2025高考物理總復(fù)習(xí)第十四章光課件練習(xí)題

第十四章光考情分析試題情境生活實(shí)踐類全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維、增透膜、偏振濾光片、激光等學(xué)習(xí)探究類折射定律、全反射、測(cè)量玻璃的折射率、光的干涉現(xiàn)象、光的衍射現(xiàn)象、光的偏振現(xiàn)象、用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)第1課時(shí)光的折射、全反射目標(biāo)要求1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握發(fā)生全反射的條件并會(huì)用全反射的條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。內(nèi)容索引考點(diǎn)一

折射定律折射率考點(diǎn)二

全反射考點(diǎn)三

光的折射和全反射的綜合應(yīng)用課時(shí)精練><考點(diǎn)一折射定律折射率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_________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

比。(2)表達(dá)式：_______＝n12(n12為比例常數(shù))。同一平面正2.折射率(1)定義式：n＝_______。(2)折射率與速度的關(guān)系式：n＝___。因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都

。大于1說(shuō)明：①關(guān)系式n＝

中的n是指介質(zhì)相對(duì)于真空的折射率，即絕對(duì)折射率。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)。a.同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越??；b.同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同。1.無(wú)論是光的折射，還是反射，光路都是可逆的。(

)2.入射角越大，折射率越大。(

)3.若光從空氣射入水中，它的傳播速度一定增大。(

)4.根據(jù)n＝

可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的傳播速度成反比。(

)√××√例1

如圖所示，一束激光照射在橫截面為正方形的透明玻璃柱上，光線與橫截面平行，則透過(guò)玻璃柱的光線可能是圖中的A.①

B.②

C.③

D.④√平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制特點(diǎn)

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對(duì)光路的控制特點(diǎn)通過(guò)平行玻璃磚后光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過(guò)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(guò)圓心的直線，光線經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折例2

(2023·江蘇省聯(lián)考)如圖所示，等腰三棱鏡ABC的頂角∠A＝30°，一束單色光與AB成30°角射入三棱鏡，恰能垂直AC射出，則三棱鏡的折射率為√例3

(2023·江蘇南京市漢開書院檢測(cè))如圖所示，透明玻璃體的上半部分是半球體，下半部分是圓柱體，半球體的半徑為R，O為半球體的球心。圓柱體的底面半徑和高也為R，現(xiàn)有一半徑為

的圓環(huán)形平行光垂直于圓柱體底面射向半球體，OO1為圓光環(huán)的中心軸線，所有光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過(guò)圓柱體下表面圓心O1點(diǎn)，光線從O1點(diǎn)射出后在玻璃體下方的水平光屏上形成圓形亮環(huán)，光屏到圓柱體底面的距離為R，光在真空中的傳播速度為c。求：(1)透明玻璃體的折射率；作出光路圖如圖所示，設(shè)光線的入射角為α，出射角為β，解得α＝60°由幾何關(guān)系可知β＝30°(2)光從入射點(diǎn)傳播到光屏所用的時(shí)間。返回全反射><考點(diǎn)二1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對(duì)性若n甲＞n乙，則甲相對(duì)乙是

介質(zhì)若n甲＜n乙，則甲相對(duì)乙是

介質(zhì)光密光疏2.全反射(1)定義：光從

介質(zhì)射入

介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全

，只剩下反射光的現(xiàn)象。說(shuō)明：入射角增大的過(guò)程中，折射光的能量

，反射光的能量

，當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，反射光的能量最強(qiáng)。光密光疏消失減少增加(2)條件：①光從

介質(zhì)射入

介質(zhì)。②入射角

臨界角。(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)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(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝

得sinC＝___。介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小。光密光疏大于或等于3.全反射的應(yīng)用(1)全反射棱鏡(2)光導(dǎo)纖維說(shuō)明：內(nèi)芯相對(duì)于外套為光密介質(zhì)，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。1.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的。同一種介質(zhì)，相對(duì)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.密度大的介質(zhì)為光密介質(zhì)，密度小的介質(zhì)為光疏介質(zhì)。(

)3.只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。(

)4.光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，入射角大于等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(

)√×××例4

(2024·江蘇常州市期末)如圖所示，圖中陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該材料的折射率n＝2，圓弧半徑為R的

圓弧，D為圓弧面圓心，ABCD構(gòu)成正方形。在D處有一點(diǎn)光源，只考慮首次從圓弧直接射向AB、BC表面的光線，求：(1)該透明材料的臨界角；答案30°可知臨界角為C＝30°(2)有一部分光不能從AB、BC面直接射出，這部分光照射圓弧的弧長(zhǎng)。如圖所示，若沿DE方向射到AB面上的光線剛好發(fā)生全反射，則∠ADF＝30°同理沿DG方向射到BC面上的光線剛好發(fā)生全反射，則∠CDH＝30°例5

(2023·江蘇省昆山中學(xué)模擬)如圖，光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩部分組成，內(nèi)芯折射率比外套的大，光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)，光在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。假設(shè)外套為空氣，一束紅光由光導(dǎo)纖維的一端射入內(nèi)芯，紅光在內(nèi)芯與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，經(jīng)時(shí)間t1從另一端射出；另讓一束綠光也從光導(dǎo)纖維的一端射入，綠光在內(nèi)芯與空氣的界面上也恰好發(fā)生全反射，經(jīng)時(shí)間t2從另一端射出。則內(nèi)芯對(duì)紅光的折射率n1與對(duì)綠光的折射率n2之比為√返回光的折射和全反射的綜合應(yīng)用><考點(diǎn)三例6

(2023·湖北卷·6)如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長(zhǎng)度為√例7

(2023·江蘇省鹽城中學(xué)期末)如圖所示，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)點(diǎn)以角度i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ＝15°，BC邊長(zhǎng)為2L，該介質(zhì)的折射率為

。求：(1)入射角i；答案45°

根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律得sinC＝

①代入數(shù)據(jù)得C＝45° ②設(shè)光線在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r＝30° ③根據(jù)光的折射定律n＝

④聯(lián)立③④式代入數(shù)據(jù)得i＝45° ⑤在△OPB中，根據(jù)正弦定理得⑥設(shè)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間為t，光線在介質(zhì)中的傳播速度為v，得

＝vt ⑦⑧返回課時(shí)精練訓(xùn)練1光的折射、全反射訓(xùn)練2光的折射和全反射的綜合應(yīng)用1.由兩種不同單色光組成的一束復(fù)色光，沿圖示方向從空氣射向圓柱形玻璃磚，經(jīng)過(guò)玻璃磚兩次折射后射出，可能的光路是123456789101112√13123456789101112132.(2023·江蘇南通市檢測(cè))“水流導(dǎo)光”實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，長(zhǎng)直開口透明塑料瓶?jī)?nèi)裝有適量清水，在其底側(cè)開一小孔，水從小孔流出形成彎曲不散開的水流，用細(xì)激光束透過(guò)塑料瓶水平射向該小孔，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。則A.減小激光的強(qiáng)度，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯B.改用頻率更低的激光，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更

明顯C.改用折射率較大的液體，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象

更明顯D.隨著瓶?jī)?nèi)清水高度的降低，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯123456789101112√13減小激光的強(qiáng)度，激光全反射的臨界角不變，現(xiàn)象不會(huì)改變，故A錯(cuò)誤；改用頻率更低的激光，激光全反射的臨界角變大，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象減弱，故B錯(cuò)誤；改用折射率較大的液體，激光全反射的臨界角變小，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯，故C正確；123456789101112隨著瓶?jī)?nèi)清水高度的降低，則從孔中射出的水流速度會(huì)變小，水流軌跡會(huì)變得彎曲，激光在水和空氣界面處的入射角會(huì)變小，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象會(huì)減弱，故D錯(cuò)誤。133.(2023·湖南卷·7改編)一位潛水愛(ài)好者在水下活動(dòng)時(shí)，利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號(hào)，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)α大于41°時(shí)，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，下列說(shuō)法正確的是A.水的折射率為B.水的折射率為sin49°C.當(dāng)他以α＝60°向水面發(fā)射激光時(shí)，岸上救援

人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D.當(dāng)他以α＝60°向水面發(fā)射激光時(shí)，岸上救援人員接收激光光束的方

向與水面夾角大于60°√12345678910111213123456789101112當(dāng)他以α＝60°向水面發(fā)射激光時(shí)，入射角i1＝30°，則根據(jù)折射定律有折射角i2大于30°，則岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°，C正確，D錯(cuò)誤。134.(2023·江蘇卷·5)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽(yáng)光斜射向地面的過(guò)程中會(huì)發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是√12345678910111213由n1sinθ上＝n2sinθ下可知，越靠近地球表面，空氣的折射率越大，從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)的光路如圖所示，隨著折射率不斷變大，太陽(yáng)光不斷向法線方向偏折，A正確。123456789101112135.如圖甲所示，一細(xì)束白光通過(guò)某種特殊材料制成的三棱鏡發(fā)生色散。圖乙是其光路平面圖，已知三棱鏡的截面為等邊三角形，白光由M點(diǎn)入射，入射角α＝60°，其中紅光對(duì)應(yīng)的該材料的折射率為n＝

則紅光通過(guò)三棱鏡后的出射光線與M點(diǎn)入射光線的夾角為

A.30°

B.45°

C.60°

D.75°123456789101112√13123456789101112136.(2021·江蘇卷·7)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(shí)，出射光束恰好消失，該材料的折射率為A.1.2

B.1.4

C.1.6

D.1.8√12345678910111213畫出激光束從玻璃磚射出時(shí)恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示，123456789101112聯(lián)立解得n＝1.2，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.137.(2024·江蘇蘇州市統(tǒng)考)如圖所示，一束復(fù)合光垂直玻璃磚界面進(jìn)入球形氣泡后分為a、b兩種色光，下列說(shuō)法正確的是A.a光的頻率比b光的頻率小B.a光更容易觀察到衍射現(xiàn)象C.a、b兩種色光照射同一種金屬，a光更容易發(fā)

生光電效應(yīng)D.若僅將入射點(diǎn)上移，則b光先發(fā)生全反射123456789101112√13從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，a光的折射角大于b光的折射角，則可知a光的折射率大于b光的折射率，而折射率越大，光的頻率越大，因此可知a光的頻率比b光的頻率大，故A錯(cuò)誤；由于a光的頻率比b光的頻率大，根據(jù)c＝λν可知，123456789101112光的頻率越大，其波長(zhǎng)越短，而波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射現(xiàn)象越明顯，因此可知，b光更容易觀察到衍射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；13由于a光的頻率比b光的頻率大，根據(jù)Ek＝hν－W0可知，頻率越大，越容易發(fā)生光電效應(yīng)，因此可知，a、b兩種色光照射同一種金屬，a光更容易發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；入射點(diǎn)上移后，入射光線與法線之間的夾角變123456789101112大，而根據(jù)全反射的臨界角與折射率之間的關(guān)系sinC＝

可知，折射率越大，臨界角越小，越容易發(fā)生全反射，而a光的折射率大于b光的折射率，因此可知，若僅將入射點(diǎn)上移，則a光先發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤。138.(2022·江蘇卷·12)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；123456789101112答案tanθ13設(shè)折射角為γ，根據(jù)幾何關(guān)系可得γ＝90°－θ123456789101112聯(lián)立可得n＝tanθ13(2)兩條折射光線之間的距離d。123456789101112答案Dtanθ如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得139.(2023·江蘇南通市期末)如圖為半圓柱體玻璃的橫截面OBCD，OD為直徑。一束復(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃，光線分別從B、C點(diǎn)射出。下列說(shuō)法正確的是A.B、C光線的折射率nB<nCB.光線在玻璃中傳播時(shí)間tOB>tOCC.光線在玻璃中傳播時(shí)間tOB<tOCD.光線在玻璃中傳播時(shí)間tOB＝tOC123456789101112√13從B點(diǎn)射出的光線在O點(diǎn)折射時(shí)光的傳播方向偏折大，說(shuō)明玻璃對(duì)從B點(diǎn)射出的單色光折射率大，則有nB>nC，故A錯(cuò)誤；設(shè)光在O點(diǎn)折射時(shí)入射角、折射角分別為i、r，根據(jù)折射定律有n＝123456789101112又根據(jù)幾何關(guān)系，光從O到射出玻璃的光程為L(zhǎng)＝2Rsinr13可見光在玻璃中的傳播時(shí)間與折射光線方向無(wú)關(guān)，則光線在玻璃中傳播時(shí)間滿足tOB＝tOC，故B、C錯(cuò)誤，D正確。1234567891011121310.(2023·江蘇省南京師大附中模擬)如圖所示為科學(xué)家用某種透明均勻介質(zhì)設(shè)計(jì)的“光環(huán)”，圓心為O，半徑分別為R和2R。AB部分是超薄光線發(fā)射板，發(fā)射板右側(cè)各個(gè)位置均能發(fā)射出水平向右的光線，發(fā)射板左側(cè)為光線接收器。通過(guò)控制發(fā)射光線的位置，從C位置發(fā)射出一細(xì)光束，發(fā)現(xiàn)該光束在“光環(huán)”中的路徑恰好構(gòu)成一個(gè)正方形，且沒(méi)有從“光環(huán)”射出，光在真空中的速度為c。下列說(shuō)法正確的是A.只有從C位置發(fā)射的細(xì)光束才能發(fā)生全反射B.該光束在“光環(huán)”中走過(guò)的路程為8RC.“光環(huán)”對(duì)該光束的折射率可能是1.5D.該光束在“光環(huán)”中傳播的時(shí)間可能是123456789101112√1312345678910111213A.4s B.6sC.8s D.10s123456789101112√13由題意可知，當(dāng)小蝌蚪反射的光在荷葉邊緣上發(fā)生全反射時(shí)，則在水面上看不到小蝌蚪，如圖所示O為圓形荷葉的圓心，P、Q為荷葉直徑上兩端點(diǎn)，H、K分別位于P、Q的正下方。小蝌蚪向前游動(dòng)，先到達(dá)K點(diǎn)，而后到B點(diǎn)，設(shè)BQ與豎直方向QK的夾角為全反射的臨界角C，而后小蝌蚪繼續(xù)游動(dòng)到A點(diǎn)，設(shè)AP與豎直方向PH的夾角為全反射的臨界角C，則由對(duì)稱性可知，KB＝AH。當(dāng)小蝌蚪在BA段游動(dòng)時(shí)，其發(fā)出的光線到達(dá)P、Q后會(huì)發(fā)生全反射，在水面之上看不到小蝌蚪。12345678910111213123456789101112所以AB＝2R－2AH＝2×0.25m－2×0.15m＝0.2m1312.如圖所示，“水滴形”透明體其縱截面由等邊三角形和半圓形組成，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別為A、B、C，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。一束平行于BC邊的光線入射到AB邊上，只有BD區(qū)域的光線能夠射入半球體，BD長(zhǎng)度等于

不考慮反射，

＝3.6。光在真空中的傳播速度為c，求：(1)該“水滴形”透明體的折射率；123456789101112答案1.813123456789101112從D點(diǎn)入射的光線，恰好從C點(diǎn)射入半球體，光路如圖所示設(shè)折射角為θ，由正弦定理有13(2)折射光線在半球體中傳播的最長(zhǎng)時(shí)間。123456789101112依題意，可知光線在半球體中傳播的最長(zhǎng)路程為x＝Lcos(30°－θ)1313.(2023·江蘇南通市二模)如圖所示，棱長(zhǎng)為2a的正方體玻璃磚，底面中心有一單色點(diǎn)光源O，從外面看玻璃磚的上表面剛好全部被照亮，不考慮光的反射。從外面看玻璃磚四個(gè)側(cè)面被照亮的總面積為A.2a2 B.a2

C.2πa2 D.πa2123456789101112√13123456789101112由幾何關(guān)系可知底面對(duì)角線的長(zhǎng)度為玻璃磚的上表面剛好全部被照亮，設(shè)臨界角為C，由幾何關(guān)系可得點(diǎn)光源O在側(cè)面的出射情況為一個(gè)半圓，設(shè)其半徑為r，13123456789101112131.(2023·江蘇省鎮(zhèn)江第一中學(xué)檢測(cè))如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點(diǎn)垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角θ＝60°時(shí)，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，則A.玻璃磚的折射率為1.5123456√D.光從玻璃磚到空氣的全反射臨界角為30°1234561234562.(2023·江蘇淮安市二模)如圖，半圓形玻璃磚可繞過(guò)圓心的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓心O與足夠大光屏的距離d＝

初始玻璃磚的直徑與光屏平行，一束光對(duì)準(zhǔn)圓心沿垂直光屏方向射向玻璃磚，在光屏上O1位置留下一光點(diǎn)，保持入射光方向不變，讓玻璃磚繞O點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光屏上光點(diǎn)也會(huì)移動(dòng)，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)30°角時(shí)，光屏上光點(diǎn)位置距離O1點(diǎn)為

10cm。求：(1)玻璃磚的折射率n；123456當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)30°角時(shí)，折射光路如圖由幾何關(guān)系可知入射角i＝30°123456那么折射角r＝θ＋i＝60°(2)當(dāng)光屏上光點(diǎn)消失時(shí)，玻璃磚繞O點(diǎn)相對(duì)初始位置轉(zhuǎn)過(guò)的角度α的正弦值。1234563.(2022·全國(guó)甲卷·34(2))如圖，邊長(zhǎng)為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點(diǎn)。在截面所在的平面，一光線自M點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離。123456設(shè)光線在AB面的折射角為θ，則有sin60°＝nsinθ，由題知，光線經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，1234564.(2023·江蘇省鹽城中學(xué)開學(xué)考)如圖所示，橫截面為直角梯形的透明體ABDE折射率為

∠BAE和∠AED均為90°，AE邊界上的O點(diǎn)與A點(diǎn)距離為a，一束激光從O點(diǎn)與AE成45°的夾角射入透明體，能傳播到AB邊界，已知真空中光速為c，求：(1)光由O點(diǎn)傳播到AB邊界的時(shí)間t；

123456123456(2)光經(jīng)AB邊界反射后，射到BD邊界能發(fā)生全反射，∠BDE的最大值α。123456答案75°當(dāng)光經(jīng)AB邊界反射后射到BD邊界恰能發(fā)生全反射時(shí)，∠BDE有最大值，設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由幾何關(guān)系有α＝θ2＋(90°－C)，解得α＝75°。5.(2023·江蘇南京市漢開書院階段檢測(cè))有一截面為正方形的物體ABCD靜止浮在水面上，剛好有一半在水下，正方形邊長(zhǎng)l＝1.2m,AB側(cè)前方s1＝0.8m的水面處有一障礙物。一潛水員從障礙物前方s2＝3.0m的水面處豎直下潛到深度為h1的P處時(shí)，看到A點(diǎn)剛好被障礙物擋住。已知水的折射率(1)深度h1；123456答案4m123456根據(jù)題意，設(shè)過(guò)P點(diǎn)光線恰好被障礙物擋住時(shí)，入射角、折射角分別為α、β，畫出光路圖如圖所示聯(lián)立解得h1＝4m(2)在P點(diǎn)下方h2處的Q點(diǎn)有一點(diǎn)光源，其發(fā)出的光恰好不能從CD右側(cè)水面射出，則h2為多少？123456答案1.02m123456根據(jù)題意可知，Q點(diǎn)光源和C點(diǎn)連線延長(zhǎng)后相交于水面，它與豎直方向的法線夾角恰好為臨界角C臨，聯(lián)立解得h2≈1.02m。6.(2024·江蘇南通市期末)一玻璃工件的上半部是圓錐，∠ACB＝120°，下半部是半徑為R的半球體，O為球心，其截面如圖所示。一束單色光以45°的入射角射向截面的AC邊后，垂直于AB射向球面，入射角也為45°，已知真空中光速為c，求：(1)玻璃的折射率n；123456123456由題意，作出光路圖如圖。設(shè)折射角為θ，由幾何關(guān)系可知∠ACB＝180°－2θ(2)光在工件下部半球體內(nèi)傳播的時(shí)間t。123456123456可得C＝45°則光線在球面上恰好發(fā)生兩次全反射，由幾何知識(shí)可得光在半球體內(nèi)傳播的路程s＝4Rcos45°返回第十四章光第2課時(shí)光的干涉、衍射和偏振目標(biāo)要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件。3.知道發(fā)生明顯衍射的條件。內(nèi)容索引考點(diǎn)一

光的干涉現(xiàn)象考點(diǎn)二

光的衍射和偏振現(xiàn)象考點(diǎn)三

幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用課時(shí)精練><考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象1.光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)

條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)

條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。(2)條件：兩束光的頻率

、相位差恒定。亮暗相同2.雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋。(1)條紋間距：Δx＝

對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大。(2)明、暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。3.薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，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(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)明、暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長(zhǎng)為λ。在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。在Q處，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度。例1

(2023·江蘇卷·6)用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的√例2

(2023·江蘇南通市崇川區(qū)等5地聯(lián)考)如圖甲所示，將一塊平板玻璃a放置在另一玻璃板b上，在一端夾入兩張紙片，當(dāng)單色光從上方入射后，從上往下可以觀察到如圖乙所示的干涉條紋。則A.任意相鄰的亮條紋中心位置下方的空氣

膜厚度差相等B.彎曲條紋對(duì)應(yīng)位置的空氣膜厚度不相等C.若抽去一張紙片，條紋變密D.干涉條紋是由a、b上表面反射的光疊加產(chǎn)生的√光在空氣膜中的光程差為Δx＝2d即光程差為空氣膜厚度的2倍，當(dāng)光程差Δx＝nλ(n＝1,2…)時(shí)此處為亮條紋，當(dāng)光程差為Δx＝(n＋

)λ(n＝0,1,2…)時(shí)此處為暗條紋，所以任意相鄰的亮條紋中心位置下方的空氣膜厚度差相等，選項(xiàng)A正確；根據(jù)A的分析可知，彎曲條紋中心位置下方的空氣膜厚度相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)光程差Δx＝nλ(n＝1,2…)時(shí)此處為亮條紋，則相鄰亮條紋之間的空氣膜的厚度差為

，顯然抽去一張紙后空氣膜的傾角變小，故相鄰亮條紋之間的距離變大，干涉條紋變稀疏了，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加產(chǎn)生的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。例3

(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是√薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，當(dāng)入射光為復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋。由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。返回光的衍射和偏振現(xiàn)象><考點(diǎn)二1.光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸足夠

的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。2.光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿

振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都

。(2)偏振光：在

于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)

的方向振動(dòng)的光。一切方向小相同垂直特定(3)偏振光的形成①讓自然光通過(guò)

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

，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。(5)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種

波。偏振片折射橫1.陽(yáng)光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。(

)2.泊松亮斑是光的衍射形成的。(

)3.光遇到障礙物時(shí)都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。(

)4.自然光是偏振光。(

)×√√×例4

如圖甲所示，等腰△ABC為一棱鏡的橫截面，AB＝AC；一平行于BC邊的細(xì)光束從AB邊射入棱鏡，在BC邊經(jīng)過(guò)一次反射后從AC邊射出，出射光分成了不同顏色的Ⅰ、Ⅱ兩束光。圖乙是這兩束光分別通過(guò)相同的雙縫和單縫裝置后形成的圖樣，下列說(shuō)法正確的是A.Ⅰ光的波長(zhǎng)比Ⅱ光的短B.Ⅰ光在棱鏡中的傳播速度比Ⅱ光的小C.圖乙中a是Ⅱ光的干涉圖樣D.圖乙中c是Ⅰ光的衍射圖樣√由折射定律可得，Ⅱ光的折射角小，折射率大，所以Ⅱ光的頻率大，波長(zhǎng)短，故A錯(cuò)誤；由n＝

得，Ⅰ光在棱鏡中的傳播速度比Ⅱ光的大，故B錯(cuò)誤；其他條件相同時(shí)，干涉條紋間距與波長(zhǎng)成正比，Ⅱ光的波長(zhǎng)短，故題圖乙中a是Ⅰ光的干涉圖樣，故C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射圖樣中央亮條紋寬度越寬，故題圖乙中c是Ⅰ光的衍射圖樣，故D正確。單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)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亮(暗)條紋間距不等各相鄰亮(暗)條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都有明暗相間的條紋，干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；從本質(zhì)上看都屬于光波的疊加，干涉是從雙縫通過(guò)兩列頻率相同的光波在屏上疊加形成的，衍射是由來(lái)自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的例5

(2023·江蘇南通市模擬)如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，卻看不到光亮，則A.電燈S發(fā)出的光是偏振光B.偏振片A起檢偏器的作用C.以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)45°，在P處看到光亮D.將B沿SP向A平移至某位置時(shí)，在P處看到光亮√電燈S發(fā)出的光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，屬于自然光，故A錯(cuò)誤；自然光先經(jīng)過(guò)偏振片A形成偏振光，當(dāng)偏振片B的透振方向與A的透振方向不垂直時(shí)，才能從P點(diǎn)看到光亮，所以A是起偏器，B是檢偏器，故B錯(cuò)誤；由于此時(shí)人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，說(shuō)明A、B透振方向垂直，以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)45°，則透過(guò)A的偏振光的振動(dòng)方向?qū)⒋嬖谄叫杏贐透振方向的分量，此時(shí)將有部分光可以透過(guò)B，在P處可以看到光亮，故C正確；無(wú)論將B沿SP向A平移至何位置，透過(guò)A的偏振光的振動(dòng)方向始終與B的透振方向垂直，在P處始終看不到光亮，故D錯(cuò)誤。返回幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用><考點(diǎn)三1.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由v＝λf知，當(dāng)f改變時(shí)，波長(zhǎng)改變，光速改變。2.同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，由n＝

知，n越大，傳播速度越小。3.光的頻率、折射率、波速、波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率f低→高同一介質(zhì)中折射率n小→大同一介質(zhì)中速度v大→小波長(zhǎng)λ大→小臨界角大→小通過(guò)棱鏡的偏折角小→大例6

(2023·江蘇省期初學(xué)情調(diào)研改編)如圖所示為一束太陽(yáng)光射到截面為六邊形的冰晶上時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說(shuō)法不正確的是A.在冰晶中，a光的傳播速度較大B.通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較小D.用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，a光的中央亮條紋更寬√由于a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，根據(jù)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中央亮條紋越寬，故a光中央亮條紋更寬，故D正確。返回課時(shí)精練1.(2023·江蘇南通市如皋市模擬)透過(guò)偏振片觀察手機(jī)屏幕上的字。隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)，畫面出現(xiàn)明、暗交替的變化，則A.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是偏振光，光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直B.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是偏振光，光的振動(dòng)方向與傳播方向平行C.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是自然光，光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直D.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是自然光，光的振動(dòng)方向與傳播方向平行√12345678910111213隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)，畫面出現(xiàn)明、暗交替的變化，說(shuō)明從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是偏振光，偏振光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。123456789101112132.(2024·江蘇省百師聯(lián)盟摸底聯(lián)考)下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是A.荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠將光線會(huì)聚B.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫間距變小，則相鄰亮條紋間距變大C.肥皂泡在陽(yáng)光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象D.觀看立體電影時(shí)需配戴特制眼鏡利用了光的干涉現(xiàn)象√1234567891011121312345678910111213荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于光線發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰亮條紋間距Δx＝

若雙縫間距d變小，則相鄰亮條紋間距Δx變大，故B正確；肥皂泡表面可以看到彩色條紋，是因?yàn)榉试砼莸那昂蟊砻娣瓷浠貋?lái)的兩列光發(fā)生干涉，故C錯(cuò)誤；觀看立體電影時(shí)需配戴特制眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。3.(2024·江蘇省聯(lián)考)甲、乙、丙三列水波的波長(zhǎng)分別為λ甲、λ乙、λ丙，先后通過(guò)同一狹縫得到的圖像如圖，則A.λ甲＝λ乙＝λ丙 B.λ甲<λ乙<λ丙C.λ甲>λ乙>λ丙 D.λ甲>λ乙＝λ丙√12345678910111213根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件，障礙物、孔的尺寸與波長(zhǎng)相比差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)能發(fā)生明顯的衍射，不同水波通過(guò)相同狹縫，題圖甲衍射最為明顯、題圖丙最不明顯，故波長(zhǎng)關(guān)系為λ甲>λ乙>λ丙，故選C。4.(2023·江蘇蘇州市三模)自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉條紋，而窗戶玻璃的前后表面反射光則不能形成干涉條紋，這是由于經(jīng)窗戶玻璃前后表面反射的同種色光疊加時(shí)A.頻率差不恒定 B.波長(zhǎng)差不恒定C.相位差不恒定 D.光速差不恒定√12345678910111213形成穩(wěn)定干涉條紋的條件是頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同，依題意經(jīng)玻璃窗的前后表面反射的同種色光疊加時(shí)頻率不變且振動(dòng)方向相同，所以不能形成干涉條紋的原因是相位差不恒定。故選C。5.(2023·江蘇泰州市調(diào)研)用光傳感器能直觀地演示雙縫干涉，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，某次實(shí)驗(yàn)的雙縫間距d＝0.6mm，調(diào)整雙縫到光傳感器的距離L＝0.3m，在計(jì)算機(jī)中得到圖乙所示光強(qiáng)變化的圖樣，可以推斷該實(shí)驗(yàn)所用單色光波長(zhǎng)為A.200nm B.400nmC.600nm D.800nm√123456789101112136.如圖所示，某種光盤利用“凹槽”“平面”記錄信息，激光照射到“凹槽”會(huì)產(chǎn)生極小反射光強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是A.“凹槽”產(chǎn)生極小光強(qiáng)是由于衍射現(xiàn)象形成B.激光在透明介質(zhì)中的傳播速度與“平面”反射

光的傳播速度相同C.激光在透明介質(zhì)中的波長(zhǎng)可能為“凹槽”深度

的3倍D.“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同√12345678910111213“凹槽”產(chǎn)生極小光強(qiáng)是由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，是由于干涉現(xiàn)象形成，故A錯(cuò)誤；透明介質(zhì)中激光的傳播速度小于真空中光速，故激光在透明介質(zhì)中的傳播速度與“平面”反射光的傳播速度不相同，故B錯(cuò)誤；由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，考慮到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍應(yīng)為激光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故C錯(cuò)誤；“凹槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光，頻率相同，故D正確。123456789101112137.(2023·江蘇南京市六校聯(lián)合體調(diào)研)如圖所示，由兩種單色光組成的復(fù)色光，通過(guò)足夠大的長(zhǎng)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(shí)，a光的臨界角較大√12345678910111213b光折射率較小，則頻率更低，波長(zhǎng)更長(zhǎng)，相同條件下，

b光比a光衍射明顯，故B錯(cuò)誤；兩束光頻率不同，不可以發(fā)生干涉，故C錯(cuò)誤；123456789101112138.(2023·江蘇省11月仿真模擬)如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理圖，單縫S0、雙縫中點(diǎn)O、屏上的P0點(diǎn)位于雙縫S1和S2的中垂線上，入射光波長(zhǎng)為600nm，屏上P0和P處為兩條相鄰的亮條紋。下列說(shuō)法正確的是A.雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為300nmB.減小雙縫S1和S2之間的距離，條紋間距將隨之減小C.若換成波長(zhǎng)為400nm的入射光，則P點(diǎn)處將形成暗

條紋D.遮住S1，則屏上不能形成明暗相間的條紋√12345678910111213P0和P處為兩條相鄰的亮條紋，則雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為600nm，A錯(cuò)誤；根據(jù)Δx＝

可知減小雙縫S1和S2之間的距離，條紋間距將隨之增大，B錯(cuò)誤；若換成波長(zhǎng)為400nm的入射光，則雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為半波長(zhǎng)的3倍，P點(diǎn)處將形成暗條紋，C正確；遮住S1會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，能在屏上形成明暗相間的條紋，D錯(cuò)誤。123456789101112139.如圖所示是一豎立的肥皂薄膜的截面，一束單色平行光射向薄膜，在薄膜上產(chǎn)生干涉條紋，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.干涉條紋的產(chǎn)生是光在薄膜前后兩表面反射形成的

兩列光波疊加的結(jié)果B.觀察干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，薄膜上的

干涉條紋是水平的C.觀察干涉條紋時(shí)，薄膜上的干涉條紋是水平的，若薄膜在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)

過(guò)90度角，則條紋將變成豎直的D.用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比用黃光照射時(shí)小12345678910111213√12345678910111213由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形狀，干涉條紋是光在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果，故A正確；觀察干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)薄膜，由于重力的作用，薄膜仍然呈現(xiàn)如圖所示的形狀，且薄膜干涉是等厚干涉，同一條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同，故條紋是水平的，B正確，C錯(cuò)誤；12345678910111213其他條件相同時(shí)，干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，由于黃光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，故用黃光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距較大，用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距較小，故D正確。10.(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是√1234567891011121311.彩虹是雨后太陽(yáng)光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開水滴時(shí)再次折射形成的。如圖所示，一束太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，一條是紅光，另一條是紫光。則下列說(shuō)法正確的是A.a光是紅光，b光是紫光B.若用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，

a光條紋間距小于b光條紋間距C.若遇到相同的障礙物，a光比b光更容易發(fā)生明顯衍射D.在水滴中傳播時(shí)，a光的速度大于b光的速度√12345678910111213太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴時(shí)，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根據(jù)折射定律，可知na>nb，折射率大則頻率高，則a光是紫光，b光是紅光，A錯(cuò)誤；12345678910111213由A可知λa<λb，根據(jù)Δx＝

可知，用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光條紋間距小于b光條紋間距，遇到相同的障礙物，b光比a光更容易發(fā)生明顯衍射，B正確，C錯(cuò)誤；由n＝

得va<vb，D錯(cuò)誤。12.(2023·江蘇省模擬)利用薄膜干涉原理可以測(cè)量金屬絲直徑，將矩形平行玻璃板AB放在水平標(biāo)準(zhǔn)工件上面，右側(cè)墊有粗細(xì)均勻的金屬絲構(gòu)成楔形空氣膜，用波長(zhǎng)為λ的光，垂直標(biāo)準(zhǔn)工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行條紋，測(cè)出相鄰兩條紋中心間距離為Δx，金屬絲與標(biāo)準(zhǔn)工件的接觸點(diǎn)D到楔形頂端C點(diǎn)距離為L(zhǎng)，如圖所示，以下說(shuō)法正確的是A.條紋方向平行于CDB.金屬絲的直徑為C.當(dāng)金屬絲向右移動(dòng)少許時(shí)，條紋寬度變小D.在同一位置換用更粗的金屬絲時(shí)，條紋寬度變小√12345678910111213根據(jù)薄膜干涉原理，干涉條紋平行等寬，方向應(yīng)垂直于CD方向，故A錯(cuò)誤；12345678910111213當(dāng)金屬絲向右移動(dòng)少許時(shí)，即L增大，則Δx增大，條紋寬度增大，故C錯(cuò)誤；在同一位置換用更粗的金屬絲時(shí)，L不變，d增大，則Δx減小，條紋寬度變小，故D正確。123456789101112131234567891011121313.(2023·山東卷·5)如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測(cè)柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會(huì)形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動(dòng)C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動(dòng)√由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，G增長(zhǎng)的高度大于C增長(zhǎng)的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣層向劈尖移動(dòng)，則條紋向左移動(dòng)。故選A。12345678910111213返回第十四章光第3課時(shí)實(shí)驗(yàn)十七：測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)十八：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)目標(biāo)要求1.掌握測(cè)量折射率的原理及方法。2.掌握由Δx＝

λ測(cè)量光的波長(zhǎng)的原理，并會(huì)測(cè)單色光波長(zhǎng)。3.觀察單色光的雙縫干涉圖樣，掌握測(cè)量頭測(cè)量條紋間距的方法。內(nèi)容索引考點(diǎn)一

實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率考點(diǎn)二

實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)課時(shí)精練><考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率1.實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，當(dāng)光線AO以一定的入射角θ1穿過(guò)一塊兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線OO′，求出折射角θ2，再根據(jù)n＝______或n＝______計(jì)算出玻璃的折射率。2.實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、直尺(刻度尺)、鉛筆。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上。(2)在白紙上畫一條直線aa′，并取aa′上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O點(diǎn)的法線MM′。(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩個(gè)大頭針。(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長(zhǎng)邊與直線aa′對(duì)齊，并畫出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb′。(5)眼睛在bb′的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1被P2擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住

，再插上P4，使P4擋住

。(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點(diǎn)O′，連接O、O′得到線段OO′。P1、P2的像P1、P2的像和P3(7)用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。(8)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)。4.數(shù)據(jù)分析(1)計(jì)算法用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角時(shí)的n＝______，并取平均值。

(2)圖像法改變?nèi)肷浣铅?，測(cè)出對(duì)應(yīng)的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2的圖像，由n＝

可知圖像應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖所示，其

為折射率。斜率5.誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)源于入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性以及入射角和折射角的測(cè)量造成的偶然誤差。6.注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O之間、P3與O′之間距離要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。(3)操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，也不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。(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(cè)量誤差較大。例1

某小組做測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規(guī)、筆、白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度_____。A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些AD為了使作圖誤差更小，應(yīng)選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚，A正確；根據(jù)折射定律可知，如果兩個(gè)光學(xué)面不平行，不影響入射角與折射角的值，所以對(duì)折射率的測(cè)定結(jié)果不產(chǎn)生影響，B錯(cuò)誤；為了準(zhǔn)確測(cè)量光路圖，應(yīng)選用較細(xì)的大頭針來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，若選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)，容易出現(xiàn)觀察誤差，從而造成測(cè)量誤差，C錯(cuò)誤；插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些，引起的角度誤差會(huì)減小，D正確。(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的針孔如圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是_____。D由題圖可知，選用的玻璃磚兩光學(xué)表面平行，則入射光線應(yīng)與出射光線平行，B、C錯(cuò)誤；又光線在玻璃磚中與法線的夾角應(yīng)小于光線在空氣中與法線的夾角，A錯(cuò)誤，D正確。(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過(guò)A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖甲所示，則玻璃的折射率n＝______。(用圖中線段的字母表示)(4)在用插針?lè)y(cè)量玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置(圖中陰影)的關(guān)系分別如圖乙中①、②所示，其中甲同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖。則甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比______(選填“偏大”“偏小”或“不變”)；乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比______(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。偏小不變?nèi)鐖D，甲同學(xué)在測(cè)定折射率時(shí)，作出的折射光線如圖中虛線所示，實(shí)線表示實(shí)際光線，可見測(cè)量的折射角偏大，則由折射定律n＝

可知，測(cè)量的折射率n比真實(shí)值偏小。用題圖②測(cè)折射率時(shí)，只要操作正確，折射率的測(cè)量值與玻璃磚形狀無(wú)關(guān)，故乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不變。例2

某實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)定一段圓柱形玻璃磚的折射率，其操作步驟如下：a.將白紙固定在水平桌面上，將圓柱形玻璃磚豎直放在白紙上，用鉛筆準(zhǔn)確描出玻璃磚底面圓的輪廓。b.將底面圓圓周平分為60等份，并標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)字，如圖甲所示，再將玻璃磚豎直放回圖甲中的底面圓輪廓上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。c.用激光筆發(fā)出細(xì)束激光，沿平行于圓直徑OO′的方向入射，分別準(zhǔn)確記錄入射點(diǎn)P和出射點(diǎn)Q在圓周上對(duì)應(yīng)的讀數(shù)N1、N2。d.改變?nèi)肷潼c(diǎn)位置，重復(fù)步驟c。(1)根據(jù)圓周上的讀數(shù)N1、N2可得，入射角i＝______，折射角γ＝_____________。(以弧度制表示)(2)若經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，作出sini－sinγ的圖像如圖乙所示，則玻璃磚的折射率為n＝______(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。1.50(3)在本實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中，若入射光線發(fā)生了如圖甲中虛線AB所示的偏離，則折射率的測(cè)量值將_____(選填“偏大”或“偏小”)。偏小若入射光線發(fā)生如題圖甲中虛線AB所示的偏離，則折射角的測(cè)量值偏大，折射率的測(cè)量值偏小。返回實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)><考點(diǎn)二1.實(shí)驗(yàn)原理單色光通過(guò)單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中單色光波長(zhǎng)λ與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx之間滿足λ＝_____。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣①將光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如圖所示。②接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光。③調(diào)節(jié)各器件的高度和角度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達(dá)光屏。④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點(diǎn)位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫

，二者間距約為5～10cm。⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。平行(2)測(cè)量單色光的波長(zhǎng)①安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。②使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮條紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至第n條亮條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)an。③用刻度尺測(cè)量雙縫與光屏間距離l(d是已知的)。④改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離l，重復(fù)測(cè)量。3.數(shù)據(jù)分析(1)條紋間距Δx＝_______。(2)波長(zhǎng)λ＝(3)計(jì)算多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值。4.誤差分析(1)誤差來(lái)源由于光波的波長(zhǎng)很短，雙縫到光屏的距離l和條紋間距Δx的測(cè)量是否準(zhǔn)確對(duì)波長(zhǎng)的測(cè)量影響很大，是本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源。(2)減小誤差的方法①l的測(cè)量：使用毫米刻度尺測(cè)量，可多測(cè)幾次求平均值。②Δx的測(cè)量：使用測(cè)量頭測(cè)量，測(cè)出n條亮條紋間的距離a，則Δx＝同樣可以多測(cè)幾次求平均值，進(jìn)一步減小實(shí)驗(yàn)誤差。5.注意事項(xiàng)(1)安裝時(shí)，注意使光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)。(2)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。(3)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測(cè)量頭與遮光筒不共軸；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫不平行。例3

利用圖示裝置測(cè)量某種單色光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。(1)實(shí)驗(yàn)前打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度和角度，使它發(fā)出的光束沿著遮光筒的軸線把屏照亮；然后光具座上先放置b______和c______，再放置a_______，就可以觀察到單色光的雙縫干涉圖樣。(均選填“雙縫”“單縫”或“濾光片”)單縫雙縫濾光片觀察單色光的雙縫干涉圖樣實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)濾光片獲得單色光，通過(guò)單縫獲得線光源，通過(guò)雙縫獲得相干光，故光具座上先放置b單縫和c雙縫，再放置a濾光片，就可以觀察到單色光的雙縫干涉圖樣。(2)如圖所示，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)目鏡中干涉條紋與分劃板中心刻線始終有一定的角度，下列哪個(gè)操作可以使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行_____。A.僅撥動(dòng)撥桿B.僅旋轉(zhuǎn)單縫C.僅前后移動(dòng)凸透鏡D.僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的測(cè)量頭D若要使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行，則僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的測(cè)量頭即可，故選D。(3)實(shí)驗(yàn)中已知雙縫間的距離d＝0.4mm，雙縫到光屏的距離L＝1.6m，某種單色光照射雙縫時(shí)，用測(cè)量頭測(cè)量條紋間的寬度：先將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對(duì)齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示為_______________________mm；然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示為_________________________mm，則這種單色光的波長(zhǎng)為__________m(最后一空結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。2.332(2.331、2.333均可)15.325(15.324、15.326均可)6.5×10－7由題圖甲可知示數(shù)為2mm＋0.332mm＝2.332mm(2.331、2.333均可)由題圖乙可知示數(shù)為15mm＋0.325mm＝15.325mm(15.324、15.326均可)(4)上述實(shí)驗(yàn)中，若僅將紅色濾光片更換為藍(lán)色濾光片，則相鄰亮條紋中心間距______(選填“增大”“減小”或“不變”)。減小例4

洛埃德在1834年提出了一種更簡(jiǎn)單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過(guò)平面鏡成的像是S′。(1)通過(guò)洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個(gè)縫，_____相當(dāng)于另一個(gè)“縫”。S′如果S被視為其中的一個(gè)縫，S′相當(dāng)于另一個(gè)“縫”。(2)實(shí)驗(yàn)中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15mm，單縫到光屏的距離D＝1.2m，觀測(cè)到第3條亮條紋中心到第12條亮條紋中心的間距為22.78mm，則該單色光的波長(zhǎng)λ＝________m。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)6×10－7(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離____。A.將平面鏡稍向上移動(dòng)一些B.將平面鏡稍向右移動(dòng)一些C.將光屏稍向右移動(dòng)一些D.將光源由紅色光改為綠色光AC根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝

可知，僅增大D、僅減小d或僅增大波長(zhǎng)λ都能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離，所以A、C正確。返回課時(shí)精練1.(2023·江蘇南京市、鹽城市一模)小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里用插針?lè)y(cè)平行玻璃磚折射率，已確定好入射方向AO，插了兩枚大頭針P1和P2，如圖所示(①②③是三條直線)。在以后的操作說(shuō)法中你認(rèn)為正確的是A.在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4可

能插在①線上B.在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4可

能插在③線上C.若保持O點(diǎn)不動(dòng)，減小入射角，在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另外兩枚大頭針P3

和P4可能插在①線上D.若保持O點(diǎn)不動(dòng)，增大入射角，在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，看不清P1和P2的像，

這可能是光在bb′界面發(fā)生全反射√1234567光線通過(guò)平行玻璃磚后，根據(jù)折射定律得知，出射光線與入射光線平行，故在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3和P4不可能插在①線上，故A錯(cuò)誤；由折射定律得知，光線通過(guò)平行玻璃磚后光線向一側(cè)發(fā)生側(cè)移，因?yàn)楣饩€在上表面折射時(shí)，折射角小于入射角，則出射光線向②一側(cè)偏移，另兩枚大頭針P3和P4不可能插在③線上，故B錯(cuò)誤；1234567若保持O點(diǎn)不動(dòng)，減小入射角，出射光線折射角也減小，另外兩枚大頭針P3和P4可能插在①線上，故C正確；若保持O點(diǎn)不動(dòng)，增大入射角，反射光增強(qiáng)，折射光減弱，在bb′側(cè)調(diào)整觀察視線，看不清P1和P2的像，根據(jù)光路可逆性原理得知，光線不可能在bb′界面發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤。12345672.(2023·江蘇南京市金陵中學(xué)模擬)利用圖示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象并測(cè)量光的波長(zhǎng)，下列說(shuō)法中正確的是A.測(cè)量過(guò)程中誤將6個(gè)條紋間距數(shù)

成5個(gè)，波長(zhǎng)測(cè)量值偏大B.將屏向右移動(dòng)，其他不動(dòng)，則干

涉條紋間距變小C.將雙縫換為間距更大的雙縫后，干涉條紋間距變寬D.用激光替代普通光源直接照射到雙縫上，觀察不到干涉條紋123456√712345671234567123456因激光的相干性高，用激光替代普通光源直接照射到雙縫上，可以觀察到干涉條紋，故D錯(cuò)誤。73.(2023·江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué)期末)在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)按照題目要求回答下列問(wèn)題：(1)圖中甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是_____(填“甲”或“乙”)。123456甲題圖甲中的條紋間距和亮度相同，是干涉圖樣，題圖乙中的條紋中央亮條紋最寬，是衍射圖樣；7(2)已知該裝置中雙縫間距d＝0.50mm，雙縫到光屏的距離l＝0.50m，在光屏上得到的干涉圖樣如圖(a)所示，分劃板中心刻線在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(b)所示，則其示數(shù)為_______mm；123456111.15在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(c)所示。由以上所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長(zhǎng)為__________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。6.1×10－77由題圖(b)可知，游標(biāo)卡尺是20分度的，其精確度為0.05mm，由游標(biāo)卡尺可讀出，主尺讀數(shù)為111mm，可動(dòng)部分第三個(gè)刻度線與主尺某刻度線對(duì)齊，所以A位123456置的示數(shù)為111mm＋3×0.05mm＝111.15mm由題圖(c)可知，B位置的示數(shù)為115.45mm，所以題圖(a)中A、B之間的距離為x＝(115.45－111.15)mm＝4.3