高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分 20页

考点一 光的折射和全反射 1．[2015·新课标全国Ⅱ，34(1)，5 分](难度★★★)(多选)如图，一束光沿半径方 向射向 一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出 a、 b 两束光线．则( ) A．在玻璃中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度 B．在真空中，a 光的波长小于 b 光的波长 C．玻璃砖对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线 a 首先消失 E．分别用 a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间 距大于 b 光的干涉条纹间距 解析 由题图可知,a 光的折射角大于 b 光的折射角，根据折射定律可以判断 出玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，故 C 错误；根据 n＝c v 可知，在玻璃中,a 光的传播速度小于 b 光的传播速度，故 A 正确；a 光的频率大于 b 光的频率,根据λ＝ c ν 可知，在真空中 a 光的波长 小于 b 光的波长，故 B 正 确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为 a 光的折射率大， 则折射 光线 a 首先消失,故 D 正确；a 光的波长小于 b 光的波长，分别用 a、b 光在 同一个 双缝干涉实验装置上做实验,a 光的干涉条纹间距小于 b 光的干涉条 纹间距，故 E 错误． 答案 ABD 2．(2015·安徽理综，18，6 分)(难度★★★)如图所示，一束单色光从空气入射到 棱镜的 AB 面上，经 AB 和 AC 两个面折射后从 AC 面进入空气．当出射角 i′ 和入射角 i 相等时，出 射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角 为α，则计算棱镜对该色光的折射率 表达式为( ) A. sinα＋θ 2 sinα 2 B. sinα＋θ 2 sinθ 2 C. sin θ sin（θ－α 2 ） D. sin α sin （α－θ 2 ） 解析 由题图可知,a 光的折射角大于 b 光的折射角，根据折射定律可以判断 出玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，故 C 错误；根据 n＝c v 可知，在玻璃中,a 光的传播速度小于 b 光的传播速度，故 A 正确；a 光的频率大于 b 光的频率,根据λ＝ c ν 可知，在真空中 a 光的波长 小于 b 光的波长，故 B 正 确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为 a 光的折射率大， 则折射 光线 a 首先消失,故 D 正确；a 光的波长小于 b 光的波长，分别用 a、b 光在 同一个 双缝干涉实验装置上做实验,a 光的干涉条纹间距小于 b 光的干涉条 纹间距，故 E 错误． 答案 A 3．(2015·福建理综，13，6 分)(难度★★)如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为 两束单 色光 a、b,波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光 a、b 的折射率分别为 na、nb，则( ) A．λa＜λb，na＞nb B．λa＞λb，na＜nb C．λa＜λb，na＜nb D．λa＞λb，na＞nb 解析 由题图知，三棱镜对 b 光的折射率较大，所以 na＜nb.又因为光的频率 越大，介质对 光的折射率就越大，故 b 光的频率大于 a 光的频率，又根据 c ＝λν，所以 b 光的波长小于 a 光的波长，即λa＞λb，所以 B 正确，A、C、D 错误． 答案 B 4．(2015·天津理综,2，6 分)(难度★★)中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐 人张志 和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”．从物理学角度 看，虹是太阳光经过雨 滴的两次折射和一次反射形成的．右图是彩虹成因的简化示意图，其中 a、b 是两种不同频率的 单色光，则两光( ) A．在同种玻璃中传播，a 光的传播速度一定大于 b 光 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大 C．分别照射同一光电管，若 b 光能引起光电效应，a 光也一定能 D．以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时，一定是 a 光 解析 由题图可知，a 光的折射率大于 b 光的折射率，即 na＞nb，有 fa＞fb， B 错误，C 正 确；由 v＝c n 知 a 光在玻璃中的传播速度小于 b 光，A 错误；由 sin C＝1 n 知 a 光的全反射临界角 小于 b 光，D 错误． 答案 C 5．(2015·四川理综，3，6 分)(难度★★)直线 P1P2 过均匀玻璃球球心 O，细光束 a、 b 平行且 关于 P1P2 对称，由空气射入玻璃球的光路如图．a、b 光相比( ) A．玻璃对 a 光的折射率较大 B．玻璃对 a 光的临界角较小 C．b 光在玻璃中的传播速度较小 D．b 光在玻璃中的传播时间较短 解析 由图可知，b 折射程度较大，故玻璃对 b 的折射率较大，A 错误；由 sin C＝1 n 知 b 的临界角较小,B 错误；由 v＝c n 知，b 在玻璃中的传播速度较小， C 正确；由 t＝s v 知,b 在玻璃 中传播距离大且传播速度小，故 b 在玻璃中的传 播时间较长，D 错误． 答案 C 6．(2014·北京理综，20，6 分)(难度★★)以往，已知材料的折射率都为正值(n＞ 0)．现已 有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n＜0)， 称为负折射率材料．位 于空气中的这类材料,入射角 i 与折射角 r 依然满足sin i sin r ＝n，但是折射线与入射线位于法线的 同一侧(此时折射角取负值)．现空气中 有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其 上表面射入，下表面射 出．若该材料对此电磁波的折射率 n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料 的传播路径的示意图是( ) 解析 折射线与入射线应位于法线的同一侧，故选项 A、D 错误．因为材料 折射率 n＝－ 1,在电磁波由空气进入介质的入射点，sin α＝－sin (－β)，得 α＝β，则 C 项错；故正确 选项为 B. 答案 B 7．[2014·重庆理综，11(1)，6 分](难度★★★)打磨某剖面如图所示的宝石时，必 须将 OP、 OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2 的范围内，才能使从 MN 边垂直入射的光线,在 OP 边 和 OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光 线第一次射到 OP 边并反射到 OQ 边后射向 MN 边 的情况)，则下列判断正确 的是( ) A．若θ＞θ2，光线一定在 OP 边发生全反射 B．若θ＞θ2，光线会从 OQ 边射出 C．若θ＜θ1，光线会从 OP 边射出 D．若θ＜θ1，光线会在 OP 边发生全反射 解析 作出θ1＜θ＜θ2 时的光路如图所示.由图中几何关系有 i1＝90°－θ， 2θ＋90°－i1＋90°－i2＝180°,即 i1＋i2＝2θ.则有 i2＝3θ－90°.可见θ越大 时 i2 越 大、i1 越大．要使光线在 OP 上发生全反射，应有 i1≥C，即θ≤90° －C；要使光线在 OQ 上 发生全反射，应有 i2≥C，即θ≥30°＋C 3 .可见在 OP 边和 OQ 边都发生全反射时应满足θ1＜ 30°＋C 3 ≤θ≤90°－C＜θ2.故当θ ＞θ2 时一定有θ＞90°－C,光线一定不会在 OP 边上发生 全反射,同时也一 定有θ＞30°＋C 3 ，即光线若能射在 OQ 边上，一定会发生全反射，故 A、B 皆错误．当θ＜θ1 时，一定有θ＜90°－C，即光线一定在 OP 边发生全反射， C 错误， D 正确． 答案 D 8．(2014·福建理综，13，6 分)(难度★★)如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃 砖，O 点 为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ) 解析 光束沿玻璃砖半径射向 O 点，在界面处入射角大于临界角时，发生全 反射，小于临 界角时，在空气中的折射角大于入射角，A 正确，C 错误；当 光束由空气射向玻璃砖时，由发 生全反射的条件可知 B 错误；在玻璃中的折 射角应小于入射角，D 错误． 答案 A 9．(2014·四川理综，3，6 分)(难度★★★)如图所示，口径较大、充满水的薄壁 圆柱形 浅玻璃缸底有一发光小球．则( ) A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B．小球所发的光能从水面任何区域射出 C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 解析 设发光小球在 P 点,如图甲,当发光小球不在缸底中心 O 时，仍有光线 从侧面射出, 所以 A 错误；光从水面射入空气时,当入射角大于临界角时，会 发生全反射现象，如图乙， 只有在入射角θ小于临界角 C 的范围内光才能从 水面射出，B 错误；光从一种介质进入另一 种介质时，频率保持不变，C 错 误；光在水中的传播速度 v＝c n ，光在空气中的传播速度近似等 于真空中的传 播速度 c，所以 D 正确． 答案 D 10．(2013·福建理综,14，6 分)(难度★★)一束由红、紫两色光组成的复色光，从 空气斜 射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分 离成两束单色光的是 ( ) 解析 本题考查光的折射，意在考查考生对折射率以及折射定律的理解．红 光和紫光的 折射率不同，红光的折射率较小,对比各选项中的图象可知选 B. 答案 B 11．(2013·浙江理综,16，6 分)(难度★★)与通常观察到的月全食不同，小虎同学 在 2012 年 12 月 10 日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的.小虎画了月 全食的示意图，并提出 了如下猜想，其中最为合理的是( ) A．地球上有人用红色激光照射月球 B．太阳照射到地球的红光反射到月球 C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 解析 小虎同学观看月全食时看到的整个月亮是暗红的，这是由于太阳光中 的红光经地 球的大气层折射到月球而形成的，则 C 项正确，其他选项错误． 答案 C 12．(2013·天津理综,8，6 分)(难度★★★★)(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面 如图，O 点为圆心，OO′为直径 MN 的垂线，足够大的光屏 PQ 紧靠玻璃砖 右侧且垂直于 MN.由 A、B 两 种单色光组成的一束光沿半径方向射向 O 点， 入射光线与 OO′夹角θ较小时，光屏 NQ 区域出 现两个光斑，逐渐增大θ角， 当θ＝α时，光屏 NQ 区域 A 光的光斑消失,继续增大θ角，当 θ＝β时，光 屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，则( ) A．玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大 B．A 光在玻璃砖中传播速度比 B 光的大 C．α＜θ＜β时，光屏上只有 1 个光斑 D．β＜θ＜π 2 时，光屏上只有 1 个光斑 解析 当θ较小时，屏上 NQ 区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射 程度不同的 结果，当θ＝α时 NQ 区域 A 光消失，说明 A 光发生了全反射，A 光发生全反射的临界角为 α，同理，B 光发生全反射的临界角为β，由于β>α， 由 n＝ 1 sin C 可知，B 光的折射率小，A 项正确；由 v＝c n 可知，B 光在半圆形 玻璃砖中传播速度较大，B 项错误；α<θ<β时,NQ 区域 只有一个光斑，而由 于光的反射，在 NP 区域还有一个光斑，β<θ<π 2 时，两种单色光全部发 生 全反射．在 NQ 区域没有光斑,在 NP 区域有一个由全反射形成的光斑，D 项 正确． 答案 AD 13．[2015·江苏单科,12B(3)](难度★★)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所 示，光线 射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的 P 点．已知光 线的入射角为 30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材 料的折射率 n. 解析 设折射角为γ，由折射定律 n＝ sin i sin γ ，其中 i＝30° 由几何关系知 sin γ＝BP－OA OP ，且 OP＝ （BP－OA）2＋AB2 代入数据解得 n＝ 449 14 (或 n＝1.5) 答案 449 14 (或 n＝1.5) 14．[2015·山东理综，38(2)](难度★★★)半径为 R、介质折射率为 n 的透明圆柱 体，过其 轴线 OO′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以 角 i0 由 O 点入射,折射光线 由上边界的 A 点射出．当光线在 O 点的入射角减 小至某一值时，折射光线在上边界的 B 点 恰好发生全反射．求 A、B 两点间 的距离． 解析 光路如图； 当光线从 A 点射出时，设折射角为 r，由光的折射定律可知：n＝sin i0 sin r ，则 A 点到左 端面的距离为 x1＝ R tan r ；若在 B 点发生全反射时，则 sin C＝1 n ，故 B 点离左端面的距离 x2＝ Rtan C，联立解得 A、B 间的距离为Δx＝x2－x1＝ R( 1 n2－1 － n2－sin2i0 sin i0 ) 答案 R( 1 n2－1 － n2－sin2i0 sin i0 ) 15. [2015·海南单科，16(2)，8 分](难度★★★)一半径为 R 的半圆柱形玻璃砖， 横截面 如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π 3 )．与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)角度、且与 玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经 柱面折射后，有部分光(包括与柱面相 切的入射光)能直接从玻璃砖底面射 出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光 部分的宽度． 解析 光路图如图所示，沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线①射到 MN 上时，根据几 何知识，入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心 O 处发生全反 射，光线①左侧的光线，经球面 折射后，射到 MN 上的角一定大于临界角， 即在 MN 上发生全反射，不能射出，光线①右侧的光 线射到 MN 上的角小于 临界角，可以射出，如图光线③与球面相切，入射角θ1＝90°，折射角 即为γ，从 MN 上垂直射出．根据几何知识，底面透光部分的宽度 OE＝Rsin γ 答案 Rsin γ 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10 分](难度★★★)一厚度为 h 的大平板玻璃水 平放置， 其下表面贴有一半径为 r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半 径为 R 的圆纸片，圆纸片与 圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片 恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光 线(不考虑反射)，求平板玻璃的折 射率． 解析 如图，考虑从圆形发光面边缘的 A 点发出的一条光线，假设它斜射到 玻璃上表面 的 A′点折射，根据折射定律有 nsin θ＝sin α① 式中，n 是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角． 现假设 A′恰好在纸片边缘．由题意，在 A′点刚好发生全反射，故 α＝π 2 ② 设 AA′线段在玻璃上表面的投影长为 L，由几何关系有 sin θ＝ L L2＋h2 ③ 由题意，纸片的半径应为 R＝L＋r④ 联立以上各式得 n＝ 1＋（ h R－r ）2⑤ 答案 1＋（ h R－r ）2 17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9 分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横 截面是 半径为 R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示．玻璃的 折射率为 n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入 射光束在 AB 上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在 O 点左侧与 O 相距 3 2 R 处垂直于 AB 从下方入射，求此光 线从玻璃砖 射出点的位置． 解析 (1)在 O 点左侧，设从 E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射 角恰好等于 全反射的临界角θ，则 OE 区域的入射光线经上表面折射后都能 从玻璃砖射出，如图． 由全反射条件有 sin θ＝1 n ① 由几何关系有 OE＝Rsin θ② 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为 l＝2OE③ 联立①②③式，代入已知数据得 l＝ 2R④ (2)设光线在距 O 点 3 2 R 的 C 点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关 系及①式和 已知条件得 α＝60°＞θ⑤ 光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由 G 点射出，如图． 由反射定律和几何关系得 OG＝OC＝ 3 2 R⑥ 射到 G 点的光有一部分被反射，沿原路返回到达 C 点射出． 答案 (1) 2R (2)见解析 18．[2014·山东理综，38(2)](难度★★★)如图，三角形 ABC 为某透明介质的横 截面，O 为 BC 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自 O 以角 i 入射， 第一次到达 AB 边恰好发生全反 射．已知θ＝15°，BC 边长为 2L，该介质的 折射率为 2.求： (1)入射角 i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为 c，可能用 到：sin 75°＝ 6＋ 2 4 或 tan 15°＝(2－ 3)． 解析 (1)根据全反射规律可知，光线在 AB 面上 P 点的入射角等于临界角 C， 由折射 定律得 sin C＝1 n ① 代入数据得 C＝45°② 设光线在 BC 面上的折射角为 r，由几何关系得 r＝30°③ 由折射定律得 n＝sin i sin r ④ 联立③④式，代入数据得 i＝45°⑤ (2)在△OPB 中，根据正弦定理得 OP sin 75° ＝ L sin 45° ⑥ 设所用时间为 t，光线在介质中的速度为 v，得 OP＝v-t⑦ v＝c n ⑧ 联立⑥⑦⑧式，代入数据得 t＝ 6＋ 2 2c L⑨ 答案 (1)45° (2) 6＋ 2 2c L 19．[2014·江苏单科，12B(3)](难度★★★)Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈 现出闪 亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电 子显微镜下鳞片结构的 示意图见题图．一束光以入射角 i 从 a 点入射，经过折射和反射后从 b 点出射．设鳞片的折射 率为 n，厚度为 d，两片之间空气 层厚度为 h.取光在空气中的速度为 c，求光从 a 到 b 所需的时 间 t. 解析 设光在鳞片中的折射角为 r，折射定律 sin i＝nsin r 在鳞片中传播的路程 l1＝ 2d cos r ，传播速度 v＝c n ，传播时间 t1＝l1 v ，解得 t1＝ 2n2d c n2－sin2 i 同理，在空气中的传播时间 t2＝ 2h ccos i 则 t＝t1＋t2＝ 2n2d c n2－sin2 i ＋ 2h ccos i 答案 2n2d c n2－sin2 i ＋ 2h ccos i 20．[2013·江苏，12B(3)，4 分](难度★★)右图为单反照相机取景器的示意图， ABCDE 为 五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直 AB 射入，分别在 CD 和 EA 上发生反射，且两次反射的 入射角相等，最后光线垂直 BC 射出．若两次反 射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多 少？(计算结果可用三角函数表示) 解析 由题意知，光线经界面 CD 和 EA 两次反射后传播方向改变了 90°， 光线在两界 面上反射时，反射角与入射角的和都为 45°，则对应的入射角α ＝22.5° 则折射率最小值 n＝ 1 sin 22.5° 答案 1 sin 22.5° 21．[2012·新课标全国卷，34(2)，9 分](难度★★★★)一玻璃立方体中心有一点 状光 源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只 经过一次折射不能透出 立方体．已知该玻璃的折射率为 2，求镀膜的面积与 立方体表面积之比的最小值． 解析 光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，则表示光线第一次 到达表面时 需要发生反射，则全反射区域不需要镀膜，非全反射区域需要镀 膜． 考虑从玻璃立方体中心 O 点发出一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面 发生折射，由 折射定律可知 nsin θ＝sin α① 式中，n 为折射率，θ为入射角，α为折射角． 现假设 A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点． 由题意，在 A 点恰好发生全反射，故αA＝π 2 ② 如图所示，设线段 OA 在立方体上表面的投影长为 RA，由几何关系有 sin θA＝ RA R2 A＋（a 2 ）2 ③ 式中 a 为玻璃立方体的边长． 由①②③式，并代入数据得 RA＝ a 2 n2－1 ＝a 2 ④ 由题意，上表面所镀面积最小的不透明薄膜应是半径为 RA 的圆，所求的镀 膜面积 S′与 玻璃立方体的表面积 S 之比为 S′ S ＝6πR2 A 6a2 ⑤ 由④⑤两式得S′ S ＝π 4 答案 π 4 考点二 光的干涉、衍射和偏振 1．[2015·重庆理综，11(1)，6 分](难度★★)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一 次和两 次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照 射到透明玻璃球后，在 水平的白色桌面上会形成 MN 和 PQ 两条彩色光带， 光路如图所示．M、N、P、Q 点的颜色分别 为( ) A．紫、红、红、紫 B．红、紫、红、紫 C．红、紫、紫、红 D．紫、红、紫、红 解析 玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射 定律可知 M 点 为紫色、N 点为红色，P 点为红色，Q 点为紫色，故 A 项正确． 答案 A 2．(2014·天津理综，8，6 分)(难度★★★)(多选)一束由两种频率不同的单色光组 成的复 色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成 a、b 两束，如图所示， 则 a、b 两束光( ) A．垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比 b 光长 B．从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比 b 光的小 C．分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻亮条纹间距小 D．若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动 能 大 解析 由图知 na＞nb，则由 n＝c v 知 va＜vb，故由 t＝d v 知 ta＞tb，A 正确；由 sin C＝1 n 知 Ca＜Cb，故 B 正确；因对同种介质频率越大、波长越短时折射率 越大，故λa＜λb，结合双缝 干涉条纹宽度Δx＝L d λ可知 C 错误；由光电效应 方程 Ekm＝hν－W＝h c λ －W 可知，同一金属 W 相同时，a 光频率高，用 a 光 照射时逸出的光电子最大初动能大，D 错误． 答案 AB 3．(2014·大纲全国，17，6 分)(难度★★)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长 为 589 nm 的光，在距双缝 1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹 中心间距为 0.350 cm， 则双缝的间距为( ) A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m 解析 由Δx＝l d λ可得双缝间距 d＝ l Δx ·λ＝1.00×589×10－9 0.350×10－2 m＝1.68× 10－4 m，选项 C 正确． 答案 C 4. [2014·江苏单科，12B(1)](难度★★)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏 上观察 到题(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题 (乙)图所示．他改变的 实验条件可能是( ) A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 解析 由(甲)和(乙)两图可知改变条件以后条纹变宽，由Δx＝l d λ可知，只有 B 正确． 答案 B 5．(2014·浙江理综，18，6 分)(难度★★★)(多选)关于下列光学现象，说法正确 的是 ( ) A．水中蓝光的传播速度比红光快 B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹 间 距更宽 解析 因为频率 f 蓝>f 红，则 n 蓝>n 红，又因为在水中 v＝c n ，得到 v 蓝λ黄，选 项 A 正确；λ黄>λ蓝，选项 B 错误；增大到屏的距离 l，Δx 增 大，选项 C 正确；增大双缝间距 d，Δx 减小，选项 D 错误． 答案 AC 9．(2011 天津理综，6，6 分)(难度★★★)(多选)甲、乙两单色光分别通过同一双 缝干涉 装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若 Δx 甲＞Δx 乙，则下列说 法正确的是( ) A．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生 B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 解析 Δx＝L d λ，Δx 甲＞Δx 乙，故λ甲＞λ乙，故 B 正确；光都具有偏振现象， 故 A 错 误；由 c＝λf 可知 f 甲＜f 乙，故甲光的光子能量小于乙光的光子能量， 故 C 错误；在同一均匀 介质中，波长大的光传播速度大，故 D 项正确． 答案 BD 10．[2015·江苏单科，12B(2)](难度★★)用 2×106 Hz 的超声波检查胆结石，该 超声波 在结石和胆汁中的波速分别为 2 250 m/s 和 1 500 m/s，则该超声波在 结石中的波长是胆汁中 的________倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(选填“容 易”或“不容易”)发生衍射． 解析 根据λ＝v f ，在传播过程中，频率保持不变，所以λ1 λ2 ＝v1 v2 ＝1.5；根据 波长越长越 容易发生衍射，所以超声波遇到结石时，不容易发生衍射． 答案 1.5 不容易 考点三 实验：测定玻璃的折射率 用双缝干涉测光的波长 1．[2015·北京理综，21(1)](难度★★) “测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸 上放好 玻璃砖，aa′和 bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图 1 所示．在 玻璃砖的一侧插上两枚 大头针 P1 和 P2，用“＋”表示大头针的位置，然后 在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大 头针 P3 和 P4.在插 P3 和 P4 时，应 使________(选填选项前的字母)． 图 1 A．P3 只挡住 P1 的像 B．P4 只挡住 P2 的像 C．P3 同时挡住 P1、P2 的像 解析 在插上大头针 P3 时，应使 P3 挡住 P1、P2 的像；插上大头针 P4 时， 应使 P4 挡住 P3，同 时挡住 P1、P2 的像．所以选项 C 正确． 答案 C 2．[2015·新课标全国Ⅰ，34(1)](难度★★★)在双缝干涉实验中，分别用红色和 绿色的 激光照射同一双缝．在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1 与 绿光的干涉条纹间距Δ x2 相比，Δx1____Δx2(填“＞”、“＝”或“＜”)．若 实验中红光的波长为 630 nm，双缝与 屏幕的距离为 1.00 m，测得第 1 条到第 6 条亮条纹中心间的距离为 10.5 mm，则双缝之间的 距离为________ mm. 解析 双缝干涉条纹间距Δx＝l d λ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹 间距较大，即 Δx1＞Δx2.相邻条纹间距Δx＝10.5 mm 5 ＝2.1 mm＝2.1×10－3 m， 根据Δx＝l d λ可得d＝lλ Δx ＝ 0.3 mm. 答案 0.3 mm 3．[2012·江苏物理，12B(2)](难度★★★)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃 砖的一 侧竖直插两个大头针 A、B,在另一侧再竖直插两个大头针 C、D.在插 入第四个大头针 D 时， 要使它____________．图是在白纸上留下的实验痕迹， 其中直线 a、a′是描在纸上的玻璃砖 的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率 n＝________．(计算结果保留两位有效数字) 解析 大头针 A、B 确定的是入射光线的方位,大头针 C、D 确定的是与之对 应的出射光 线的方位．故达到目的时四个针位于同一光路上，D 能挡住 C 及 A、B 的像．如图所示，连接 AB、CD 并延长分别与 a、a′相交于 E、F 两点， 再连接 EF 即可得到与入射光线 AB 对应的 折射光线,过 E 点作 a 的垂线，则 AB、EF 与垂线间的夹角即为入射角及对应的折射角． 解法 1：用量角器测出入射角 i 及折射角 r，查正弦表,由 n＝sin i sin r 可得折射率． 解法 2：以 E 点为圆心，适当长度为半径作圆,设圆与 AB、EF 相交于 G、H， 过 G、H 作法 线的垂线 GI 与 HJ，用刻度尺测出 GI 与 HJ 的长度，则 n＝GI HJ . 答案 挡住 C 及 A、B 的像 1.8(1.6～1.9 都算对) 4．[2012·福建理综，19(1)，6 分](难度★★★)在“用双缝干涉测光的波长”实验 中(实验 装置如下图)： ①下列说法哪一个是错误．．．．．．的________．(填选项前的字母) 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．测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心 对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两 条亮纹 间距Δx＝a/(n－1) ②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________mm. 解析 ①在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是 否沿遮光筒 的轴线传播,故 A 错误.因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹 中心之间的距离，故 B 正 确．微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差， 故 C 正确．答案为 A. ②手轮上固定刻度读数为 1.5 mm，可动刻度读数为 47.0×0.01 mm，故测量 结果为 1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm. 答案 ①A ②1.970