余市第一中学高二下学期期中）一束光从空气射向折

射率〃的某种玻璃的表面，如图所示，，代表入射角，则（BCD）

N

空气

：玻璃

：n=ji

A.当，＞45。时会发生全反射现象

B.无论入射角，.是多大，折射角r都不会超过45°

C.欲使折射角r=30°,应以7=45°的角度入射

D.当入射角/=arclG历时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直

解析：因为光是从空气进入玻璃，所以不可能发生全反射，故A错误；当入射

sin90°

角是90°时，折射角最大，根据〃=,则折射角最大值为r=45°,所以

sin/'

无论入射角，是多大，折射角厂都不会超过45°,故B正确；当折射角r=30°,

由，。=',解得：＞=45°,故C正确；当反射光线跟折射光线恰好互

=sms3*0v

sini______sinz

相垂直时，设入射角为i,折射角为八有7+r=90°

sinrsin900-I

=tanj,所以，=arctan，^,故D正确。

二、非选择题（共16分）

4.（16分）（2020•湖北黄冈中学高二期末）如图所示，一玻璃工件折射率为

左侧是半径为〃的半球体，右侧是长为8爪直径为2斤的圆柱体。一细束光频率为

£沿半球体半径方向射入工件，最终这束光都能到达圆柱体的右端面，忽略光在

圆柱体端面的反射，已知光在真空中的传播速度为求：

（1）光在玻璃工件中的波长；

（2）光在工件中传播的最长时间。

解析：（1）光在玻璃工件中的速度卜=]

波长4=-f

由①②式解得光在玻璃工件中的波长久=京

（2）设光在圆柱体中发生全反射时的入射角为%传播到右端面的路程为s,

8"

贝nlIJsina=—

s

光在工件中传播的时间看=平

即q+1）^，当C为最小值时，£有最大值，此时sina

8z?24-/7R

由③④⑤式得如x=

4.3光的干涉

基础练习

一、选择题（本题共5小题，第2小题18分，其余小题每题7分，共46分）

1.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（D）

A.传播速度不同B.强度不同

C.振动方向不同D.频率不同

解析：两侧条纹间距与各色光的波长成正比，不同色光的频率不同、波长不同。

这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了彩色条纹。

2.（2020•北京市昌平区高二下学期期末）阅读下列材料，解答（1）〜⑶小题。

明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱

则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一

束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光以瓦

（D如果光束a是蓝光，则光束。可能（D）

A.红光B.黄光

C.绿光D.紫光

（2）己知入射角？=60°,5光在三棱镜中的折射角r=45°,该三棱镜对6光

的折射率为（C）

43

A-3B.％

C逅D近

23

（3）某同学分别用&光和8光进行双缝干涉实验，实验装置完全相同。其中如

图为6光的干涉条纹，则下图所示的条纹中可能是a光的干涉条纹的是（A）

解析：（1）根据棱镜对各色光的折射率可知，若a光为蓝光，则6光可能为紫

光，故选D。

sin/sin600乖

（2）/7=

sinrsin45°-2

（3）单色光的干涉图样是等间距，明暗相间的条纹，由于a光的波长大于6光

的波长，故a光的干涉条纹间距大于6光，故选A。

3.瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气

体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪,

其原理如图所示：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。如果屏的正中央。点变为喑纹，说明B中气体（A）

A.一定含瓦斯B.一定不含瓦斯

C.不一定含瓦斯D.无法判断

解析：如果屏的正中央。变为暗纹，说明从两个子光源到屏的光程差发生变化,

所以3中气体一定含瓦斯。

4.（多选）杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（〃为自然数，4为光波波

长）（BD）

A.在距双缝的路程相等的点形成暗条纹

B.在距双缝的路程差为的点形成亮条纹

C.在距双缝的路程差为缁的点形成亮条纹

D.在距双缝的路程差为卜+当月的点形成暗条纹

解析：在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差为波长的整数倍时，即

bx=k入,4=0,1,2,3,…这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距

离之差△刀为半波长的奇数倍时，即^x=（2A+1）4»4=0,1,2,3,…这些点为

减弱点，该处出现暗条纹。

5.（多选）在光的双缝干涉现象中，下列描述正确的是（AD）

A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光

B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较短的光

C.单色光双缝干涉条纹中，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，把入射光由波长长的光换成波长短的光，相邻两个亮

条纹间距将变窄

解析：条纹间距与光的波K成正比，故偏离中央亮条纹最远的是波K较K的光,

A项正确，B项错误；双缝干涉现象中，相邻亮条纹或暗条纹是等宽等间距的，C

项错误；由公式bx±人可知波长度短时，相邻两亮条纹间距将变窄，D项正确。

d

二、非选择题（共14分）

6.（14分）在双缝干涉实验中，光屏上某点〃到双缝S和£的路程差为7.5X10

-7m,如果用频率为6.0X10“Hz的黄光照射双缝，（光速0=3X10'm/s）试问：

（D该黄光的波长是多少？

（2）试通过计算分析夕点出现亮条纹还是暗条纹？

答案：（D5Xl（rm（2）暗条纹

。3X10'_

解析：（1）A=-=———=5X107m；

IO.uxium

3

（2）Ax=7.5X10-7m=-^,所以是暗条纹。

提升练习

一、选择题（本题共4小题，每题6分，共24分）

1.（2020•辽宁省实验中学分校高二下学期期末）在双缝干涉实验中，以白光

为光源，在屏幕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（C）

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.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在

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

解析：红光和绿光的频率穴同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。形

成红绿两光各自衍射图像，故有光亮存在。

2.如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S、

由S和S发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光波长为A,屏

上的2点到两缝S和W的距离相等，如果把尸处的亮条纹记作第0号亮纹，由尸

向上数与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，

设片处的亮纹恰好是10号亮纹，直线S/的长度为r”WA的长度为及，则打一

力等于（B）

A.54B.104

C.204D.404

解析：由题设可知，从中央亮条纹〃算起，A点处是第10号亮条纹的位置，

表明缝S、S到4处的距离差久一0为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以

选项B正确。

3.在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一般的单色光源，为了完

成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实

验时，若单缝S从双缝S、W的中央对称轴位置处稍微向上移动，贝i」（D）

A.不再产生干涉条纹

B.仍可产生干涉条纹，且中央亮纹。的位置不变

C.仍可产生干涉条纹，中央亮纹夕的位置向上移

D.仍可产生干涉条纹，中央亮纹〃的位置略向下移

解析：本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝$、$的作用是

形成相干光源，稍微移动s后，没有改变传到双缝的光的频率，由5、£射出的仍

是相干光，由单缝S发出的光到达屏幕上尸点下方某点光程差为零，故中央亮纹

下移。

4.（多选）（2020•河北省曲周县第一中学高二下学期期中）如图所示，。血是半

圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，力、〃是关于轴等距且平行的两束不同

单色细光

束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，，肠¥是垂直于QQ放置的光屏，沿

方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑R根据该光路图，下列说法

正确的是（ABD）

A.若力光和6光以相同角度从玻璃斜射入空气，随着入射角增大，5光先消

失

B.光从空气进入该玻璃体后，其频率不变

C.在真空中，力光光速比8光的光速大

D.月光和8光照射同一双缝月光相邻亮条纹间距大

解析：】光线通过玻璃体后，力光的偏折程度比八光的小，可知力光的折射率

比B光的折射率小，发生全反射的临界角为sinC=-,可知随着入射角增大，B

n

光先发生全反射，8光先消失，故A正确；光的频率是光的基本性质，不会随着介

质改变而改变，故B正确；在真空中，各光光速相等，故C错误；因为力光折射

率小，所以力光频率小，力光波长长，照射同一双缝力光相邻亮条纹间距大，故D

正确。

二、非选择题（共16分）

5.（16分）光纤通信是20世纪70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多

国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝

的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传

输信号的作用。光纤制导的下行光信号是钱铝碑激光器发出的在纤芯中波长为

0.85um的单色光。上行光信号是钢铁碑磷发光二极管发射的在纤芯中波长为

1.06um的单色光。这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如

同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息、，回答下列问题：

（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？

（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？（已知光纤纤

芯的折射率为1.47）

答案：（1）1.56um（2）见解析

解析：（1）设信号频率为£真空中的波长为儿，。=儿£光在纤芯中的频率

仍为£波长为入，则光在纤芯中的速度-=力力又〃=?,可以得出：九

=1.47X1.0656um,

（2）上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰。

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长

基础练习

一、选择题（本题共3小题，每题8分，共24分）

1.在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线（C）

A.与亮条纹的边缘对齐

B.与暗条纹的边缘对齐

C.与亮条纹的中心位置对齐

D.与暗条纹的中心位置对齐

解析：在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心位

置对齐，这是因为条纹的边缘轮廓不清晰，如果对准边缘测量误差较大，而亮条

纹比暗条纹更好观测。故C正确，A、B、D错误。

2.（多选）在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，一同学在光屏上隐约看

到亮光，基本看不到明暗相间的条纹，其原因可能是（ACD）

A.光源的高度不合适B.没有放入滤光片

C.单缝和双缝不平行D.单缝和双缝的前后位置放反了

解析：在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光源的中心与遮光筒的轴线不

在同一直线上时可能看不到明暗相间的条纹；没有滤光片时，应看到彩色条纹；

单缝和双缝不平行时，透过缝而到达屏的光线很少；单缝和双缝的前后位置放反

了，到达屏的光少，而且不会发生干涉，故选项A、C、D都有可能导致看不到明

暗相间的条纹。

3.（多选）某同学按实验装置安装好仪器后，观察单色光的干涉现象，获得成

功。若他在此基础上对仪器的安装进行如下改动，还能使实验成功的是（AC）

A.将光源向靠近双缝的方向移动少许，其他不动

B.将滤光片去掉，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

解析：在双缝干涉中，干涉条纹的间距AxnJ，由公式可得，条纹间距与

a

波长九、双缝到屏之间的距离/成正比，与双缝间的距离d成反比，光源向靠近

双缝的方向移动少许时，，、&4均没有变化，则条纹间距不变，故A正确；滤

光片去掉后无法形成单色光，干涉图样为彩色，故B错误；若单缝向双缝移动少

许，不会改变条纹间距，故C正确；若单缝与双缝的位置互换，则无法形成干涉

条纹，故D错误。

二、非选择题（共36分）

4.（16分）某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，

他用带有游标尺的测量头（如图乙所示）测量两条亮条纹间的距离。转动测量头的

手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹（将这一条纹确定为第一亮条纹）的

中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心

刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数如图丁所示，则图丁的示数

照=8.95mm。如果实验所用双缝之间的距离d=0.20mm,双缝到屏的距离L

=60emo根据以上数据可得出光的波长590.0nm（保留1位小数）。

光源滤光片单缝码展

nflillnII

图甲图乙

012cm123cm

I川||川配州出⑴小“刑wMwiiia

0102001020

图丙图丁

解析：由游标卡尺的读数规则以及干涉条纹与波长的关系分析求解。尼=8nun

+19X0.05mm=8.95mm,由Ax='=”,^=2X0.05mm=0.10mm,

a□

所以久=590.0nmo

5.（20分）（2021•浙江嘉兴高一中学高二检测）在“用双缝干涉测量光的波

长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝

间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离£=700

mm。接通电源使光源正常工作，

(1)KN、P三个光学元件依次为&0

A.滤光片、单缝片、双缝片

B.滤光片、双缝片、单缝片

C.偏振片、单缝片、双缝片

D.双缝片、偏振片、单缝片

(2)己知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后,

从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该

同学给各暗条纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数为=1.16min；接着再转动

手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丁中游标卡尺上的读数也=

15.02mm<>

(3)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹间)的距离Nx,

进而计算得到这种色光的波长A=660nmo

(4)一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

分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，该同学应如何调节1。

A.仅左右转动透镜B.仅旋转滤光片

C.仅拨动拨杆D.仅旋转测量头

解析：（1）双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让

白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉

条纹。故以N、尸依次为滤光片、单缝片、双缝片。

（2）图丙中，游标卡尺的主尺读数为15mm,游标读数为0.02mmX1=0.02mm,

所以最终读数为也=15.02mm,

（3）两个相邻明纹（或暗纹）间的距离

尼一X15.02—1.16

△x^-77min2.31inni,

66

3口L、3,dbx0.2X10-3X2.31X10-3_

根据△，得：4—j—-7八八〜1八一：sm=6.6X107in—660nmo

aL/UUX1U

（4）旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故D

正确。

4.5光的衍射

一、选择题（本题共7小题，每题6分，共42分）

1.如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样（B）

解析：由泊松亮斑衍射图样特点可判选项B正确。

2.观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm,看到的现象

是（A）

A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显

B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显

C.衍射条纹的间距不变，只是亮度增强

D.以上现象都不会发生

解析：观察衍射图样发现：狭缝的宽度逐渐变小，衍射现象越明显，衍射条纹

间距变大。本题是缝宽增大，所以选项A正确。

3.在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观

看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到（C）

A.黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹

C.彩色的直条纹D.彩色弧形条纹

解析：白炽灯发出的是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的衍射条纹间

距不同，各单色光相互叠加，成为彩色直条纹。

4.（多选）关于衍射光栅，下列说法正确的是（ABD）

A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的

B.衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类

C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝

D.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝

解析：对于透射光栅来说，当光照射到刻痕上时，光发生漫反射而不能透过，

故选项C错误。

5.（多选）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴

时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下（BD）

A.只有波长较短的一部分光才能到达地面

B.只有波长较长的一部分光才能到达地面

C.只有频率较大的一部分光才能到达地面

D.只有频率较小的一部分光才能到达地面

解析：据光明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到

达地面，据知，到达地面的光是频率较小的部分。

6.（多选）图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（BC）

mnnnm

甲乙

IIBIII

丙丁

A.甲为红光的衍射图样B.乙为紫光的干涉图样

C.丙为红光的衍射图样D.丁为紫光的干涉图样

解析：当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的，而通过单缝时的图样

是中间宽、两边窄的衍射图样，因此甲、乙为干涉图样，而丙、丁为衍射图样。

由于红光的波长较长，干涉图样中相邻条纹间距较大，而紫光的波长较短，干涉

图样中相邻条纹间距较小，因比选项B、C正确。

7.(多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，

图像更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到

彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下

列说法正确的是(AD)

A.做单缝实验时，光强分布图如乙所示

B.做单缝实验时，光强分布图如丙所示

C.做双缝实验时，光强分布图如乙所示

D.做双缝实验时，光强分布图如丙所示

解析：双缝干涉条纹等间短，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄

的明暗相间的条纹。若做单缝实验时，光强分布图如乙所示，故A正确、B错误；

若做双缝实验时，光强分布图如丙所示，故C错误、D正确。

二、非选择题(共18分)

8.(8分)分析以下现象产生的原因：

(1)通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光；

(2)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒；

(3)光线照在花布上，可以看见花布上的图样。

解析：(D白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，各色光分离较大,

可看到彩色光。

(2)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，产生衍射，因此可见到灯周围辐射彩色

的光芒。

(3)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果。花布是

由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜

色的光，这样我们在该位置只看到红色。同理可以看到各种花纹反射的颜色。这

样可以看到花布的图样。

9.(10分)如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所

拍下的四张照片。

⑴(2)(3)(4)

(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系。

(2)试说明照片(4)中中央条纹的颜色及成因。

解析：(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图(1)到图(4),衍射现象

越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图⑴到图⑷四张照片对

应的两测量脚间的宽度越来越小。

(2)图(4)中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色

光叠加后，中央条纹即为白色，

4.6光的偏振激光

基础练习

一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)

1.关于自然光和偏振光，以下说法正确的是(B)

A.自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振

动的光波的强度可以不相同

B.偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光

C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原

为自然光

D.晚上月亮光是自然光

解析：光源发出的光，沿着各个方向振动的光的强度都相同的光，叫作自然光。

沿某个特定方向振动的光叫作偏振光，故A错B对；偏振光不能通过偏振片还原

为自然光，C错；月亮光是偏振光，D错。

2.如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿

轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q。现以光的传播方向

为轴使偏振片P由图示位置旋转90°度，下列说法正确的是（D）

A.MN间为偏振光B.PQ间为自然光

C.PQ