第十三章光與電磁波

第十三章光與電磁波第1節(jié)光的折射全反射一、光的折射定律折射率1.折射定律（1）內(nèi)容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。（2）表達式：sinθ12.折射率（1）折射率是一個反映介質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量。（2）定義式：n＝sin（3）計算公式：n＝cv，因為v＜c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1（4）折射率的理解①折射率由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。②折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。③同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。二、全反射光導(dǎo)纖維1.全反射（1）概念：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當入射角增大到某一角度時，折射光線將全部消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象。（2）條件①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角。2.臨界角折射角等于90°時的入射角。若光從光密介質(zhì)（折射率為n）射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝1n3.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射。如圖所示。三、光的色散1.光的色散現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡后在屏上會形成彩色光帶。2.成因：棱鏡材料對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最小，紅光通過棱鏡后的偏折程度最小，對紫光的折射率最大，紫光通過棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。如圖所示，將塑料瓶下側(cè)開一個小孔，瓶中灌入清水，水就從小孔流出。將激光水平射向塑料瓶小孔，觀察到激光束沿水流方向發(fā)生了彎曲，光被完全限制在水流內(nèi)。（1）激光束發(fā)生彎曲是因為光在水柱與空氣界面上發(fā)生折射。（×）（2）激光束發(fā)生彎曲是因為光在水柱與空氣界面上發(fā)生全反射。（√）（3）僅改用折射率更大的液體，激光束不能完全被限制在水流內(nèi)。（×）（4）激光在水中的傳播速度大于其在空氣中的傳播速度。（×）考點一折射定律的理解及應(yīng)用[互動共研類]1.對折射率的理解（1）折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小，即v＝cn（2）折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。（3）同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。2.應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路（1）根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。（2）充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量：折射角、折射率等。（3）注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。【典例1】（2022·江蘇高考）如圖所示，兩條距離為D的平行光線，以入射角θ從空氣射入平靜水面，反射光線與折射光線垂直，求：（1）水的折射率n；（2）兩條折射光線之間的距離d。解析（1）設(shè)折射角為γ，根據(jù)幾何關(guān)系可得γ＝90°－θ，根據(jù)折射定律可得n＝sinθsinγ，聯(lián)立可得n＝tan（2）如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得d＝Dsin(90°-θ)·sinθ答案（1）tanθ（2）Dtanθ1.[對折射率的理解]如圖所示，兩束不同頻率的平行單色光a、b從水射入空氣（空氣折射率為1）發(fā)生如圖所示的折射現(xiàn)象（α＜β），下列說法正確的是（）A.水對a的折射率比水對b的折射率大B.在水中的傳播速度va＞vbC.在空氣中的傳播速度va＞vbD.當a、b入射角為0°時，光線不偏折，光的傳播速度大小不變解析：B由于α＜β，所以折射率na小于nb，由于n＝cv知，在水中的傳播速度va＞vb，a、b在空氣中的傳播速度都是光速c，A、C錯誤，B正確；當a、b入射角為0°時，光線不偏折，但光的傳播速度變大，故D錯誤2.[折射定律的應(yīng)用]（2022·湖北高考）如圖所示，水族館訓(xùn)練員在訓(xùn)練海豚時，將一發(fā)光小球高舉在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距離為d，A位置離水面的高度為23d。訓(xùn)練員將小球向左水平拋出，入水點在B位置的正上方，入水前瞬間速度方向與水面夾角為θ。小球在A位置發(fā)出的一束光線經(jīng)水面折射后到達B位置，折射光線與水平方向的夾角也為θ。已知水的折射率n＝43（1）tanθ的值；（2）B位置到水面的距離H。解析：（1）由平拋運動的規(guī)律可知d＝v0t23d＝12tanθ＝gt解得tanθ＝43（2）由tanθ＝43可知θ＝53°，從A點射到水面的光線的入射角為α，折射角為90°－θ＝37°，由折射定律可知n＝解得α＝53°由幾何關(guān)系可知Htan37°＋23dtan53°＝解得H＝4d答案：（1）43（2）考點二光的折射定律和全反射規(guī)律的綜合應(yīng)用[互動共研類]1.解答全反射問題的技巧（1）解答全反射問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角。（2）利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符。2.求解光的折射、全反射問題的三點注意事項（1）明確哪種是光密介質(zhì)、哪種是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。（2）如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。（3）當光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射?！镜淅?】（2022·河北高考）如圖，一個半徑為R的玻璃球，O點為球心。球面內(nèi)側(cè)單色點光源S發(fā)出的一束光在A點射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ＝30°。光在真空中的傳播速度為c。求：（1）玻璃的折射率；（2）從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的最短時間。解析（1）根據(jù)題意將光路圖補充完整，如圖所示。根據(jù)幾何關(guān)系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°根據(jù)折射定律有nsini1＝sini2解得n＝3。（2）設(shè)全反射的臨界角為C，則sinC＝1n＝光在玻璃球內(nèi)的傳播速度有v＝c根據(jù)幾何關(guān)系可知當θ＝45°時，即光路為圓的內(nèi)接正方形，從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的時間最短，則正方形的邊長x＝2R則最短時間為t＝4xv＝答案（1）3（2）41.[對光的全反射的理解]如圖所示是一束由紅光和藍光組成的復(fù)色光射入半圓形玻璃磚界面發(fā)生反射和折射的光路圖，其中OA、OB為復(fù)色光，OC為單色光，下列說法正確的是（）A.OC為藍光B.保持入射光不變，順時針轉(zhuǎn)動玻璃磚，OC會逐漸消失C.保持入射光不變，逆時針轉(zhuǎn)動玻璃磚，OC會逐漸消失D.若將復(fù)色光沿CO射向玻璃磚，有可能不會出現(xiàn)折射光解析：B反射的特點是入射光線和反射光線分居法線兩側(cè)，折射的特點是入射光線和折射光線分居介質(zhì)平面兩側(cè)，所以O(shè)A是入射光，OB是反射光，OC是折射光，因為OC是單色光，所以有一種光在玻璃磚界面發(fā)生了全反射，根據(jù)全反射的特點，sinC＝1n，藍光的折射率大，藍光對應(yīng)的臨界角小，則藍光比紅光更容易發(fā)生全反射，所以O(shè)C為紅光，故A錯誤；保持入射光不變，順時針轉(zhuǎn)動玻璃磚，入射角變大，逐漸接近臨界角，所以O(shè)C會逐漸消失，故B正確；保持入射光不變，逆時針轉(zhuǎn)動玻璃磚，入射角變小，逐漸遠離臨界角，所以O(shè)C不會消失，故C錯誤；根據(jù)光路的可逆性，若將復(fù)色光沿CO射向玻璃磚，仍然會出現(xiàn)折射光，故D錯誤2.[全反射定律的應(yīng)用]（2022·全國甲卷）如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在平面內(nèi)，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。解析：設(shè)光在AB面的折射角為r，則由折射定律有n＝sin60光在BC面恰發(fā)生全反射，有sinC＝1由幾何知識有r＋C＝90°聯(lián)立解得sinC＝277，sinr＝37，設(shè)BN＝b，PC＝c，則有sinr＝a2a22+b聯(lián)立解得c＝3-1答案：723考點三光路控制光的色散現(xiàn)象[素養(yǎng)自修類]1.[全反射棱鏡對光路的控制]自行車上的紅色尾燈不僅是裝飾品，也是夜間騎車的安全指示燈，它能把來自后面的光反射回去。某種自行車尾燈可簡化為由許多整齊排列的等腰直角三棱鏡（折射率n＞2）組成，棱鏡的橫截面如圖所示。一平行于橫截面的光線從O點垂直AB邊射入棱鏡，先后經(jīng)過AC邊和CB邊反射后，從AB邊的O'點射出，則出射光線是（）A.平行于AC邊的光線①B.平行于入射光線的光線②C.平行于CB邊的光線③D.平行于AB邊的光線④解析：B由題意可知，折射率n＞2，根據(jù)sinC＝1n，可得臨界角C小于45°。由題圖可得，光從空氣射入棱鏡，因入射角為0°，所以折射光線不偏折。當光從棱鏡射向空氣時，入射角等于45°，發(fā)生全反射。根據(jù)幾何關(guān)系，光路是可逆的可知，出射光線是②，故B正確2.[三棱鏡的色散]（2023·江蘇通州高三月考）如圖所示，一束白光以入射角θ射向三棱鏡ABC，在光屏上形成彩色光帶ab，則（）A.a處光的波長小于b處光的波長B.在棱鏡中，a處光的傳播速度小于b處光的傳播速度C.增大θ，a處的光可能在AB面上發(fā)生全反射D.減小θ，b處的光可能在AC面上發(fā)生全反射解析：D由光路圖可知，b處光的偏折程度大于a處光的偏折程度，所以b處光的折射率大，b處光的頻率大，波長短，故A錯誤；由折射率n＝cv可知因為b處光的折射率大，所以在棱鏡中，a處光的傳播速度大于b處光的傳播速度，故B錯誤；光在從折射率大的物質(zhì)射入折射率小的物質(zhì)時才會發(fā)生全反射，所以在AB面不會發(fā)生全反射，故C錯誤；由圖可知減小θ，α增大，當sinα＝1n時，就會在AC面上發(fā)生全反射，故D3.[玻璃球?qū)饴返目刂芣直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖所示。則a、b光相比（）A.玻璃對a光的折射率較大B.玻璃對a光的臨界角較小C.b光在玻璃中的傳播速度較小D.b光在玻璃中的傳播時間較短解析：C由題圖可知，光線通過玻璃球后，b光的偏折角大，則玻璃對b光的折射率較大，故A錯誤。玻璃對a光的折射率較小，由sinC＝1n分析知，玻璃對a光的臨界角較大，故B錯誤。由v＝cn分析知，b光在玻璃中的傳播速度較小，故C正確。b光在玻璃磚通過的路程較大，傳播速度較小，由t＝sv分析知b光在玻璃中的傳播時間較長，故4.[平板玻璃磚對光路的控制]（2023·江蘇南京模擬）如圖所示，由兩種單色光組成的復(fù)色光，通過足夠大的長方體透明材料后分成a、b兩束，則（）A.在該透明材料中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B.相同條件下，a光比b光衍射明顯C.只要滿足一定的條件，a、b兩束光可以發(fā)生干涉D.從該透明材料射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較大解析：A由圖可知，透明材料對a光的折射率大于對b光的折射率，即na＞nb，又n＝cv，則va＜vb，故A正確；b光折射率較小，則頻率更低，波長更長，相同條件下，b光比a光衍射明顯，故B錯誤；兩種光的頻率不同，不可以發(fā)生干涉，故C錯誤；根據(jù)sinC＝1n可知，a光的臨界角較小，故D1.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體（球）對光路的控制特點##平行玻璃磚#三棱鏡#圓柱體（球）結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡，改變光的傳播方向改變光的傳播方向2.各種色光的比較分析#顏色#紅橙黃綠青藍紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小同一介質(zhì)中的波長大→小通過同一棱鏡的偏折角小→大同一介質(zhì)中的臨界角大→小同一裝置的雙縫干涉條紋間距大→小1.（2022·浙江6月選考）如圖所示，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學實驗，在失重環(huán)境下，往大水球中央注入空氣，形成了一個空氣泡，氣泡看起來很明亮，其主要原因是（）A.氣泡表面有折射沒有全反射B.光射入氣泡衍射形成“亮斑”C.氣泡表面有折射和全反射D.光射入氣泡干涉形成“亮斑”解析：C光線從水進入氣泡時，是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，滿足發(fā)生全反射的條件，即氣泡看起來很明亮的原因是氣泡表面有折射和全反射，A錯誤，C正確；該現(xiàn)象與干涉和衍射無關(guān)，B、D錯誤。2.（2023·江蘇南京二模）如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃，紫光和紅光分別從B、C點射出。下列說法中正確的是（）A.逐漸減小入射角i，紫光先發(fā)生全反射B.逐漸減小入射角i，紅光先發(fā)生全反射C.紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較大D.紫光先從半圓柱體玻璃中射出解析：A光路如圖所示，紫光的頻率大，折射率大，根據(jù)sinC＝1n可知紫光的臨界角小，逐漸減小入射角i，θ減小，90°－θ增大，最先大于紫光的臨界角，因此紫光先發(fā)生全反射，選項A正確，B錯誤；紫光的頻率大，折射率大，根據(jù)n＝cv可知紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度較小，選項C錯誤；由幾何關(guān)系知光在玻璃中傳播的距離l＝2Rsinθ，則光在玻璃中傳播的時間t＝lv＝2Rsinθcn＝2Rnsinθ3.（2021·江蘇高考）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于AC面射入，可以看到光束從圓弧面ABC出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時，出射光束恰好消失，該材料的折射率為（）A.1.2 B.1.4C.1.6 D.1.8解析：A畫出激光束從玻璃磚射出時恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示。根據(jù)全反射的臨界條件有sinθ＝1n，由幾何關(guān)系知sinθ＝56，聯(lián)立解得n＝1.2，故A正確，B、C、D4.（2023·江蘇泰州模擬）一束激光垂直照射在光屏上，形成一圓形光斑如圖甲所示。現(xiàn)在光屏前放置一透明的玻璃圓柱體，讓激光垂直圓柱體軸線入射，光束經(jīng)過圓柱體后照射在光屏上，如圖乙所示。則在光屏上觀察到的光斑形狀可能為（）解析：B激光束照在圓柱上，沿圓柱體軸上的光線即水平方向上的光線，經(jīng)相同的入射角折射，兩次折射后，同一水平方向上的光線折射偏轉(zhuǎn)角度相同，光線平行，故在光屏上水平方向上的光斑寬度不變。如圖，豎直方向上光線通過圓柱體光線有會聚作用，根據(jù)光屏與圓柱玻璃柱的位置關(guān)系，光斑的長度可能變大，可能變小，也可能不變。由于圖中的入射光束在圓心上方，故光路往下偏，光斑的中心不可能呈現(xiàn)在光屏的上部方。綜上所述，B有可能，A、C、D均不可能。5.（2023·江蘇金陵中學模擬）兩個完全相同的等腰三棱鏡如圖所示放置，相鄰兩側(cè)面相互平行，一束白光從棱鏡A的左面入射，從B的右面出射，則出射光線是（）A.平行彩色帶 B.白光帶C.散射彩色帶 D.一束白光解析：A各色光經(jīng)兩等腰棱鏡折射的光路圖如圖所示，各色光經(jīng)多次折射，但由于兩棱鏡相鄰兩側(cè)面平行，所以各色光出射光線與入射光線平行，最后出射光線是平行彩色帶，故選A。6.（2023·江蘇南京模擬）一束激光沿光路1從空氣射入盛水的方形玻璃容器中，并沿光路4射出玻璃，且容器側(cè)壁厚度相同，如圖所示。該激光在空氣中的折射率設(shè)為1.00，在水中的折射率為1.33，在玻璃中的折射率為1.65。若不考慮每個界面的反射光，則（）A.增大入射角θ，激光可能在空氣和水的界面發(fā)生全反射B.減小入射角θ，激光可能在水和玻璃的界面發(fā)生全反射C.激光在水中的光路2和在空氣中的光路4一定不平行D.激光在水中的速度比在玻璃中的速度小解析：C由于激光在空氣中的折射率設(shè)為1.00，在水中的折射率為1.33，在玻璃中的折射率為1.65，根據(jù)激光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，可知增大或減小入射角θ，激光在空氣和水的界面、水和玻璃的界面都不會發(fā)生全反射，A、B錯誤；根據(jù)題意可知，在水中的折射率為1.33，在空氣的折射率為1，激光在水中的光路2和在空氣中的光路4一定不平行，C正確；該激光在水中的折射率為1.33，在玻璃中的折射率為1.65，根據(jù)公式v＝cn可知，激光在水中的速度比在玻璃中的速度大，D錯誤7.（2023·江蘇省蘇北三市模擬）有些人工材料的折射率可以為負值（n＜0），這類材料的入射角i與折射角r依然滿足sinisinr＝n，但是折射光線與入射光線位于法線的同一側(cè)（此時折射角取負值）。如圖所示，空氣中長方體材料，厚度d＝15cm，長度l＝30cm，一束光從其上表面的中點處以45°的入射角射入，已知該材料對此光的折射率n＝－2，光在空氣中的傳播速度c＝3.0×10（1）光在該材料中傳播速度的大?。唬?）光從下表面射出點到材料左側(cè)面的距離。解析：（1）根據(jù)公式n＝cv可以得到光在該材料中傳播速度的大小為v＝cn＝322×10（2）光路圖如圖所示。由n＝sinisinr得r由幾何關(guān)系可以得到Δx＝l2－dtan30°＝（15－53）cm答案：（1）322×108m/s（2）（15－538.（2023·江蘇七市調(diào)研）測量兩面平行玻璃磚折射率的裝置如圖所示，帶圓孔的遮光板N和光屏M平行放置，O點為圓孔的圓心，OO'連線垂直于光屏M，在O'O連線的延長線上放置一個點光源s，s到光屏M的距離H＝20cm，測得光屏M上圓形光斑半徑r1＝20cm。將厚度d＝10cm、足夠長的玻璃磚貼著N板放置，測得光屏M上圓形光斑半徑為r2＝15cm。（1）求玻璃磚的折射率n。（2）若將玻璃磚沿OO'連線向光屏M平移一小段距離，說明折射后落在光屏M上圓形光斑的大小有無變化。解析：（1）設(shè)射入玻璃磚光線入射角的最大值為θ1，對應(yīng)的折射角為θ2，左邊界光路圖如圖所示。由幾何關(guān)系可知，θ1＝45°，則sinθ1＝2由圖可知，BC＝EF＝r1－r2＝5cm，BD＝AD＝d＝10cm則CD＝BD－BC＝5cm則sinθ2＝CDAC＝由折射定律有n＝sin解得n＝102（2）因為出射光線與入射光線平行，光通過玻璃磚后側(cè)移量相同，光斑大小無變化。答案：（1）102（29.（2023·江蘇蘇錫常模擬）以光纖通訊為基礎(chǔ)，我國千兆寬帶已經(jīng)進入很多家庭，在進入小區(qū)的光纖控制箱中，光纖繞成圖示形狀，已知光纖的折射率形n＝2，其直徑為d。（1）求該光纖的臨界角；（2）若平行軸線射入的一束光通過圓弧部分不發(fā)生漏光，求內(nèi)圓弧半徑的最小值。解析：（1）根據(jù)臨界角公式sinC＝1n＝則該光纖的臨界角為C＝45°。（2）光線路徑如圖所示。最內(nèi)側(cè)光線最容易漏光，則根據(jù)幾何知識有sinθ＝rd+故內(nèi)圓弧半徑的最小值為r＝（2＋1）d。答案：（1）45°（2）（2＋1）d10.（2023·江蘇蘇錫常二模）如圖甲所示，一個儲油桶的底面直徑為1.6m，高為1.2m，當桶內(nèi)沒有油時，從離桶口高0.6m的A點恰能看到桶底邊緣的某點B。如圖乙所示，當桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，仍沿AB方向看，恰好看到桶底上的點C，B、C兩點相距0.35m。求：（1）油的折射率；（2）若在桶內(nèi)繼續(xù)加油，仍沿AB方向看，能否看到底部中心D點？若能，請求出加入后油的深度；若不能，請說明理由。解析：（1）如圖（a）所示。由題意可知tan∠AON＝0.8故∠AON＝53°由幾何關(guān)系可得tan∠COD＝0.45故∠COD＝37°油的折射率為n＝sin∠AONsin∠COD（2）若在桶內(nèi)加滿油，如圖（b）所示。∠AMK＝53°n＝sin∠AMKsin∠可知∠EMG＝37°tan∠EMG＝EG解得EG＝0.9m＞0.8m故不能看到D點。答案：（1）43（2）不能看到D點11.（2023·江蘇鹽城二模）如圖所示，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光線平行于BC邊從AB邊射入棱鏡，光線在棱鏡內(nèi)經(jīng)一次反射，從AC邊或BC邊垂直射出。求：（1）棱鏡的折射率n；（2）AC邊與BC邊上有光出射區(qū)域長度的比值K。解析：（1）由題意可得光路圖如圖甲所示。則由幾何關(guān)系知θ＝60°則r＝30°，i＝60°則由折射定律得，折射率為n＝sinisinr（2）如圖乙所示。從BD范圍內(nèi)入射的光，折射后在BC邊上發(fā)生全反射，全發(fā)射光線垂直于AC邊，則AC邊上全部有光線射出。而從AD范圍入射的光折射后在AC邊上發(fā)生全發(fā)射，全反射光線垂直于BC邊射出，且BC邊上有光射出的區(qū)域為CE，由幾何關(guān)系可得CE＝ACsin30°所以AC邊與BC邊上有光出射區(qū)域長度的比值為2。答案：（1）3（2）2第2節(jié)光的波動性電磁波與相對論一、光的干涉、衍射和偏振1.光的干涉（1）概念：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象稱為光的干涉。（2）條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。（3）雙縫干涉圖樣的特點：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋。（4）條紋間距：Δx＝ldλ，其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是入射光的波長2.光的衍射（1）發(fā)生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。（2）單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較##單縫衍射#圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋，且越靠近兩側(cè)，亮條紋的亮度減弱，寬度越?。ㄈ鐖D甲所示）①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度減?。ㄈ鐖D乙所示）②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增加而減小白光中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光、離中央最遠的是紅光中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距的彩色的同心圓環(huán)（3）泊松亮斑（圓盤衍射）當光照射到不透明的半徑很小的小圓盤上時，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。（如圖丙所示）3.光的偏振（1）自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。（2）偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光。（3）偏振光的兩種形成方式①讓自然光通過偏振片形成偏振光。②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。（4）光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。4.激光是原子激發(fā)產(chǎn)生的光，是人工產(chǎn)生的光（1）高度的相干性?？捎糜趥鬟f信息，如光通信，全息照相等。（2）平行度非常好，激光束在相同距離的擴散較小?？捎糜谌缇_測距、激光雷達、讀盤等。（3）亮度很高，它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量?？捎糜谌玑t(yī)用激光刀，激光束切割、焊接等。二、電磁波1.麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2.電磁波及其傳播（1）電磁場在空間由近及遠的傳播，形成電磁波。電磁波是橫波。（2）電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中不同頻率的電磁波的傳播速度都等于光速。但在同一介質(zhì)中，不同頻率的電磁波的傳播速度是不同的，頻率越高，波速越小。（3）波速公式：v＝λf，f是電磁波的頻率。3.電磁波的發(fā)射與接收（1）發(fā)射電磁波需要開放的高頻振蕩電路，并對電磁波根據(jù)信號的強弱進行調(diào)制（兩種方式：調(diào)幅、調(diào)頻）。（2）接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路，再把信號從高頻電流中解調(diào)出來。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。4.電磁波譜按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成的譜。按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。三、狹義相對論的兩個基本假設(shè)1.在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的。2.真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的。武當山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出現(xiàn)雷火煉殿的奇觀：在雷雨交加時，屋頂常會出現(xiàn)盆大的火球，來回滾動。雨過天晴時，大殿屋頂金光燦燦，像被重新洗過一般。（1）陽光在大殿屋頂?shù)姆瓷涔獠皇瞧窆?。（√）?）雨過天晴天空出現(xiàn)的彩虹是光的全反射現(xiàn)象。（×）（3）肥皂泡在陽光下出現(xiàn)彩色條紋，這是光的折射現(xiàn)象。（×）（4）雨過天晴天空出現(xiàn)的彩虹與陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)彩色的原理是一樣的。（×）考點一光的干涉現(xiàn)象[多維探究類]考法一雙縫干涉【典例1】如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1和S2距離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？（1）已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7m；（2）已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37°（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。解析（1）設(shè)A光在空氣中波長為λ1，在介質(zhì)中波長為λ2，由n＝cv＝得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m根據(jù)路程差Δx＝2.1×10－6m所以N1＝Δxλ1＝2.由此可知，從S1和S2到P點的路程差Δx是波長λ1的3.5倍，所以P點為暗條紋。（2）根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝1n這種介質(zhì)的折射率n'＝1sin37°設(shè)B光在空氣中波長為λ3，則λ3＝n'λ介＝53×3.15×10－7m＝5.25×10－7所以N2＝Δxλ3＝可見，用B光做光源，P點為亮條紋。答案（1）暗條紋（2）亮條紋｜解題技法｜亮、暗條紋的判斷方法（1）對于兩個振動步調(diào)一致的光源，如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點的路程差：①r2－r1＝kλ（k＝0，1，2…）時，光屏上出現(xiàn)亮條紋。②r2－r1＝（2k＋1）λ2（k＝0，1，2…）時，光屏上出現(xiàn)暗條紋（2）對于兩個振動步調(diào)反相的光源，產(chǎn)生亮、暗條紋的條件與上面的正好相反。考法二薄膜干涉【典例2】（2023·江蘇南通二模）劈尖干涉是一種薄膜干涉，如圖所示，將一塊平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夾入兩張紙片，當單色光從上方入射后，從上往下可以看到干涉條紋。則（）A.干涉條紋是由a、b上表面反射的光疊加產(chǎn)生的B.相鄰的暗條紋對應(yīng)位置下方的空氣膜厚度差不同C.若抽去一張紙片，條紋變密D.若某亮條紋發(fā)生彎曲，該亮條紋對應(yīng)位置的空氣膜厚度仍相等解析干涉條紋是由于a下表面和b上表面反射光疊加產(chǎn)生的，故A錯誤；劈尖干涉條紋特點，任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相鄰的明條紋或者暗條紋對應(yīng)的薄膜厚度差恒定，故B錯誤，D正確；干涉條紋光程差Δx＝2d，即光程差為空氣層厚度的2倍，當滿足Δx＝nλ時，表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋間的空氣厚度差為λ2，若抽去一張紙傾角減小，故亮條紋之間距離增大，因此干涉條紋變疏，故C錯誤答案D1.（2021·江蘇高考）鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測肥皂膜前后兩個面的側(cè)視形狀應(yīng)當是 （）解析：C薄膜干涉為前后兩個面反射回來的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，在復(fù)色光時，出現(xiàn)彩色條紋，若肥皂膜前后表面的厚度從上到下增大的越來越快，則會使干涉條紋的間距上疏下密，故C正確。2.“牛頓環(huán)”又稱“牛頓圈”，如圖甲所示，牛頓環(huán)的上表面是半徑很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理為“薄膜干涉”?？梢杂脕砼袛嗤哥R表面曲率半徑和液體折射率等。把牛頓環(huán)與玻璃面接觸，在日光下或用白光照射時，可以看到明暗相間的彩色圓環(huán)；若用單色光照射，則會出現(xiàn)一些明暗相間的單色圓環(huán)，如圖乙所示。它們是由球面和被檢測面上反射的光相互干涉而形成的條紋，這些圓環(huán)的分布情況與球冠半徑及被測物品的表面情況有關(guān)。以下分析正確的是（）A.圓環(huán)的間距大小與球冠半徑大小無關(guān)B.球冠的半徑越大，圓環(huán)的間距越小C.若觀察到的是規(guī)則圓環(huán)，則被檢測的面是均勻、對稱的D.被檢測的面必須是平的解析：C若將玻璃球冠的半徑增大一些，則玻璃球冠與被檢測的平面之間的空氣膜的厚度的變化減慢，所以形成的同心圓環(huán)的間距增大，球冠的半徑越大，圓環(huán)的間距越大，選項A、B錯誤；牛頓環(huán)實驗不僅可以測平面還可以測球面，若觀察到的是規(guī)則圓環(huán)，則被檢測的面是均勻、對稱的，選項C正確，D錯誤。｜解題技法｜薄膜干涉的理解和應(yīng)用（1）形成：如圖甲所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA'和后表面BB'分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。（2）亮、暗條紋的判斷①在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍，即Δr＝nλ（n＝1，2，3，…），薄膜上出現(xiàn)亮條紋。②在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝（2n＋1）λ2（n＝0，1，2，3，…），薄膜上出現(xiàn)暗條紋（3）應(yīng)用：干涉法檢查平面，如圖乙所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲?？键c二光的衍射和偏振現(xiàn)象[素養(yǎng)自修類]1.[光的衍射現(xiàn)象]如圖為物理學家拍攝的DNA分子的X射線衍射圖樣，生物學家據(jù)此提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。下列說法中正確的是（）A.X射線是高速電子流B.X射線的頻率比可見光的低C.衍射圖樣說明了X射線具有粒子性D.拍攝所用X射線的波長與DNA分子大小接近解析：DX射線是電磁波，故A錯誤；根據(jù)電磁波譜，可知X射線的頻率比可見光的高，故B錯誤；衍射圖樣說明了X射線具有波動性，故C錯誤；發(fā)生明顯衍射的條件是波長與障礙物的尺寸相差不多，所以拍攝所用X射線的波長與DNA分子大小接近，故D正確。2.[干涉、衍射的圖樣比較]利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學元件說法正確的是（）圖1 甲 乙圖2A.甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫B.甲對應(yīng)雙縫，乙對應(yīng)單縫C.都是單縫，甲對應(yīng)的縫寬較大D.都是雙縫，甲對應(yīng)的雙縫間距較大解析：A單縫衍射圖樣的中央條紋亮且寬，相鄰條紋間距不等；雙縫干涉圖樣中相鄰條紋間距相等。根據(jù)題目中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，故A正確。3.[光的偏振的應(yīng)用]（2023·江蘇省新高考適應(yīng)性考試）小華通過偏振太陽鏡觀察平靜水面上反射的陽光，轉(zhuǎn)動鏡片時發(fā)現(xiàn)光有強弱變化。下列說法能夠解釋這一現(xiàn)象的是（）A.陽光在水面反射時發(fā)生了偏振，鏡片起起偏器的作用B.陽光在水面反射時發(fā)生了偏振，鏡片起檢偏器的作用C.陽光在水面反射時沒有發(fā)生偏振，鏡片起起偏器的作用D.陽光在水面反射時沒有發(fā)生偏振，鏡片起檢偏器的作用解析：B發(fā)現(xiàn)強弱變化說明水面上反射的陽光是偏振光，而陽光本身是自然光，在反射時發(fā)生了偏振，當偏振片的方向與光的偏振方向平行時，通過的光最強，而當偏振片的方向與光的偏振方向垂直時，通過的光最弱，因此鏡片起到檢偏器的作用，故選B。1.單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋2.光的干涉和衍射的本質(zhì)光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。3.光的偏振的理解（1）自然光與偏振光的比較類別自然光（非偏振光）偏振光光的來源從普通光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿特定方向（2）偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等?？键c三電磁波[素養(yǎng)自修類]1.[電磁波的產(chǎn)生]某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的是（）解析：D由麥克斯韋電磁場理論知，當空間出現(xiàn)恒定的電場時（如A圖），由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當出現(xiàn)均勻變化的電場時（如B圖、C圖），會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發(fā)出電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場（如D圖），才會激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場……如此交替的產(chǎn)生磁場和電場，便會形成電磁波，故選D。2.[電磁波與機械波的比較]關(guān)于機械波與電磁波，下列正確的是（）A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象C.簡諧機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大D.紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度解析：B電磁波在真空中的傳播速度都等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，故A錯誤；衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，電磁波是一種橫波，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，故B正確；在同一種均勻介質(zhì)中傳播時，簡諧機械波的傳播速度相等，故C錯誤；光在介質(zhì)中傳播，頻率越高，傳播速度越小，紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度，故D錯誤。3.[電磁波的應(yīng)用]電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列沒有應(yīng)用電磁波的醫(yī)用器械有（）A.殺菌用的紫外燈B.拍胸片的X光機C.治療咽喉炎的超聲波霧化器D.測體溫的紅外體溫計解析：C紅外線、紫外線和X光從本質(zhì)上說都是電磁波；治療咽喉炎的超聲波霧化器用的是超聲波，超聲波屬于機械波。故選C。1.對麥克斯韋電磁場理論的理解2.電磁波與機械波的比較名稱項目電磁波機械波產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點（波源）的振動產(chǎn)生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速c＝3×108m/s在空氣中不大（如聲波波速在空氣中一般為340m/s）是否需要介質(zhì)不需要介質(zhì)（在真空中仍可傳播）必須有介質(zhì)（真空中不能傳播）能量傳播電磁能機械能3.電磁波的特性及其應(yīng)用電磁波譜特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波容易發(fā)生衍射通信和廣播衍射能力減弱直線傳播能力增強紅外線熱效應(yīng)紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應(yīng)、能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透能力強醫(yī)用透視、安檢γ射線穿透能力很強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療1.（2023·江蘇鎮(zhèn)江一模）利用微距相機可以拍攝到形狀各異的雪花圖像（圖甲），其中有一種“彩虹”雪花，中間部分有一個夾有空氣的薄冰層，呈彩色花紋（圖乙），這是由于（）A.光的干涉 B.光的衍射C.光的偏振 D.小孔成像解析：A薄冰中間所夾的空氣薄層相當于一層薄膜，光在此空氣薄層上形成薄膜干涉，呈現(xiàn)彩色花紋。故選A。2.（2023·江蘇南京高三開學考試）圖甲所示為研究光的干涉與衍射現(xiàn)象的實驗裝置，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射在狹縫上，實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣（圖中陰影部分表示暗條紋）。下列說法正確的是（）A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，圖丙是光的衍射圖樣B.遮住一條狹縫，僅減小另一狹縫的寬度，圖丙中亮條紋寬度將減小C.照射雙縫時，僅增加L，圖乙中相鄰亮條紋的中心間距減小D.照射雙縫時，若S1、S2到屏上P點的距離差為半波長的奇數(shù)倍，P點處是亮條紋解析：A雙縫干涉圖樣的相鄰亮或暗條紋的間距不變，故乙為雙縫干涉圖樣，而衍射圖樣為中間寬兩側(cè)窄的特點，故圖丙為光的衍射圖樣，故A正確；狹縫越小，衍射的范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度減小，其他條件不變，則衍射現(xiàn)象增強，圖丙中亮條紋寬度將增大，故B錯誤；根據(jù)雙縫干涉公式Δx＝Ldλ可知當僅增加L時，圖乙中相鄰亮條紋的中心間距增大，故C錯誤；照射雙縫時，若S1、S2到屏上P點的距離差為半波長的奇數(shù)倍，則兩束光波發(fā)生相互削弱，即為暗條紋，故D錯誤3.（2023·江蘇連云港二模）如圖，某同學觀察肥皂膜干涉現(xiàn)象。將有肥皂膜的鐵絲圈掛在酒精燈右側(cè)，在火焰中分別加入不同金屬元素，火焰會呈現(xiàn)不同的顏色。下列說法正確的是（）A.條紋形狀是相互平行的豎直線B.從上向下，條紋的間距越來越小C.紫光的條紋數(shù)比黃光要少一些D.干涉條紋是由一束反射光和另一束入射光疊加產(chǎn)生的解析：B條紋形狀是相互平行的水平線，A錯誤；肥皂膜在重力作用下，從上向下肥皂膜的厚度越來越厚，假設(shè)薄膜前后兩個面間的夾角為θ，兩相鄰的亮條紋或兩相鄰的暗條紋間的距離為L＝λ2nsinθ，入射光不變，肥皂液的折射率不變，重力作用下θ變大，則條紋的間距越來越小，B正確；根據(jù)L＝λ2nsinθ，波長越短，條紋越窄，條紋數(shù)越多，因為紫光的波長比黃光的波長短，所以紫光的條紋數(shù)比黃光要多一些，4.（2023·江蘇省南京市、鹽城市高三模擬）如圖所示的四種明暗相間條紋，是紅光、紫光分別通過同一個雙縫干涉儀形成的干涉圖樣和通過同一個單縫形成的衍射圖樣。圖中黑色部分代表亮紋，下列四幅圖中由紅光形成的干涉圖樣是（）解析：A雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，根據(jù)雙縫干涉條紋間距Δx＝ldλ，由于紅光的波長較長，所以紅光的雙縫干涉條紋間距較大，故A項為紅光的雙縫干涉圖樣5.（2023·江蘇連云港二模）某一質(zhì)檢部門利用干涉原理測定礦泉水的折射率。如圖所示，單縫S0、屏上的P0點位于雙縫S1和S2的中垂線上，當雙縫與屏之間的介質(zhì)為空氣或礦泉水時，屏上的干涉條紋間距分別為Δx1與Δx2。當介質(zhì)為礦泉水時，屏上P點處是P0上方第2條亮紋的中心。則（）A.Δx2大于Δx1B.該礦泉水的折射率為ΔC.當介質(zhì)為空氣時，P0上方第2條亮紋的中心在P點的下方D.僅將S0水平向左移動少許，就不能觀察到干涉圖樣了解析：B由Δx＝Ldλ可知，干涉條紋間距正比于波長，設(shè)入射光在礦泉水中的波長為λ'，礦泉水的折射率為n，則有λ'＝λn，可得該礦泉水的折射率為n＝λλ'＝Δx1Δx2，所以則有Δx1＞Δx2，故A錯誤，B正確；當介質(zhì)為空氣時，由Δx＝Ldλ可知，條紋的間距變大，P0上方第2條亮紋的中心在P點的上方，故C錯誤6.（2023·江蘇姜堰高三月考）在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。若紅、藍激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進的方向。如圖所示。下列說法中正確的是（）A.圖中光束①是紅光，光束②是藍光B.在光盤的透明介質(zhì)層中，光束①比光束②傳播速度更快C.若光束①、②先后通過同一小孔，則①衍射現(xiàn)象更明顯D.若光束①、②從透明介質(zhì)層以相同且逐漸增大的入射角射向空氣中，則①先發(fā)生全反射解析：D光束①的偏折程度較大，則折射率較大，藍光的折射率大于紅光的折射率，所以光束①是藍光，光束②是紅光，故A錯誤；根據(jù)v＝cn知，藍光的折射率大，在介質(zhì)中的速度小，則光束①比光束②傳播速度更慢，故B錯誤；藍光的折射率大，頻率大，知藍光的波長小，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，所以光束②衍射更明顯，故C錯誤；根據(jù)sinC＝1n知，藍光的折射率大，臨界角小，增大入射角，①先發(fā)生全反射，故D7.下列說法不正確的是（）A.戴上特制眼鏡看3D電影有立體感是利用了光的偏振原理B.雨后公路積水表面漂浮的油膜看起來是彩色的，這是光的折射現(xiàn)象C.激光全息照相時利用了激光相干性好的特性D.激光照到VCD機、CD機或計算機的光盤上，可以讀取盤上的信息是利用激光平行度好的特性解析：B戴上特制的眼鏡觀看3D電影產(chǎn)生立體視覺，是利用光的偏振現(xiàn)象，在兩只眼睛中產(chǎn)生的視覺差，故A正確；雨后公路積水表面漂浮的油膜看起來是彩色的，這是光的薄膜干涉造成的，故B錯誤；激光全息照相利用了激光的頻率相同的特點，進行疊加干涉而形成的，故C正確；用激光讀取光盤上記錄的信息是利用激光平行度好的特點，故D正確。8.光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是（）A.一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C.日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋解析：D一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，當看到透射光的強度發(fā)生變化時，則說明光的振動方向與傳播方向相垂直，能反映光的偏振特性，故A正確；一束自然光入射到兩種介質(zhì)的表面時，一定有反射光線，不管折射光線與反射光線是否垂直，反射光都為偏振光，故B正確；在日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片，由于反射光太強，偏振光強，加偏振片可以將反射的偏振光過濾，使圖像清晰，故C正確；通過手指間縫隙觀察日光燈，看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，而不是偏振現(xiàn)象，故D錯誤。9.（2023·江蘇南京外國語學校模擬）G1、G2為放在水平面上的高度略有差別的兩個長方體，為了檢查這兩個長方體的上表面是否相互平行，檢測員用一塊標準的平行透明平板T壓在G1、G2的上方，T與G1、G2支架分別形成尖劈形空氣層，如圖所示。G1、G2的上表面與平板的夾角分別為α和β，P為平板T上表面上的一點。用單色光從上方照射平板T，G1、G2的上方都能觀察到明顯的干涉條紋，則（）A.若α＝β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距B.若α＞β，則G1上方的干涉條紋間距大于G2上方的干涉條紋間距C.若將G1、G2的間距縮短些，則G1上方的干涉條紋分布變得更密D.若在P處用較小的力下壓平板T，則G1上方的干涉條紋分布變密解析：C設(shè)有一物體上表面與平板的夾角θ，相鄰亮條紋的間距為ΔL，由空氣薄膜干涉條件，則有2ΔLtanθ＝λ，ΔL＝λ2tanθ，則若α＝β，則G1上方的干涉條紋間距等于G2上方的干涉條紋間距，若α＞β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距，故A、B錯誤；若將G1、G2的間距縮短些，α增大，則G1上方的干涉條紋分布變得更密，故C正確；若P在兩長方體間，在P處用較小的力下壓平板T，α減小，則G1上方的干涉條紋分布變疏，故D10.（2023·江蘇常州一模）某同學希望在暗室中用如圖實驗裝置觀察光現(xiàn)象：平面鏡水平放置，單色線光源S垂直于紙面放置，S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后再到光屏上，則（）A.光現(xiàn)象為干涉現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面垂直B.光現(xiàn)象為衍射現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面平行C.將光源沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰條紋間距減小D.將光屏沿水平方向遠離平面鏡，相鄰條紋間距增大解析：D題目中的裝置可等效為雙縫干涉，如圖所示，則該現(xiàn)象為干涉現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面平行，所以A、B錯誤；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝ldλ，將光源沿豎直方向靠近平面鏡，則d減小，所以相鄰條紋間距增大，將光屏沿水平方向遠離平面鏡，則l增大，所以相鄰條紋間距增大，所以C錯誤，D正確11.關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是（）A.X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B.γ射線是波長最短的電磁波，它的頻率小于X射線的頻率C.紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D.在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線解析：AX射線具有較強的穿透能力，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，故A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故B錯誤；紫外線比紫光的波光短，更不容易發(fā)生衍射，故C錯誤；電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無線電波，故D錯誤。12.研究光的干涉現(xiàn)象原理圖如圖所示。光源S到雙縫S1、S2的距離相等，S1、S2連線平行于光屏，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出單色光，經(jīng)S1、S2傳播到光屏上P點，S1P垂直于光屏，P為某亮條紋中心，OP之間還有k條亮條紋，光由S1、S2傳播到P點的時間差為t0?，F(xiàn)緊貼S1放置厚度為d的玻璃片，光由S1垂直穿過玻璃片傳播到P點與光由S2直接傳播到P點時間相等。已知光在真空中的速度為c，玻璃對該單色光的折射率為n，不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射，求：（1）單色光在真空中的波長λ；（2）玻璃片的厚度d。解析：（1）由題意，P為第k＋1級亮條紋中心，則有S2P－S1P＝（k＋1）λ又S2P－S1P＝ct0解得λ＝ct（2）由題意，設(shè)光在玻璃中的傳播速度為v，則dv－dc＝且v＝c解得d＝ct答案：（1）ct0k+1實驗十七測量玻璃的折射率一、實驗?zāi)康臅貌遽樂y定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時，入射角和折射角的確定方法。二、實驗原理如圖甲所示，用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線O'B，確定出O'點，畫出折射光線OO'，然后測量出角i和r的度數(shù)，根據(jù)n＝sini甲三、實驗器材白紙、圖釘、大頭針、長方體玻璃磚、直尺、鉛筆、量角器、木板。四、實驗過程1.如圖甲所示，將白紙用圖釘按在繪圖板上，先在白紙上畫出一條直線aa'作為界面。過aa'上的一點O畫出界面的法線NN'，并畫一條線段AO作為入射光線。2.把長方體玻璃磚平放在白紙上，使它的一條長邊跟aa'對齊，畫出玻璃磚的另一條長邊bb'。3.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住。再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。4.移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4引直線O'B，與bb'交于O'，直線O'B就代表了沿AO方向入射的光線透過玻璃磚后的傳播方向。連接OO'，入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O'ON'。5.用量角器量出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中。6.改變?nèi)肷浣牵蒙鲜龇椒ǚ謩e求出折射角，查出它們的正弦值，填入表格中。7.根據(jù)n＝sini五、數(shù)據(jù)處理1.用單位圓處理數(shù)據(jù)在找到入射光線和折射光線以后，可以以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO、OO'（或OO'的延長線）交于C點和D點，過C、D兩點分別向法線NN'作垂線，交NN'于C'、D'點，用直尺測量出CC'和DD'的長度，如圖所示。因sini＝CC'OC，sinr＝DD'OD，而OC＝因此玻璃折射率n＝sinisinr用同樣的方法再多測幾組數(shù)據(jù)求出n值，然后求平均值即為所求玻璃磚的折射率。顯然，以邊長替代入射角、折射角的正弦值既方便又準確。2.用圖像處理數(shù)據(jù)根據(jù)折射定律可得n＝sinisinr，因此有sinr＝1在多次改變?nèi)肷浣恰y量相對應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sini值為橫坐標、以sinr值為縱坐標，建立直角坐標系，如圖所示。描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線。求解圖線的斜率，設(shè)斜率為k，則k＝1n，故玻璃磚折射率n＝1六、注意事項1.入射角i不要定的太小，如果i太小，r也太小，用量角器測量角度時，相對誤差較大。2.在入射光線上插上大頭針或確定O'B時插的大頭針都要豎直。P1與P2及P3與P4的距離要適當大一些。3.要先畫直線aa'，放上玻璃磚后再畫bb'直線，不要放上玻璃磚后再畫aa'，以免入射點O的位置有誤差。4.畫好界面bb'后，實驗中不要再碰動玻璃磚，以免改變?nèi)肷浣呛驼凵浣牵箿y量結(jié)果出現(xiàn)錯誤。5.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大?！镜淅?】在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖甲所示。（1）下列做法正確的是。

A.入射角越大，誤差越小B.在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學面畫出界面C.實驗時既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量D.判斷像與針是否在同一直線時，應(yīng)該觀察大頭針的頭部（2）請在圖乙中畫出完整的光路圖。（3）對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻璃磚的折射率n＝（保留3位有效數(shù)字）。

（4）為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學做了兩次實驗，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針；如圖丙所示。圖丙中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和（選填“A”或“B”）。

解析（1）入射角盡量大些，折射角也會大些，折射現(xiàn)象較明顯，角度的相對誤差會減小，但要注意并不是入射角越大越好，應(yīng)適度，故A錯誤；為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著光學面畫界面，故B錯誤；實驗中需要測角度時即可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量，故C正確；判斷像與針是否在同一直線時，應(yīng)該觀察大頭針的整個部分，不能只觀察其頭部，故D錯誤。（2）光路圖如圖所示。（3）由圖可知，取小方格的邊長為單位長度，則sini＝5.45.42+4.02≈0.804、sinr＝2.22.2（4）光線經(jīng)由P1P2射入后光路圖如圖所示。第一次折射時入射角大于折射角，第二次折射在玻璃磚內(nèi)向空氣中折射，折射角要大于入射角，出射光線要遠離法線，由圖可知經(jīng)由P3A的出射光線符合事實，而經(jīng)由P3B的出射光線靠近法線，不符合事實。故對應(yīng)的出射光線上的2枚大頭針是P3和A。答案（1）C（2）見解析圖（3）1.54（1.50～1.58均可）（4）A【典例2】如圖所示，某同學為了測量截面為正三角形的三棱鏡玻璃折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的右側(cè)觀察到P1的像和P2的像，當P1的像恰好被P2的像擋住時，插上大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像。在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示。（1）畫出對應(yīng)的光路。（2）為了測出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB作為分界面，需要測量的量是和，在圖上標出它們。

（3）三棱鏡玻璃材料折射率的計算公式是n＝。

（4）若在測量過程中，放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移（移至圖中的虛線位置且底邊仍重合），則以AB作為分界面，三棱鏡玻璃材料的折射率的測量值（選填“大于”“小于”或“等于”）真實值。

解析（1）畫出光路圖如圖所示。（2）為了測出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB作為分界面，根據(jù)折射定律可知，需要測量的量是入射角θ1、折射角θ2。（3）三棱鏡玻璃材料的折射率的計算公式n＝sin（4）在測量過程中，放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移，以AB作為分界面，入射角θ1與三棱鏡平移后的實際入射角相等，但折射角θ2變小，則由n＝sinθ1sinθ2答案（1）見解析圖（2）入射角θ1折射角θ2見解析圖（3）sinθ1sin1.（2023·江蘇蘇錫常二模）某同學用“插針法”測量平行玻璃磚的折射率。如圖所示，直線MN與PQ之間的距離等于玻璃磚的厚度，a、b、c、d為大頭針的位置，下列說法中正確的是（）A.該同學在插大頭針c時，只要使其擋住b的像即可B.入射角較大時光會在玻璃磚下表面可能發(fā)生全反射C.若實驗時玻璃磚向上平移微小距離，結(jié)果不受影響D.“插針法”實驗只能用來測量平行玻璃磚的折射率解析：C插大頭針c時，應(yīng)使其擋住a、b的像，故A錯誤；由幾何知識可知，光線在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根據(jù)光線可逆原理可知，只要上表面不發(fā)生全反射，有光線射入玻璃磚，光線就一定會從下表面射出，折射光線不會在下表面發(fā)生全反射，故B錯誤；實驗時玻璃磚向上平移微小距離，入射角和折射角不會變化，根據(jù)折射定律可知測得的折射率不會改變，故C正確；該實驗的原理是光的折射定律，也能用來測量其他形狀透明介質(zhì)的折射率，故D錯誤。2.（2023·江蘇南京師大附中模擬）某同學在測玻璃折射率時，把玻璃磚一邊與aa'對齊，但另一條邊bb'畫得明顯過寬，其它操作符合要求，則（）A.折射角比實際值偏大，折射率比真實值小B.折射角比實際值偏小，折射率比真實值大C.折射角比實際值偏小，折射率比真實值小D.折射角等于實際值，對折射率的測量沒有影響解析：A由測玻璃磚折射率的實驗原理知，用兩根大頭針位置確定出射光線，如圖，若另一條邊bb'畫得明顯過寬，則折射光線為圖中②，而準確的折射光線應(yīng)為圖中①，故折射角比實際值偏大，由n＝sinθ入sinθ折，知折射率比真實值小，故A正確，3.（2023·江蘇江陰中學模擬）如圖所示，在測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學先把方格紙固定在木板上。再把玻璃磚放在方格紙上，并確定a和b為玻璃磚的上下界面的位置。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，再從玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針P3和P4。請完成以下實驗步驟：（1）下列操作步驟正確的是；

A.插上大頭針P3，使P3擋住P2的像B.插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C.插上大頭針P4，使P4擋住P3的像D.插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像（2）利用上述方格紙的實驗記錄計算此玻璃磚的折射率n＝。

（3）為了減小實驗誤差，實驗時的正確操作是。

A.入射角應(yīng)盡量小些B.玻璃磚的寬度宜小一些C.大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上D.大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應(yīng)適當大些解析：（1）在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1和P2，確定入射光線，然后插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像，從而確定出射光線，故選B、D。（2）作好光路圖如圖所示。在光路圖中構(gòu)造三角形，由圖得θ1＝45°，所以sinθ1＝22，sinθ2＝55。由折射定律n＝sinθ1sinθ2＝102。（3）為了減小實驗誤差，入射角應(yīng)適當大些，A錯誤；為了減小實驗誤差，玻璃磚的寬度應(yīng)適當寬一些，B錯誤；為了使大頭針擋住前面大頭針的像，大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上，C正確；為了減小實驗誤差，大頭針P1、P2及答案：（1）BD（2）102（3）【典例3】如圖，標有直角坐標系xOy的白紙放在水平桌面上，半圓形玻璃磚放在白紙上，圓心在坐標的原點，直徑與x軸重合，OA是畫在白紙上的直線，P1、P2是豎直插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直插在白紙上的第三枚大頭針，α是直線OA與y軸正方向的夾角，β是直線OP3與y軸負方向的夾角，只要直線OA畫得合適，且P3的位置取得正確，測得角α和β，便可求得玻璃的折射率n。某同學用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的直線OA上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針，但在y＜0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像。（1）他應(yīng)該采取的措施是（選填“增大”或“減小”）OA和y軸正方向的夾角α。

（2）若他已透過玻璃磚看到了P1、P2的像，并確定了P3位置，其方法是透過玻璃磚，P3擋住。

（3）若他已正確地測得了α、β的值，則玻璃的折射率n＝。

解析（1）在y＜0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法看到P1、P2的像，是因為入射角α太大，發(fā)生了全反射，所以采取的措施是減小入射角α。（2）透過玻璃磚看到了P1、P2的像，確定P3位置的方法是：P3同時擋住P1、P2的像。（3）由于光線從玻璃射入空氣，則由折射定律得n＝sinβ答案（1）減?。?）P1和P2的像（3）sin【典例4】實驗可讓學生們提高對物理實驗的理解和應(yīng)用能力。如圖所示，一個學生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧嶒灢襟E中的空白。（1）用刻度尺測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d。（2）在瓶內(nèi)裝滿水。（3）將刻度尺沿瓶口邊緣豎直插入水中。（4）沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度（即圖中A點），同時看到水面上B點刻度的像B'恰與A點的像相重合。如圖，若水面恰與直尺的C點相平，則和分別等于入射角和折射角。

（5）讀出和的長度。

（6）由題中所給條件和前面步驟得到的數(shù)據(jù)，可以計算水的折射率n＝。

解析（4）從A點發(fā)出的光線經(jīng)折射后進入眼睛，所以∠OAC等于入射角，∠OBC等于折射角。（5）若水面恰與直尺C點相平，讀出AC和BC的長度。（6）設(shè)從A點發(fā)出的光線射到水面時入射角為i，折射角為r，根據(jù)數(shù)學知識得sini＝dd2+AC2，則折射率為n＝sin根據(jù)對稱性有B'C＝BC聯(lián)立得n＝d2+A答案（4）∠OAC∠OB'C或∠OBC（5）ACAB或BC（6）d2+1.（2023·江蘇星海實驗中學高三月考）某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器。如圖所示，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值。（1）在用此儀器測量液體的折射率時，下列說法正確的是；

A.大頭針P3插在M位置時液體的折射率值大于插在N位置時液體的折射率值B.大頭針P3插在M位置時液體的折射率值小于插在N位置時液體的折射率值C.可能有一種液體，在EK部分能觀察到大頭針P1、P2的像D.可能有一種液體，在KC部分觀察不到大頭針P1、P2的像（2）若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則液體的折射率為。

解析：（1）由折射定律n＝sinisinr（i為光線在空氣中的入射角），由題圖知在N位置時i比在M位置時的大，所以大頭針P3插在M位置時液體的折射率值小于插在N位置時液體的折射率值，故A錯誤，B正確；所有液體的折射率都比空氣中的大，即在EK部分不能觀察到大頭針P1、P2的像，故C錯誤；當入射角大于液體的臨界角時，發(fā)生全反射現(xiàn)象，就觀察不到大頭針P1、P2的像，故（2）由題圖可知∠AOF＝30°，即折射角r＝30°，OP3與OC的夾角與入射角互余，則i＝90°－30°＝60°，由折射定律可得n＝sinisinr＝sin60答案：（1）BD（2）32.某同學在利用“插針法”測定一塊紅色直角三角形玻璃磚的折射率時發(fā)現(xiàn)，由于玻璃的顏色較深，在另一側(cè)很難觀測到對側(cè)所插的針。他想到可以用實驗室的紅色激光器來完成實驗。如圖所示，他在木板上固定好白紙，放好玻璃磚，正確作出了界面MN、MP、NP，然后讓很細的激光平行于木板從玻璃磚的上界面MN入射。（1）由于激光很強，不能用眼睛直接觀測，該同學通過在木板上插入被激光照亮的針來確定激光光路，正確的插針順序應(yīng)是。

A.P1、P2、P3、P4 B.P4、P3、P2、P1C.P1、P2、P4、P3 D.P4、P3、P1、P2（2）若P1P2與MN垂直，用量角器量得圖中的θ1＝60°，θ2＝30°，則玻璃的折射率為。

A.3 B.3C.233 D（3）若激光器正常發(fā)光，平行木板從玻璃磚NP界面垂直射入玻璃磚，如圖虛線箭頭所示。該同學發(fā)現(xiàn)在MP一側(cè)始終找不到出射光線，則原因是；該同學在MP一側(cè)沒有找到出射光線，但在MN一側(cè)找到了出射光線，他依然用被激光照亮的針確定了激光在MN一側(cè)的出射光線和NP一側(cè)的入射光線，則測量后他（選填“能”或“不能”）計算出玻璃的折射率。

解析：（1）四根針應(yīng)該先插光路后面的針，否則光被擋住，后面的針無法確定位置，所以正確的插針順序應(yīng)是P4、P3、P2、P1，故選B。（2）在MP界面上，光的入射角為i＝30°，折射角為r＝60°，則玻璃的折射率為n＝sinrsini＝sin60°sin30°（3）若激光器正常發(fā)光，該同學發(fā)現(xiàn)在MP一側(cè)始終找不到出射光線，說明光線在MP上發(fā)生了全反射；根據(jù)幾何關(guān)系可以求出光線在MN面上的入射角，由插針得出折射角，從而由折射率公式可以計算出折射率。答案：（1）B（2）A（3）激光在MP界面上發(fā)生了全反射能實驗十八用雙縫干涉測量光的波長一、實驗?zāi)康?.了解光產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件。2.觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣。3.掌握用測量頭測量條紋間距的方法。4.測量單色光的波長。二、實驗原理1.光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片后成為單色光，單色光通過單縫后，相當于線光源，再經(jīng)雙縫射出的兩束光即為相干光，在光屏上產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。2.由條紋間距公式Δx＝ldλ，得λ＝dlΔx，可以計算出光的波長，其中雙縫間距d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用米尺測出，條紋間距Δ三、實驗器材雙縫干涉儀（光具座、單縫片、雙縫片、濾光片、遮光筒、光屏、光源、測量頭）、電源、導(dǎo)線、刻度尺。四、實驗過程1.安裝雙縫干涉儀（1）先將光源（線狀光源）、遮光筒、光屏依次放于光具座上，如圖所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。（2）將單縫和雙縫安裝在光具座上，在遮光筒有光屏的一端安裝測量頭，如圖所示。①光源、單縫、雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上。②雙縫與單縫平行。③調(diào)整分劃板位置，使分劃板中心刻線位于光屏中央。2.觀察雙縫干涉圖樣（1）調(diào)節(jié)單縫的位置，使單縫和雙縫間距離保持在5～10cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時通過測量頭上的目鏡觀察干涉條紋，若干涉條紋不清晰，可通過遮光筒上的調(diào)節(jié)長桿輕輕撥動雙縫，即可使干涉條紋清晰明亮。在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣。（2）將紅色（或綠色）濾光片套在單縫前面，通過目鏡可看到單色光的雙縫干涉條紋。（3）改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化。3.測量單色光的波長（1）轉(zhuǎn)動測量頭上的手輪，使分劃板中心刻線對齊某一條亮條紋中心，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對齊另一條亮條紋中心，記下手輪上的讀數(shù)a2。（2）測出n條亮紋間的距離a＝a2－a1，進而求出相鄰兩條亮條紋間距離Δx＝an（3）雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l用米尺測出，利用表達式λ＝dlΔx（4）換用不同顏色的濾光片重復(fù)上述步驟，并求出相應(yīng)的波長。五、誤差分析1.刻度尺和測量頭出現(xiàn)的讀數(shù)誤差對實驗結(jié)果的影響很大；因此采取多測幾條條紋間距和多次測量取平均值的辦法減小誤差。2.單縫、雙縫不是嚴格相互平行，其中心沒有位于遮光筒的軸線上以及單縫到雙縫的距離不是嚴格相等造成誤差。應(yīng)盡量把單縫、雙縫調(diào)平行，調(diào)節(jié)單縫到雙縫的距離相等并使它們的中心大致位于遮光筒的軸線上?！镜淅?】現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在如圖1所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。（1）將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應(yīng)為C、、、、A；

（2）本實驗的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮②按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上③用米尺測量雙縫到屏的距離④用測微目鏡（其讀數(shù)方法同螺旋測微器）測量數(shù)條明紋間的距離在操作步驟②時，還應(yīng)注意和，為了增加屏上相鄰明紋（暗紋）間的距離，可采取或的方法；

（3）將測微目鏡的分劃板中心刻線與某條明紋中心對齊，將該明紋定為第1條明紋，此時手輪上的示數(shù)如圖2所示，然后同方向轉(zhuǎn)動測微目鏡，使分劃板中心刻線與第6條明紋中心對齊，記下此時圖3中手輪上的示數(shù)為mm，求得相鄰明紋的間距Δx為mm；

（4）已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算式λ＝，可以求得所測紅光波長為nm。

解析（1）為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，即E、D、B。（2）在操作步驟②時還應(yīng)注意單縫和雙縫間距5～10cm，使單縫與雙縫相互平行，使一個線光源變?yōu)轭l率相等的兩個線光源。根據(jù)Δx＝λld知為增加相鄰亮紋間的距離，可采取減小雙縫間距離，或增大雙縫到屏的距離（3）圖3螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為13.5mm，可動刻度讀數(shù)為31.0×0.01mm，兩者相加為L2＝13.5mm＋31.0×0.01mm＝13.810mm。圖2的讀數(shù)為2.360mm，所以Δx＝13.810mm-2.360mm5（4）根據(jù)Δx＝λld可得λ＝Δxdl＝654答案（1）EDB（2）單縫和雙縫間距單縫與雙縫相互平行減小雙縫間距離增大雙縫到屏的距離（3）13.8102.290（4）Δxdl1.（2023·江蘇省南通市高三第一次模擬）利用如圖所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象并測量光的波長，下列說法中正確的有（）A.實驗裝置中的①②③元件分別為濾光片、單縫、雙縫B.將濾光片由紫色換成紅色，干涉條紋間距變窄C.將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D.測量過程中誤將5個條紋間距數(shù)成6個，波長測量值偏大解析：A濾光片的作用是使入射光變成單色光，單縫的作用是使入射光變成線光源，雙縫的作用是形成相干光源，其排列順序合理，故A項正確；將濾光片由紫色的換成紅色的，波長λ變長，根據(jù)雙縫干涉