2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊(cè)人教物理備課資源第2節(jié) 全反射

2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊(cè)人教物理備課資源第四章光2全反射基礎(chǔ)過關(guān)練題組一對(duì)光的全反射的理解1.關(guān)于全反射,下列說法正確的是()A.光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B.光只有從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C.光只有從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.光只有從折射率小的介質(zhì)射向折射率大的介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射現(xiàn)象2.如圖所示,口徑較大、裝滿水的薄壁圓柱形玻璃缸底有一發(fā)光小球,則下列說法正確的是()A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后波長(zhǎng)變大題組二n=1sin3.(2023吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)兩束不同頻率的單色平行光束a、b從空氣射入水中,發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象(α>β),下列結(jié)論中正確的是()A.水對(duì)光束a的折射率比對(duì)光束b的折射率小B.在水中的傳播速度,光束a比光束b的小C.若增大光束a的入射角,則可能發(fā)生全反射D.若光束從水中射向空氣,則光束b的全反射臨界角比光束a的小4.(2023河北邢臺(tái)期末)如圖所示,某透明體的橫截面為半徑為R的四分之一圓AOB,P點(diǎn)在半徑OA上且OP=32R。一光線從P點(diǎn)垂直O(jiān)A射入透明介質(zhì),光線射到圓弧AB上時(shí)恰好發(fā)生全反射。透明介質(zhì)對(duì)光線的折射率為()A.2B.6C.235.(2023重慶南開中學(xué)期末)如圖所示,三棱鏡的橫截面為等腰三角形,頂角α為銳角,光線由空氣射到三棱鏡左側(cè)面的A點(diǎn),入射光線被約束在過A點(diǎn)的法線下方,不管入射角i取多大值,從A點(diǎn)入射的光線均能從三棱鏡右側(cè)面射出。不考慮光線在三棱鏡內(nèi)部的反射,三棱鏡的折射率為2,則α的取值可能是()A.30°B.40°C.50°D.60°6.(2023四川南充閬中中學(xué)月考)如圖所示,三角形OMN是由某種透明物質(zhì)制成的直角三棱鏡的橫截面,∠OMN=30°,光線在紙面內(nèi)垂直于MN面射入棱鏡,發(fā)現(xiàn)光線恰好不能從ON面射出,最后從OM面射出。已知ON=a,真空中的光速為c,求:(1)三棱鏡的折射率n;(2)經(jīng)過ON中點(diǎn)的光線在棱鏡中傳播的時(shí)間t以及它從OM面射出時(shí)折射角的正弦值。題組三全反射棱鏡7.自行車尾燈采用了全反射棱鏡的原理,它雖然本身不發(fā)光,但在夜間行駛時(shí),從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上,會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去,使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。尾燈由透明介質(zhì)制成,其外形如圖所示。下列說法中正確的是()A.汽車燈光應(yīng)從左面射過來,在尾燈的左表面發(fā)生全反射B.汽車燈光應(yīng)從左面射過來,在尾燈的右表面發(fā)生全反射C.汽車燈光應(yīng)從右面射過來,在尾燈的右表面發(fā)生全反射D.汽車燈光應(yīng)從右面射過來,在尾燈的左表面發(fā)生全反射8.如圖中方框區(qū)域內(nèi)有一個(gè)可以任意擺放的全反射棱鏡,其橫截面是等腰直角三角形,光線1、2、3、4表示的是入射光線,經(jīng)過棱鏡后,相應(yīng)的出射光線是1'、2'、3'、4',下列4種情況中,哪些是可能實(shí)現(xiàn)的()題組四光導(dǎo)纖維9.(2023重慶八中階段練習(xí))光纖通信具有傳輸容量大、保密性好等優(yōu)點(diǎn)。光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層組成,光從一端進(jìn)入,從另一端傳出,下列說法正確的是()A.內(nèi)芯的折射率應(yīng)小于外套的折射率B.光在光纖內(nèi)的波長(zhǎng)等于光在空氣中的波長(zhǎng)C.以相同入射角從端面入射時(shí),紅光在光纖內(nèi)的傳播路程比紫光的長(zhǎng)D.紅光在光纖內(nèi)的傳播速度比紫光的慢

能力提升練題組一全反射問題的分析與計(jì)算1.(2023山東濟(jì)南期末)如圖所示,一長(zhǎng)方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱,玻璃磚長(zhǎng)為L(zhǎng)。一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚,且覆蓋玻璃磚整個(gè)上表面。已知玻璃的折射率為2,不考慮反射光的影響,則半圓柱面有光線射出的區(qū)域()A.是連續(xù)的一部分,面積為πB.是連續(xù)的一部分,面積為πC.是分隔的兩部分,總面積為πD.是分隔的兩部分,總面積為π2.(2023黑龍江齊齊哈爾期末)如圖甲所示是由透明材料制成的半圓柱體,一束細(xì)光束由真空沿著徑向與AB成θ角射入,對(duì)射出的折射光線的強(qiáng)度隨θ角的變化進(jìn)行記錄,得到的關(guān)系如圖乙所示。圖丙是由這種材料制成的透明體,左側(cè)是半徑為R的半圓柱,右側(cè)是長(zhǎng)為8R、高為2R的長(zhǎng)方體,一束單色光從左側(cè)A'點(diǎn)沿半徑方向與長(zhǎng)邊成37°角射入透明體。已知光在真空中的傳播速度為c,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列說法正確的是()A.光在該透明材料中發(fā)生全反射的臨界角為37°B.該透明材料的折射率為4C.光在透明體中傳播的速度為0.6cD.光在透明體中傳播的時(shí)間為55R3.(2022湖北高三階段練習(xí))如圖甲所示,在平靜的水面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源s,它發(fā)出兩種不同顏色的光a和b,在水面上形成了一個(gè)有光線射出的圓形區(qū)域,該區(qū)域的中間為由a、b兩種單色光所構(gòu)成的復(fù)色光圓形區(qū),周圍為環(huán)狀區(qū)域,且為a光的顏色(圖乙)。設(shè)水對(duì)b光的折射率為nb,則下列說法正確的是()A.在水中,a光的波長(zhǎng)比b光的小B.水對(duì)a光的折射率比對(duì)b光的大C.在水中,a光的傳播速度比b光的小D.復(fù)色光圓形區(qū)域的面積為S=π4.(2022江蘇鎮(zhèn)江期末)如圖甲所示是被廣泛用來進(jìn)行圖形翻轉(zhuǎn)的“道威棱鏡”示意圖。棱鏡的橫截面OABC是底角為45°的等腰梯形,高為a,上底AB長(zhǎng)為2a,下底OC長(zhǎng)為4a,已知棱鏡材料的折射率n=2,真空中光速為c。(1)一束光線平行于AB從OA面射入棱鏡,如圖乙,請(qǐng)論證OC面是否有光線射出。(2)一束光線垂直O(jiān)C面射入棱鏡,如圖丙,求該光束在棱鏡中的傳播時(shí)間t。5.(2022河南溫縣一中開學(xué)考試)如圖所示為某種透明介質(zhì)的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,BC為半徑R=10cm的四分之一圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn),由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i=45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑,已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1=233、n2=2(1)判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色;(2)求兩個(gè)亮斑間的距離。6.(2021四川成都七中三模)如圖所示為兩個(gè)完全相同且正對(duì)的半球形玻璃磚,bc∥b'c',半徑大小為R,其中OO'為兩球心的連線,一細(xì)光束沿平行于OO'的方向由左側(cè)玻璃磚外表面的a點(diǎn)射入,已知a點(diǎn)到軸線OO'的距離為32R,光束由左側(cè)玻璃磚的d點(diǎn)射出,然后由右側(cè)玻璃磚的e點(diǎn)射入,最后恰好在右側(cè)玻璃磚內(nèi)表面的f點(diǎn)發(fā)生全反射(d、e、f點(diǎn)未在圖中標(biāo)出),忽略光束在各面的反射,已知玻璃磚的折射率均為3(1)光束在d點(diǎn)的折射角;(2)e點(diǎn)到軸線OO'的距離。題組二全反射的實(shí)際應(yīng)用問題分析7.(2022山東濟(jì)南期末)光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成,長(zhǎng)為L(zhǎng),其截面如圖所示,一束復(fù)色光以入射角θ0從軸心射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光,兩單色光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生多次全反射后從光導(dǎo)纖維另一端射出,為方便研究問題,假設(shè)光導(dǎo)纖維的外套為空氣,已知內(nèi)芯材料對(duì)a光的折射率為n,真空中的光速為c。下列說法正確的是()A.內(nèi)芯材料對(duì)b光的折射率小于nB.在內(nèi)芯中a光的傳播速度比b光的小C.若a光恰好發(fā)生全反射,則它在這段光纖中的傳播時(shí)間為t=nLD.當(dāng)sinθ0逐漸增大到n28.(2022江蘇南京學(xué)情調(diào)研)人造樹脂是人工合成的一類高分子聚合物,是一種常用的眼鏡鏡片材料。如圖所示為厚度為d的足夠大的透明樹脂平板截面,點(diǎn)光源置于其左邊界上P點(diǎn)處。已知平板對(duì)該光的折射率n=2,光在真空中的傳播速度為c。不考慮光在平板中的多次反射,求:(1)光在平板中傳播的最短時(shí)間;(2)從右側(cè)觀察到平板右邊界上透光區(qū)域的面積。9.(2023四川成都期末)2022年2月4日,北京冬奧會(huì)開幕式驚艷全球,這場(chǎng)視聽盛宴的最大“功臣”非LED顯示技術(shù)莫屬。發(fā)光二極管(LED)可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能,在照明、平板顯示、醫(yī)療器件等領(lǐng)域具有廣泛的用途。有一種發(fā)光二極管,它由透明柱體和發(fā)光管芯組成。如圖所示為一透明柱體的縱截面,柱體上半部分是球心為O、半徑為R的半球體,M是半球體的頂點(diǎn),柱體下半部分是高度為R的圓柱體,其下表面的圓心為D、半徑為R,管芯發(fā)光區(qū)域是半徑為r且緊貼柱體下表面的圓面(PQ是直徑,圓心也在D點(diǎn))。(1)若透明體的折射率n0=2,真空中光速為c,求光從P點(diǎn)沿直線傳播到M點(diǎn)的時(shí)間t;(2)為使管芯發(fā)出的光到達(dá)球面時(shí)都不發(fā)生全反射,透明體的折射率n應(yīng)滿足什么條件?

答案與分層梯度式解析第四章光2全反射基礎(chǔ)過關(guān)練1.AC2.D3.AD4.C5.AB7.D8.ABC9.C1.AC光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),若入射角大于或等于臨界角,會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象;光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,A正確,B錯(cuò)誤;光只有從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)時(shí),才可能發(fā)生全反射現(xiàn)象,C正確,D錯(cuò)誤。2.D小球發(fā)出的光先從水中傳播,然后再射入空氣中,小球在缸底的其他位置我們也能從側(cè)面看到小球,A錯(cuò)誤;由于光從水中射入空氣中,當(dāng)入射角大于臨界角時(shí),光會(huì)發(fā)生全反射,故球所發(fā)的光不是從水面任何區(qū)域都能夠射出的,B錯(cuò)誤;光從水中進(jìn)入空氣后頻率不變,光的傳播速度變大,波長(zhǎng)變大,C錯(cuò)誤,D正確。3.AD兩束光入射角相等,折射角滿足α>β,根據(jù)折射定律n=sinisinr可知水對(duì)b光束的折射率較大,根據(jù)v=cn,b光在水中的傳播速度較小,A正確,B錯(cuò)誤;光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射,光從空氣射入水中不可能發(fā)生全反射,C錯(cuò)誤;根據(jù)全反射臨界角公式sinC=1n,因水對(duì)b光的折射率較大,則光束b4.C畫出光路圖,如圖所示, 根據(jù)幾何關(guān)系,光線射到圓弧AB上的入射角滿足sinθ=OPR=3光線射到圓弧AB上時(shí)恰好發(fā)生全反射,則sinθ=1聯(lián)立解得n=2335.AB設(shè)光線在三棱鏡左側(cè)面的A點(diǎn)入射時(shí)折射角為r,在右側(cè)面的入射角為θ,如圖所示:根據(jù)折射定律n=sinisinr,由幾何關(guān)系有α=θ+r,當(dāng)i=0°時(shí),r=0°,在右側(cè)面的入射角θ最大,此時(shí)θ=α,根據(jù)題意此時(shí)不能發(fā)生全反射,即sinθ=sinα<1n,可得0°<α6.答案(1)233(2)7解析(1)根據(jù)題意,光線從MN面垂直射入,恰好在ON面發(fā)生全反射,最后從OM面射出,光路圖如圖所示。設(shè)光發(fā)生全反射的臨界角為C,由幾何關(guān)系可知C=θ1=60°,又有sinC=1n,解得n=2(2)由幾何關(guān)系知光在棱鏡中的路程為s=a2cos30°+a2cos30°光在棱鏡中的傳播速度為v=c則傳播時(shí)間為t=sv=snc=73由幾何關(guān)系知β=30°,由折射定律可得n=sinαsinβ,解得sinα方法技巧解答全反射類問題的方法(1)解答全反射類問題時(shí),要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)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)利用好臨界光線,準(zhǔn)確地畫出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵,且在作光路圖時(shí)盡量與實(shí)際相符。7.D自行車尾燈利用了全反射原理,汽車燈光應(yīng)從右面射過來,在左表面發(fā)生兩次全反射被反射回去。8.ABC將全反射棱鏡如圖1放置,可滿足選項(xiàng)A;將全反射棱鏡如圖2放置,可滿足選項(xiàng)B;將全反射棱鏡如圖3放置,可滿足選項(xiàng)C;全反射棱鏡沒有會(huì)聚光線的作用,故D錯(cuò)誤。9.C由于光在內(nèi)芯與外套界面上發(fā)生全反射,由全反射的條件可知,內(nèi)芯的折射率應(yīng)大于外套的折射率,A錯(cuò)誤;內(nèi)芯的折射率大于空氣的折射率,根據(jù)v=cn可知,光在光纖內(nèi)部的傳播速度小于在空氣中的傳播速度,而光的頻率不變,根據(jù)λ=vT=vf可知,光在光纖內(nèi)的波長(zhǎng)小于光在空氣中的波長(zhǎng),B錯(cuò)誤;以相同入射角從端面入射時(shí),由于紅光的頻率低于紫光的頻率,故介質(zhì)對(duì)紅光的折射率較小,紅光在介質(zhì)中的偏折程度較小,由幾何關(guān)系可知,紅光在光纖內(nèi)的傳播路程比紫光的長(zhǎng),C正確;由v=cn,由于介質(zhì)對(duì)紅光的折射率較小,可知紅光在光纖內(nèi)的傳播速度比紫光的大,能力提升練1.B2.D3.D7.D1.B光線經(jīng)過玻璃磚上表面到達(dá)下方的半圓柱面出射時(shí)可能發(fā)生全反射,如圖所示,設(shè)光線恰好發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為C,由sinC=1n=22,解得C=45°,所以有光線射出的是半圓柱面的上側(cè)連續(xù)部分,對(duì)應(yīng)的圓心角為90°,則有光線射出的部分半圓柱面的面積為S=90°360°·2πR·L,解得S=2.D思路點(diǎn)撥解析由圖乙可知,光在該透明材料中發(fā)生全反射的臨界角為C=90°-37°=53°,A錯(cuò)誤;根據(jù)全反射臨界角公式sinC=1n,可知該透明材料的折射率為n=1.25,B錯(cuò)誤;光在透明體中的傳播速度為v=cn=0.8c,C錯(cuò)誤;光線在長(zhǎng)方體玻璃磚中剛好發(fā)生全反射,設(shè)在長(zhǎng)方體中光程為x,滿足xcos37°=8R,在半圓柱中光程為R,因此總的路程為s=x+R=11R,傳播時(shí)間為t=sv=3.Da光的照射面積大,則a光發(fā)生全反射的臨界角較大,由sinC=1n得水對(duì)a光的折射率較小,所以a光的頻率較小,波長(zhǎng)較大。根據(jù)v=cn,在水中,a光的傳播速度比b光的大;同一種色光在不同介質(zhì)中傳播,頻率不變,由v=λf可知,在水中,a光的波長(zhǎng)比b光的大,A、B、C錯(cuò)誤。設(shè)復(fù)色光圓形區(qū)域半徑為r,在復(fù)色光圓形區(qū)域邊緣,b光恰好發(fā)生全反射,由sinC=1nb,結(jié)合幾何關(guān)系,可知sinC=r?2+r2,復(fù)色光圓形區(qū)域的面積S=π4.答案(1)見解析(2)4解析(1)光路圖如圖所示。根據(jù)n=sinisinr,解得r=30°,所以α=75°根據(jù)sinC=1n,解得C=45°<α,光線在OC面發(fā)生全反射,(2)光路圖如圖所示:光在棱鏡中通過的路程s=4a光在棱鏡中的傳播速度v=c光在棱鏡中的傳播時(shí)間t=sv=5.答案(1)AM處的亮斑為紅色,AN處的亮斑為紅色與紫色的混合色(2)(52+10)cm解析(1)設(shè)紅光和紫光發(fā)生全反射的臨界角分別為C1、C2,分別滿足sinC1=1n1=32,sinC2=1n2=22,解得C1=60°,C2=45°,由題意可知i=45°=C2<C1,紫光在AB面發(fā)生全反射,紅光在AB面既發(fā)生折射又發(fā)生反射,由幾何關(guān)系可知,反射光線與AC垂直,所以在(2)光路如圖所示。設(shè)紅光的折射角為r,兩個(gè)光斑的位置分別為P1、P2,根據(jù)折射定律n1=sin解得sinr=6由幾何知識(shí)可得tanr=RAP1,解得AP1由幾何知識(shí)可得△OAP2為等腰直角三角形,可知AP2=R=10cm所以兩個(gè)亮斑間的距離為P1P2=(52+10)cm6.答案(1)60°(2)23解析作出光路圖,標(biāo)出光在各界面的入射角和折射角,如圖所示:(1)由題,a點(diǎn)到軸線OO'的距離為h=32R,由幾何關(guān)系有sinθ=?R=32,得θ則入射角i1=θ=60°,由折射定律n=sini1sinr1,解得r1=30°,由幾何關(guān)系知i2=θ-根據(jù)折射定律n=sinr2sini2,(2)從e點(diǎn)射入右側(cè)玻璃磚的光線,入射角i3=r2=60°由折射定律n=sini3sinr3,光線在f點(diǎn)發(fā)生全反射,sinC=1n在△O'ef中,由正弦定理有O'esinC=解得O'e=237.D設(shè)折射角為α,根據(jù)n=sinθ0sinα,由于a光的折射角大于b光的折射角,因此內(nèi)芯材料對(duì)b光的折射率大于對(duì)a光的折射率n,A錯(cuò)誤;根據(jù)n=cv,由于內(nèi)芯對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率,因此在內(nèi)芯中a光的傳播速度比b光的大,B錯(cuò)誤;若sinC=1n,則a光在這段光纖中的傳播時(shí)間為t=LsinCcn=nLcsinC=n2Lc,C錯(cuò)誤;隨著入射角θ0逐漸增大,a光在內(nèi)芯和外套界面的入射角逐漸減小,恰好達(dá)到臨界角時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系有C+α=π2,而n8.答案(1)2dc(2)π解析(1)光在平板中的傳播速度v=c光在平板中最短傳播路程為d,則最短傳播時(shí)間為t=dv=(2)設(shè)該光發(fā)生全反射的臨界角為β,則sinβ=1n=12,解得β=45°,平板右邊界上的透光區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)圓,AB為圓的直徑,大小為2d,有S=πr2=πd2故從右側(cè)觀察到平板右邊界上透光區(qū)域的面積為πd2。9.答案(1)2r2+8R2c解析(1)光在透明體中的傳播速度為v=cP到M點(diǎn)的距離為s=r則光從P點(diǎn)沿直線傳播到M點(diǎn)的時(shí)間為t=sv=(2)如圖所示,從P點(diǎn)射到N點(diǎn)(或從Q點(diǎn)射到N'點(diǎn))的光在球面處的入射角最大,設(shè)為i,則sini=R設(shè)光發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=1管芯發(fā)出的光到達(dá)球面時(shí)都不發(fā)生全反射,應(yīng)滿足sini<sinC解得n<R2+(3光的干涉基礎(chǔ)過關(guān)練題組一光的雙縫干涉1.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是(n為自然數(shù),λ為光波波長(zhǎng))()A.在與雙縫的距離相等的點(diǎn)形成暗條紋B.在與雙縫的距離之差為nλ的點(diǎn)形成明條紋C.在與雙縫的距離之差為nλ2D.在與雙縫的距離之差為n+12λ的點(diǎn)形成暗條紋2.某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象,其中,A為單縫屏,B為雙縫屏,C為像屏。當(dāng)他使一束陽(yáng)光照射到A上時(shí),屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋,他移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。實(shí)驗(yàn)失敗的原因最可能是()A.單縫S太窄B.單縫S太寬C.S到S1與到S2的距離不相等D.陽(yáng)光不能作為光源3.(2023云南楚雄期末)用a、b兩單色光分別照射同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,在距雙縫恒定距離的屏上得到不同的干涉圖樣,其中圖甲是用a光照射形成的,圖乙是用b光照射形成的。下列說法正確的是()A.a光的波長(zhǎng)比b光的短B.a光的頻率比b光的小C.水對(duì)a光的折射率比對(duì)b光的大D.在真空中,a、b兩光的傳播速度相同4.(2023山西臨汾階段測(cè)試)關(guān)于光的干涉,下列說法正確的是()A.在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的B.在雙縫干涉現(xiàn)象中,把入射光由紅光換成紫光,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬C.在雙縫干涉現(xiàn)象中,將綠光換為紅光,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬D.在雙縫干涉現(xiàn)象中,入射光為白光時(shí)得到的彩色條紋內(nèi)紅外紫題組二薄膜干涉5.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,P是附有肥皂液薄膜的鐵絲圈,S是一點(diǎn)燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是圖中的()6.(2023福建三明期中)劈尖干涉是一種薄膜干涉。如圖甲所示,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(dāng)單色光從上方入射后,從上往下可以看到干涉條紋。則()A.干涉條紋是由甲圖中a、b上表面的反射光疊加產(chǎn)生的B.相鄰的暗條紋對(duì)應(yīng)位置下方的空氣膜厚度差相同C.若抽去一張紙片,條紋變密D.若觀察到的條紋如圖乙所示,則厚玻璃板上表面有上凸的位置 能力提升練題組一雙縫干涉的應(yīng)用1.(2022江蘇連云港期末)如圖所示是1834年愛爾蘭物理學(xué)家洛埃觀察到光的干涉現(xiàn)象的原理圖。縫光源S發(fā)出波長(zhǎng)為600nm的光,有一部分直接射到屏D上,另一部分經(jīng)鏡面M反射到屏D上,對(duì)鏡面的入射角接近90°,這兩部分光疊加產(chǎn)生干涉,在屏D上出現(xiàn)亮暗相間的干涉條紋,這被稱為洛埃鏡實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是()A.光屏上的條紋與鏡面垂直B.將光屏D水平向左靠近平面鏡,相鄰條紋間距減小C.將光源S豎直向下靠近平面鏡,相鄰條紋間距減小D.將光源換成白光光源,屏D上無(wú)法觀察到干涉條紋2.(2022山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)二模)如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖,擋板上有兩條狹縫S1、S2,由S1和S2發(fā)出的兩列光波到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長(zhǎng)為λ,屏上的P點(diǎn)到兩縫S1和S2的距離相等,如果把P處的亮條紋記作第0號(hào)亮條紋,由P向上數(shù),與0號(hào)亮條紋相鄰的暗條紋為1號(hào)暗條紋,與1號(hào)暗條紋相鄰的亮條紋為1號(hào)亮條紋,1號(hào)亮條紋上側(cè)相鄰的暗條紋為2號(hào)暗條紋,則P1處的暗條紋恰好是10號(hào)暗條紋。設(shè)直線S1P1的長(zhǎng)度為r1,S2P1的長(zhǎng)度為r2,則r2-r1等于()A.9λB.9.5λC.10λD.10.5λ題組二薄膜干涉的應(yīng)用3.(2023江蘇昆山中學(xué)模擬)在薄膜干涉實(shí)驗(yàn)中,鐵絲圈上附有肥皂液膜,豎直放置,形成如圖所示的肥皂液膜側(cè)視圖,用黃光從左側(cè)照射薄膜,會(huì)觀察到明暗相間的干涉條紋,則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()A.實(shí)驗(yàn)者應(yīng)該從薄膜左側(cè)觀察干涉圖樣B.干涉條紋的分布呈現(xiàn)上密下疏C.任意兩相鄰亮條紋處對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差不變D.若換用紅光照射,則條紋間距將變大4.(2022江蘇淮安期末)利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度。如圖(a)所示,透明標(biāo)準(zhǔn)板M和待檢工件N之間形成一楔形空氣薄層,并用單色光照射,可觀察到如圖(b)所示的干涉條紋,條紋的彎曲處P和Q分別對(duì)應(yīng)A和B處,下列判斷中正確的是()A.N的上表面A處向上凸起B(yǎng).N的上表面B處向下凹陷C.若緩慢增大薄片的厚度,則干涉條紋向劈尖一側(cè)移動(dòng)D.條紋的c、d點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的空氣膜厚度相同

答案與分層梯度式解析第四章光3光的干涉基礎(chǔ)過關(guān)練1.BD2.B3.BD4.C5.D6.B1.BD在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)某點(diǎn)與雙縫距離之差Δδ為波長(zhǎng)的整數(shù)倍,即Δδ=nλ(n=0,1,2,3,…)時(shí),該處出現(xiàn)明條紋;當(dāng)某點(diǎn)與雙縫距離之差Δδ為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即Δδ=(2n+1)λ2(n=0,1,2,3,…)時(shí),2.B本實(shí)驗(yàn)中,單縫S應(yīng)非常窄,才可看成“理想線光源”,才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象,移走B后,在C上出現(xiàn)一窄亮斑,說明單縫S太寬,故A錯(cuò)誤,B正確;S到S1與到S2距離不相等時(shí),也能出現(xiàn)干涉條紋,但中央不一定是亮條紋,C錯(cuò)誤;太陽(yáng)光可以作為光源,D錯(cuò)誤。3.BD由題圖可知,a光的干涉條紋間距較大,結(jié)合Δx=ldλ可知a光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)長(zhǎng),A錯(cuò)誤;由f=cλ,可知a光的頻率比b光的小,水對(duì)a光的折射率比對(duì)b光的小,B正確,C錯(cuò)誤;在真空中,各種頻率的光的傳播速度均為3.0×108m/s4.C在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的,A錯(cuò)誤。把入射光由波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光換成波長(zhǎng)較短的紫光,由Δx=ldλ可知,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變窄;將綠光換為紅光,由于紅光的波長(zhǎng)比綠光的波長(zhǎng)長(zhǎng),相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬,B錯(cuò)誤,C正確。入射光為白光時(shí)得到彩色條紋,紅光的條紋間距最寬,紫光的條紋間距最窄,因此彩色條紋內(nèi)紫外紅,5.D鐵絲圈上的肥皂膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平線上薄膜厚度基本一致,如果某一厚度處前后表面反射的光波疊加后得到加強(qiáng),那么這一水平線上(同一厚度)的各處光波均會(huì)加強(qiáng),所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的,選D。6.B模型構(gòu)建a下表面和b上表面反射光的路程差Δs=2d,即路程差為空氣薄膜厚度的2倍,每當(dāng)空氣薄膜厚度增加λ2,路程差增加λ,故相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣薄膜厚度差Δd=λ2,相鄰亮條紋間距為Δx=λ2干涉條紋是由a下表面和b上表面的反射光疊加產(chǎn)生的,A錯(cuò)誤;薄膜